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            基于紫外全譜法的水質COD分析儀及應用

            來源:http://www.madelainejordan.com/ 作者:余氯檢測儀 時間:2019-07-31

              【摘 要】近年來,許多工廠在生產結束后沒有對污水進行有效的處理,而是隨意的將污水排放到河里,這種不負責任的做法給環境造成極大的破壞,甚至威脅到人們的健康。因此,我國需要加強對水環境的保護與治理。COD是指水中含有的化學需要量,是檢驗水質污染程度最重要的指標,能夠表現水質受到污染的狀況,是檢測污染的主要參數。傳統的檢測方法是國際標準法,也稱為重鉻酸鉀法。這種方法雖然能夠測量出水中COD數值,但由于這種方法的檢測時間較長,通常最少需要3小時,并且由于該方法需要添加硫酸汞、硝酸鉀等化學試劑,給水質造成二次污染,目前許多地區已經逐漸放棄使用該方法。紫外光譜法是一種新型的檢測方法,COD測水儀通過檢測水中的紫外光譜來實現對COD值的檢測。本文重點對COD測水儀進行分析,并預測COD測水儀的未來前景。

              【關鍵詞】紫外光譜法 COD測水儀 未來前景

              COD測水儀通過檢測水中的紫外光譜來實現對COD值的檢測,它具有檢測速度快、操作簡單、運行穩定且不會造成水質的二次污染等特點,是一種新型的檢測儀器。本文主要對COD檢測儀的運行原理、組成部分以及工作特點三方面進行分析,并進行實驗(對化工廠排放的污水進行檢測),建立實驗模型,并將實驗的數據結果與國際標準法的數值相對比,來證明該測水儀是否有測量準確、運行穩定的特點。最后根據COD測水儀的優勢對其未來的應用前景進行預測,只要COD測水儀符合技術標準就可以得到大力推行,為國家水環境的監測工作帶來便利。

              1 COD測水儀的測量原理及組成部分

              1.1 COD儀器的測量原理

              水中的COD值通常取決于水中的有機物,包括有機物的種類以及有機物的含量,同時有機物在紫外光譜段中的吸收作用符合朗博比爾的定律。所以我們能夠通過檢測水中的紫外光譜來實現對COD值的檢測。

              COD測水儀選用目前國際通用的最小二乘法,對紫外光譜以及COD的數值進行處理,根據相關數據制定實驗模型,同時對未知的水質進行預測分析,并通過馬氏距離法對樣本進行識別,從而有效地保證了檢測結果的準確性。但由于行業的差異性,污水成分也會有較大的差距,通常在檢測前需要根據不同的行業制定相應的模型;初始模型通常需要準備20個左右,在檢測過程中根據實際需要再增加模型。

              1.2 COD儀器的組成部分

              COD儀器主要由兩部分構成,分別是主機和預處理系統。通常預處理系統由清洗單元、流通池單元以及緩沖箱所組成。將水泵中的水樣流到清洗單元中進行過濾,接著經過緩沖裝置,最后進入流通池中進行光譜采集。主機通常由光譜儀、接口電路、光源以及數據整合單元所構成。其中將氙燈光源中的紫外線經過流通池,通過光纖的收集再傳送到光譜儀中。接著光譜儀再將光信號進行轉換,以電信號的形式傳入數據整合單元中,最后根據模型算出COD值。

              2 COD測水儀的主要特點

              2.1 檢測速度快、且不會對水體造成二次污染

              采用紫外全譜法對COD值進行檢測時不需要使用化學劑品,在測量過程中不會造成二次污染,同時具有測量速度快以及成本低的特點;而全波段光譜法的檢測結果比傳統的單-雙波長法的檢測結果更準確,檢測速度比傳統的單-雙波長法更快,能夠對水質進行實時連續的監測。

              2.2 維護量較少并且可靠性較高

              COD儀器通過安裝的預處理系統能夠實現維護量小的效果,并具備自動化的測量功能以及自動化的清洗功能;COD儀器的光源則選擇壽命較長并且性能較高的氙燈;COD儀器的光譜儀則采用全固化的設計,沒有裝置運動部件,保證COD儀器的穩定性。

              2.3 通訊速度較快,擴展性較強

              PS232通訊接口不僅能夠將遠程數據進行傳送,同時還能夠對監控系統進行遠程控制,包括系統的啟動、啟動的暫停以及系統的停止等,達到無人運行的要求,從而極大地提高了監測工作的效率。模擬接口能夠同時對多種水質進行檢測,得出水質的參數,并能夠取代傳統的數據采集儀器,繼電器在輸出過程中能夠按照用戶的要求對報警裝置以及其他裝置進行控制,從而達到編程控制器的效果。

              3 實驗研究

              3.1 實驗材料

              本次實驗將某化工廠排出的污水作為實驗研究對象,一共搜集20個污水樣本。本次試驗的檢測儀器是COD儀器,將COD儀器對污水樣本進行掃描。如圖1、圖2所示,采用GB119的方法對污水樣本進行檢測,檢測結果主要分布在28-500毫克每立方米。

              3.2 建立實驗模型

              將檢測出的光譜以及COD的數值作為實驗基礎數據,并采用最小二乘法建立模型。如圖1、圖2所示,通過數據得出校正集的系數(RC)為0.988,而檢驗集的系數(RV)為0.975;同時得出校正集的偏差值(SEC)是24.8,而驗證集的偏差值(SEV)是33.3.整個模型的預測誤差不超過5%,符合國家規定的檢測要求。

              3.3 現場檢測

              COD儀器通過實驗前制定的模型,到化工廠污水排放的現場對污水的水質進行檢測,并定時將搜集的污水樣本與國際標準法進行數據對比,如圖1、圖2所示。圖中的曲線是COD儀器預測的污水COD的數值;其中方點是國際標準法檢測的污水數值。通過對比,我們可以發現COD儀器的檢測運行相對較為穩定;同時與國際標準法的數據進行對比,我們可以發現COD儀器檢測出的污水COD數值誤差較小,如圖1、圖2所示。

              4 COD測水儀的應用前景

              由于COD測水儀的結構相對較為簡單,并且經過不斷地改善已經具備較強的可靠性。通過電腦技術的支持,儀器的觸摸屏更為人性化,這就使得COD測水儀的操作變得更為簡單。同時采用大屏面板,能夠較為舒適的觀測數據結構。COD測水儀的主控制器是最新的PLC系統,這就提高了儀器的抗干擾性,保證儀器能夠穩定的運行。同時,該儀器還具有自動清洗的功能以及自動校正的功能,能夠連續進行檢測工作。同時還具備斷電復位的功能,保證儲存的數據不易丟失,同時還能避免儀器受到損壞。因此,COD測水儀有較好市場的前景

              5 結語

              本文主要對COD測水儀的檢測原理、組成部分以及使用特點進行分析,研究發現COD測水儀是通過檢測水中的紫外拳譜來實現對COD值的檢測。儀器主要選用的是最小二乘法,對紫外光譜以及COD數值進行處理,根數據結果制定實驗模型,最終實現對COD值的檢測。儀器的硬件部分主要由兩部分構成,分別是預處理系統以及主機。其中預處理系統的主要功能是實現維護量小的效果,而主機的功能是控制整個儀器的運轉。COD測水儀具有操作簡單、檢測速度快的特點,并且在檢測結束后不會對水質造成二次污染;同時具備自動化的測量功能以及自動化的清洗功能,并且儀器的光源采用的是氙燈,極大地保證了儀器的使用壽命。同時根據實驗數據的結果,我們能夠發現COD測水儀的數據結果與國際標準法的數據結果誤差較小。由于COD測水儀能夠高效準確的檢測出水質的污染狀況,因此在未來的水環境監測工作中將會更多使用該儀器,從而提高我國水環境監測工作的效率。

              參考文獻:

              [1]李家琛.基于紫外光譜及常規水質參數信息的水質有機物污染檢測方法研究[D].浙江大學,2014.

              [2]孫長嵩.基于機器學習的水質COD測量方法研究[D].浙江大學,2006.

              [3]王莉麗.基于紫外―可見光譜法的海水水質檢測技術研究[D].天津大學,2014.

              [4]武尚智.基于紫外―可見光光譜的水質監測預警方法與設備研發[D].浙江大學,2013.

              [5]盧福容.基于微型光譜儀的COD快速測定[D].重慶大學,2012.

              [6]冼國勇.紫外吸收法COD監測技術的實驗研究及應用探討[D].廣東工業大學,2008.

              作者簡介:廖瑩瑩(1984―),女,漢族,湖南衡陽人,工程師,本科,單位:衡陽市環境監測站。

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