基于光谱分析的紫外水质检测技术

2014-04-18 10:21:46 来源: 浏览:

    近几年来,我国地表水污染依然较重,七大水系总体为轻度污染,水体污染事故时有发生。水质状况是由相关的指标参数来表明的,如COD、BOD、氨氮、总氮等等。对这些参数的检测国标法几乎都是化学方法,测量较准确,但耗时长、所需化学试剂多、操作复杂、稳定性差,并可能带来二次污染问题。


    近些年,国内外开展了大量的有关紫外吸收水质检测技术的研究。文献表明水中UV吸光度值与水中色度、TOC、DOC、COD、硝酸盐氮等具有一定的相关性。日本已于1978年将UV254值列为水质监测的正式指标,欧洲也已将其作为水厂去除有机物效果的监测指标。紫外水质检测方法是一种纯物理的光学测量法,不需化学试剂,无二次污染,光电检测速度快,可以进行实时在线连续监测,能够及时反映水质参数的动态情况,迅速检测出突发的污染事故,为及时拟定相应的预防治理对策提供有力的依据。应用紫外吸收法,目前多利用254nm吸光度来测量COD,该方法简单,对于成分单一且相对稳定的水体测量较准确,但不适用于不同种类或成分变化较大的水体。因此还需要设计合适的检测和数据处理方法来解决这个问题。本工作提出了一种基于UV光谱的定性分析方法,虽然水体具有多样性,但是仍然可以把它们分为有限的种类,如果针对每一种类的水体均建有数学模型,那么每次检测前就只需要判断检测水体属于哪一种类。本文所介绍的光谱分析方法可以对光谱进行分类,同时还可以得到更多的关于检测水体的水质特征。


紫外水质检测原理


紫外水质检测的理论依据是朗伯比尔定律,公式表示为:A=kcL


    其中,k为吸收系数;c为物质即被测溶液浓度;L为光程。水体中的苯、甲苯、酚类等是主要的化学需氧量物质,它们在紫外区都有很强的光谱吸收,因此紫外吸光度测定与平行化学滴定测量能够很好地应用于水质COD的检测。单波长的紫外吸收因其泛化能力弱而应用范围有限,光谱分析方法可克服单一波长检测的这一问题。

 

    水样吸光度与其COD值之间存在较好的线性关系,利用紫外水质检测仪器可以快速简便的测量水质参数COD。针对利用最小二乘法建立的数学模型仅适用于成分相似的水样,提出了几种简单的光谱分析方法,通过这些方法可以判别出浓度不同组成成分相同的水样,以及组成成分之间浓度比例相同但是浓度存在较大差异水样。利用所提出的光谱分析方法和光谱分析预测评价指数,可以大大提高紫外水质检测技术的泛化应用范围,减少各类水样差异带来的模型计算误差,解决紫外光学法在对水体水质监测过程中准确度难题。



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