全球人口(kǒu)的持續增加和經濟的持續發展,帶來了(le)用水量增加(jiā)、水資源短(duǎn)缺以及水環境質量(liàng)和生態惡化的壓力,提出了對水處理工業和(hé)水環(huán)境保護產業更高的要求(qiú)和需求,將進一步推動
在線水質分析儀器市(shì)場的發展(zhǎn)。
當下處於物(wù)聯網、大數據和人工智能的時代,也需要更多的數據(jù),在線水質分析儀器作為物聯網感知(zhī)層的重要組(zǔ)成,其數據提供者的需求將被放大,要求出現(xiàn)更多高可(kě)靠性、低能耗、低維護、低成(chéng)本現代在線水質分析儀器。
現代在線水質分析儀器技(jì)術是在分(fèn)析化學、材料科學、通信技術、計算機、過程控製理(lǐ)論等多(duō)學(xué)科發展的基礎上產生和發展起來的,這些學科的(de)創新和發展(zhǎn),也將為在線水質分析(xī)儀器的創新和進(jìn)步進一步提供支持。
另外,隨著(zhe)綠色分析理念的大力(lì)推廣,綠色分析(xī)技術的不斷出現,未來的(de)在(zài)線水質分析儀器將會盡量減少使用和產生有毒(dú)化學品,在設計上也會更加考慮降低儀器的能耗和分析的用水量。
流式細胞術、生物預警技術(shù)、核酸酶(méi)重金屬特異性反應、微流控技術等諸多新的測量原(yuán)理,已正在或者即將被在線水質分析儀(yí)器采用;量子點(diǎn)、石墨烯、碳納米(mǐ)管、生物芯片、水凝膠等新材料也開始進入水質監測領(lǐng)域;
在儀器數據處理方麵,各種新(xīn)算法及水質模(mó)型不斷出現, 將(jiāng)提升各種新型在線水質分析儀器的功能及完善數據後處理(lǐ),提供更多有(yǒu)價值的水質數據和信息-不僅是儀器硬件和分析技術,軟(ruǎn)件和數據處理技術也將成為在線水質分析儀器(qì)的重要組(zǔ)成部分。在未來,在線水質分析(xī)儀器將成為“硬件+材(cái)料+軟件+算法”的組合。
隨著新的分析原理、方法的出現和應用,以(yǐ)及各種新材料(liào)的采用,傳感器對複(fù)雜水(shuǐ)質的適應性會得到提高;同時,物聯網技術的應用,可(kě)以實現(xiàn)對和水樣直接接觸(chù)的傳感(gǎn)器(qì)自身壽命(mìng)及運行狀態進行遠程實時監測、管理以提高維護效率、降低維護成本。
還有,伴隨3D打印技術(shù)的成(chéng)熟應用,根(gēn)據待(dài)測水樣的不同水質情況,實現差異化設計、製造也將成為現實;比如:飲用水和海水、工業廢水,即使是測量同(tóng)一個水質指(zhǐ)標,也(yě)可選用不同材質、結構和製造工(gōng)藝來生產傳感器,以滿足不同水質條件的要求。
更重要的是,和所有電子產品一樣,傳(chuán)感器的成本必然會隨著物聯網時代大規模的應用(yòng)出現超出想(xiǎng)象力的(de)下降(jiàng),這時,免維護的一次性在線水質傳(chuán)感器將成為現實。和傳感器一樣,結構複雜的在線(xiàn)水質(zhì)分析儀器(qì)的成本問題也必然隨著大規模的應用得到降低;儀器的維護問題也可以通過設(shè)計的優化、新材料以及耐用元器件的(de)采用得到(dào)改進,特別(bié)是,工業物聯網技術的進步,可通過產品在硬件上增加必要的(de)傳感器,在測(cè)試流程中(zhōng),獲取過程節點的參數指標及變化曲(qǔ)線,智能判(pàn)斷拐點、斜率、峰值、積(jī)分(fèn)麵積等指標,轉化為對應(yīng)的(de)數學模型,形成(chéng)一套用於(yú)描述“儀(yí)器行為(wéi)”的監控係統,通過“儀器行為(wéi)”來評(píng)估在線水質分析儀器狀態,以實現這種精密設備的遠程(chéng)管理和診斷,進(jìn)行有針(zhēn)對性的(de)預維護等手段降低維護量及(jí)維護費用,從而進一(yī)步推動在線(xiàn)水質分析儀器應用規模的擴大。
從市場發(fā)展角度來看,就像其他(tā)任何一種新興技術和行業一樣,水質在線分析儀器市場也會經曆從市場初期的緩慢增長到(dào)高速成長的發展曆程。
在初期,市場需求受到了兩種因素的製約:其中一個主要因素是投入產出分(fèn)析,相對於過低的水資源費、水(shuǐ)價(jià)以及(jí)廢水排放需要支付的費用而言,當時在線分析儀器的(de)投資和運行成(chéng)本都比較高。
還有一個因素是在線(xiàn)水(shuǐ)質分析儀器和技術自身的(de)限製,當時在線水(shuǐ)質分析儀器的穩定性、可(kě)靠性等還不能完全滿足市場的要(yào)求;可以實現(xiàn)在線分析的水質參數也(yě)不是很多;另外,由於水質條件的多樣化與複雜性,即使是麵對同一(yī)個水樣,測量不同水質參數時,對儀器測量方式,安裝方式的要求都有不同,這對以(yǐ)在(zài)線水質監測(cè)係統為代(dài)表的應(yīng)用技術也提出了很高的(de)要(yào)求。
這些因素造成了監管部門和行業的運行管理者以及水處理工程師對采用在線水質分(fèn)析儀器(qì)都持有謹慎的態度,在當(dāng)時嚴重製約了在線水質分析儀(yí)器的應用與推廣。
進入21世紀以來,由於水資源短缺、水環境汙染的問題(tí)日(rì)益嚴重,行(háng)業同時迎來了水資源費上(shàng)漲、飲用水水質標準提高、廢水排放標準更加嚴格以及用水量及用水人口增加、水價上(shàng)漲等諸多挑戰和機會;在法(fǎ)規的壓力和市場的推動下,加強水環境監測、淘汰粗放式的水處理及用水模式,采用更加先進(jìn)的過程控製係統(tǒng)以提高(gāo)水處理效率、降低水處(chù)理及用水成本就(jiù)成為了人類社會必然的選擇;與此同時,技術的發展使得在(zài)線水質分析儀器(qì)的穩定性與可靠性有了很大(dà)提高、可以實現在線監測的水質參數越來越多、在線水質分析儀器的功能也越來越強大;市場(chǎng)需求的增長和水質在線(xiàn)分析儀器(qì)自(zì)身的技術進步共(gòng)同推動(dòng)了行業的高速發展。
在中國,隨著日益嚴格的環保法(fǎ)規的驅動,特別是以在線(xiàn)監測作(zuò)為(wéi)主要技術路線的環境監測技術(shù)政策的(de)推動下,監測型在線水(shuǐ)質分析儀器將繼續保持高速成長。與此同時,石油化工、冶金、火力發電等傳統高耗水工業用水效率的(de)提高以及行業自身的技術進步,半導體、生物製藥等對水質要(yào)求更加嚴格(gé)的新興行業的快速發展,都會進一步提高對在線水質分析(xī)儀器的需求,過程型在線水質分析儀器也將保持持續(xù)的增長(zhǎng)。物聯網、大數據、雲計算以及(jí)即將到來的5G時代,需要更多的傳感器類型(xíng)的在線水質分析儀器,低功耗、低成本的在線(xiàn)水質分析傳感器將會迎來爆發的機會。
在市場需求和技術進步的共同推動(dòng)下,在線水質分析儀器及其應用技術(shù)必將得到快速發展,儀器的穩定性與(yǔ)可靠性會有進一步的提高、可以實現在線(xiàn)監測的水質參數將越來越多、在線水質分析儀器的功能(néng)也將(jiāng)越來越強大(dà),市場將會在很長一段(duàn)時(shí)間(jiān)內(nèi)保持可持(chí)續的(de)增長趨勢。