Der chemische Sauerstoffbedarf (COD) und die Trübung (TURB) stellen den Gehalt an reduzierbaren organischen Stoffen und Trübungen im Wasserkörper dar und sind ein wichtiger Überwachungsindikator für die Verschmutzung der Wasserqualität.

Die Methode der Spektralanalyse reagiert empfindlich, die Analysegeschwindigkeit ist schnell und die Wiederholbarkeit ist gut, wobei die UV-Spektrometer aufgrund ihres Erkennungsprinzips ausgereift sind und indirekt die physikalischen und chemischen Parameter von organischen Stoffen und Suspensionen im Wasser widerspiegeln können. Bei der praktischen Prüfung verursacht die Trübungsstreuung schwere Störungen im UV-Absorptionsspektrum von COD, was die Genauigkeit der spektrometrischen Detektion beeinflusst;

Bei der synchronen Erfassung des chemischen Sauerstoffbedarfs (COD) und der Trübung durch die UV-Spektrometrie gibt es eine Störung der charakteristischen Kopplung und der Spektrospichüberlappung, die die Präzision der Erfassung erheblich beeinträchtigt. Die schnelle und präzise Durchführung der Kopplungsstörungsanalyse und der Gehaltserkennung vieler Schadstoffe im Wasser ist für die Echtzeitüberwachung der Wasserqualität im Feld von großer Bedeutung.

Prüfprinzip:

Das Prinzip der Wasserqualitätsprüfung besteht darin, die Schadstoffe und die Wasserqualitätsparameter in einer Wasserprobe durch eine Vielzahl physikalischer, chemischer und biologischer Methoden qualitativ und quantitativ zu analysieren, um die Reinheit und Sicherheit des Wasserkörpers zu bewerten.

In der Regel basiert das Prinzip der spektrometrischen Detektion auf der Wechselwirkung von Materie und Licht. Wenn Licht auf eine Substanz trifft, absorbieren Moleküle oder Atome in der Substanz Licht mit bestimmten Wellenlängen, wodurch ein charakteristisches Absorptionsspektrum erzeugt wird. Verschiedene Substanzen weisen unterschiedliche spektrale Eigenschaften auf, so dass verschiedene Komponenten in Wasserproben durch die Analyse des Spektrums identifiziert und quantitativ analysiert werden können.

Lambert-Bill-Gesetz besagt, dass, wenn ein paralleler Lichtstrahl durch eine homogene Absorption passiert, die Absorptionsgrad A der Lösung proportional ist zum Produkt der Konzentration c der Absorption in der Lösung und der Lichtlänge l. Das heißt：

A = ε·c·l

Dazu gehören:

A steht für Absorbenz (Absorption).

ε ist die molare Absorptivität (L·mol).⁻¹· cm⁻¹，

c ist die Konzentration des Absorbenten in Mol·L⁻¹，

l ist die Lichtlänge in cm.

Wenn der Lichtbereich bestimmt ist, hängt die Absorption von Licht mit einer bestimmten Wellenlänge von der Konzentration der zu messenden Komponente ab.

Neben dem Absorptionsspektrum gibt es auch einige Anwendungen zur Identifizierung und quantitativen Analyse von Chemikalien in Wasser durch die Anregung oder Streuungseigenschaften von Substanzen gegenüber Licht, wie die Fluoreszenzspektromethie: Der Gehalt von Substanzen wird durch Detektion von Fluoreszenzstärke und Wellenlänge analysiert, basierend auf den Eigenschaften bestimmter Substanzen, die Fluoreszenz bei einer bestimmten Lichtanregung emittieren.

Experimentelle Ideen:

Häufig verwendete Wasserqualitätsindikatoren:

• Chemischer Sauerstoffbedarf (COD): repräsentiert den Gehalt an reduzierenden organischen Stoffen im Wasserkörper;

• Biochemischer Sauerstoffbedarf (BOD): spiegelt den Gehalt an Mikroorganismen im Wasser wider;

• DOM: Gehalt an gelösten organischen Stoffen im Wasser;

• TOC: Gesamtgehalt an organischem Kohlenstoff;

• DOC: Gehalt an aufgelöstem organischen Kohlenstoff;

• SAC: spezifischer Absorptionskoeffizient;

• SSK: wasserlösliches Kalium;

• Trübung: Der Gehalt an Trübungen im Wasserkörper;

• Ammoniak-Stickstoff, Gesamtphosphor, Gesamtstickstoffgehalt;

Verschiedene Wasserqualitätsparameter und Komponenten im Wasserkörper entsprechen unterschiedlichen Absorptionsspektrumbereichen, wie z. B. Nitrate, Nitrate im Absorptionsspektrumbereich von 200 bis 250 nm, niedermolekulare Verbindungen, Aromaverbindungen, Proteine, organische Lösungsmittel usw. im Spektrumsbereich von 250 bis 290 nm, Trübigkeit, Gesamtlösungsfeste im Bereich von 380 nm, daher wird ein UV-sichtbares Spektrometer mit detektierbarem Bandbereich von 200 bis 800 nm verwendet, um die Absorptionserfassung anstelle der Absorptionserfassung mit einer Wellenlänge durchzuführen, was die Verteilung vieler Substanzen im Wasserkörper eindeutig widerspiegeln kann.

Messprinzip: UV-sichtbare Absorptionsmethode (Spektrophotometrie); Fluoreszenzspektrometrie;

Spektrometermodell: ATP2000-Serie (hohes Signal-Rausch-Verhältnis, hohe Pixel, hohe Integration)Grad)

Der herkömmliche Detektor verwendet ein optisches Multiplikatorrohr mit einem Single-Wellenlänge-Scan-Mechanismus, großes Volumen, lange Messzeit und kann sich nicht an die Übergangsprozessanalyse anpassen. Im Gegensatz dazu erfassen Mikrofaserspektrometer transient das gesamte Spektrum und ermöglichen eine kontinuierliche, Echtzeit-Online-Überwachung der Wasserqualität, die sich für Feld- und Online-Messungen eignet.

Ein Spektrometer misst die Absorption, indem ein paralleles Licht in einem bestimmten Wellenlängenbereich durch eine farbige Scheibe mit einer Probe untersucht wird. Durch den Spektralkontrast vor und nach der Absorption der Probe wird das Absorptionsspektrum der Probe für diesen Wellenlängenbereich erhalten.

Durch die Messung der Absorption des gesamten UV-/Sichtbereichs wird ein chemometrisches Modell erstellt, das eine gleichzeitige Prüfung mehrerer Parametergehalte in der Wasserqualität ermöglicht.

Spektralerfassung:

Das Spektralaufnahmesystem besteht aus dem ATP2000P-Spektrometer, der ATG1020-Xenonlampe, dem Mittelregler, der Bichrome-Scheibe, dem Faserdämpfer und dem Display.

Spektrometer Testwellenlängenbereich von 180 bis 1000 nm, Auflösung von 2,3 nm, Signal-Rausch-Verhältnis > 500: 1.

Die Ausgangslichtleistung der Pulslichtquelle wird durch einen Faserdämpfer eingestellt, um die Stabilität des Absorptionsspektrums zu gewährleisten und Lichtversättigungsverzerrungen und Schwankungsgeräusche zu vermeiden.

Experimentelle Proben:COD-Standardlösung: Das nationale Testzentrum für die Analyse von Nichtmetallen und elektronischen Materialien stellt Kaliumphthalat als Lösungsmittel mit einer Massenkonzentration von 500 mg / L zur Verfügung;

Formal Hydrazid Turbidität Standardlösung: Hangzhou Qiwei Instrument Co., Ltd. zur Verfügung gestellt, 400 NTU;

Spektrale Datenerfassung:

Die COD- und Trübungsstandardlösung absorbierende Spektren für unterschiedliche Massenkonzentrationsgradiente werden jeweils erfasst.

Der effektive Spektrumbereich beträgt 180 bis 400 nm, die Integralzeit 9 ms, das Probenabstandsintervall 500 ms und die durchschnittliche Anzahl der Scans 20 mal. Die Durchschnittswerte wurden nach fünf Spektraldaten pro Probe erfasst, wie das Spektrum unten dargestellt ist.

Standardlösung UV-Absorptionsspektrum, (a)COD; b) Trübung;

UV-Absorptionsspektrum der Mischlösung, (a) COD + Trübungsstörung; (b) Trübung + COD-Störung;

Durch den Vergleich der einzelnen Standardlösungsproben kann festgestellt werden, dass die wichtigsten Absorptionsmerkmale von COD und Trübung im Bereich von 180 bis 400 nm konzentriert sind.

1. COD Charakteristik Spitzenbereich zwischen 180 ~ 300 nm, mit zunehmender Massenkonzentration UV-Spektrum Absorption allmählich erhöht, zwei Charakteristik Absorption Spitze deutlich nach oben erhöht;

2. Trübheit Spektrum Absorption Charakteristik Spitzenbereich zwischen 180 ~ 400nm, mit zunehmender Trübheit Absorption insgesamt erhöht.

3. In der gemischten Probe erhöht die Trübungsstörung die COD-Absorptionsspektrlinie nach oben, der Hauptabsorptionsspitze verschiebt sich nach rechts, die COD-Störungsverstärkung erhöht die Trübungsabsorptionsspitze deutlich nach oben und ist im 300-400 nm-Bereich weniger von Störungen beeinflusst.

Spektrale Datenverarbeitung:

Da die äußere Umgebung, die Messbedingungen und die Merkmale des Instruments selbst bei der spektrometrischen Messung einen größeren Einfluss auf die Messergebnisse haben. Die erfassten Rohdaten enthalten in der Regel erhebliche Mengen an redundanten und koelinearen Daten, die die Genauigkeit des späteren Modells und die Effizienz der Datenverarbeitung erheblich beeinflussen. Um diesen Einfluss zu verringern oder zu beseitigen, ist eine Vorverarbeitung der erfassten Spektraldaten erforderlich, wie z.B.Auswahl der Wellenlängeund entsprechendAlgorithmusoptimierungDadurch erhalten Sie effektive Spektraldaten, die die Genauigkeit und Stabilität der Modelldetektion verbessern.

Auswahl der Wellenlänge, (a) COD; b) Trübung;

Der Kunde extrahiert charakteristische Wellenlängen mit SPA, vereinfacht die Spektraldaten, schließt irrelevante redundante Variablen aus und reduziert die Störungsinformationen erheblich. Durch die Parameteroptimierung des SVR-Algorithmus wurde ein Optimierungsmodell erfolgreich erstellt, das in der Lage ist, die Funktionskopplung und die Spektralspitz-Überlappungsstörung, die gleichzeitig von COD und Trübung vorhanden ist, effektiv zu reduzieren, die genaue synchrone Vorhersage des COD-Gehalts und der Trübung in der Wasserprobe zu erreichen, und für eine niedrige Trübungslösung ebenfalls eine hohe Detektionsgenauigkeit hat, um die synchrone Detektion von COD und Trübung durch UV-Spektrometrie effektiv zu erreichen.