一种基于电子鼻检测饮用水异嗅等级的方法技术

本发明专利技术公开了一种基于电子鼻检测饮用水异嗅等级的方法，包括：(1)清洗电子鼻检测设备中的各个传感器直至电子鼻基线的稳定性；(2)保证测试环境中的气体嗅味不干扰检测结果；(3)清洗待用容器；(4)移取待测饮用水水样至待用容器中进行预处理，预处理的实验条件为：60～70℃下静置水浴加热5～15min，采用顶空进样方式进样，进样水样体积为200mL；(5)分析传感器信号，采用PLS回归方法建立水样嗅味等级强度或水质指标与电子鼻响应的关系，评价模型的优劣并用于判定饮用水嗅味等级，预测饮用水水质的优劣。本发明专利技术为利用电子鼻进行饮用水中嗅味物质快速稳定识别和嗅味强度区分奠定基础，并为输配水管理和水源管理中水质监测提供方法支持。法支持。法支持。

【技术实现步骤摘要】
一种基于电子鼻检测饮用水异嗅等级的方法


[0001]本专利技术涉及水质检测与保护领域，尤其涉及一种基于电子鼻检测饮用水异嗅等级的方法。

技术介绍

[0002]突发的水污染事件中，大部分是饮用水中的异嗅异味问题，最严重可造成全城被迫停水的局面。虽然目前有较为完善的应急处置措施和体系，但异嗅问题的发生并未得到有效控制，究其原因主要是异嗅异味的污染事故存在着以下特征：1)嗅源的不确定性，难以排查产生嗅味的源头；2)致嗅物质含量极低，基本都在ng/L的级别；3)停留时间短暂，较难做到预测预警；4)一般为复合嗅味，随着环境因素变化极大，难以建立一套较为完整的归趋路径。
[0003]为实现在异嗅异味问题发生前及时预警，以及在发生时快速锁定污染物，以减少异嗅问题的发生、降低异嗅问题的危害，嗅味物质的检测方法被广泛研究。常用的方法为嗅味层次分析法(FPA)和气相色谱-质谱联用法(GC/MS)，前者的主观性强，长时间闻测容易产生嗅觉疲劳影响分析结果，后者测试成本较高，耗费时间长，且由于不同嗅味物质之间的协同和掩蔽作用，GC/MS很难将异嗅的化学组分信息同嗅味特征和等级联系起来。
[0004]因此引入一种新的感官分析模式——电子鼻技术，建立新的异嗅异味识别和强度等级评价体系，避免人为主观因素造成的不确定性，通过仪器分析手段快速识别、准确锁定突发的致嗅污染物。
[0005]目前电子鼻被广泛应用于食品工业、医疗卫生、药品工业、环境检测和军事等领域，而在饮用水领域的发展较为缓慢，主要因为较果蔬、药物等，饮用水气味强度低，且致嗅物的嗅阈值低，相比电子鼻的检出限较高，因此亟需降低电子鼻的检出限，建立一套基于电子鼻设备的具有高灵敏性和稳定性特征的标准化检测方法。

技术实现思路

[0006]本专利技术提供了一种基于电子鼻检测饮用水异嗅等级的方法，该方法操作简单，可以有效提升电子鼻的检测灵敏度，排除电子鼻设备及环境的不稳定因素，实现嗅味差异性和强度的检测以及饮用水水质优劣的预测，为电子鼻应用到实际水体中的嗅味监测以及水质判定打下了技术基础。
[0007]本专利技术提供的技术方案如下：
[0008]一种基于电子鼻检测饮用水异嗅等级的方法，包括以下步骤：
[0009](1)电子鼻检测设备的清洗：设置电子鼻检测设备的清洗参数，清洗电子鼻检测设备中的各个传感器直至电子鼻基线的稳定性；
[0010](2)排除环境气体中的嗅味干扰：用电子鼻检测设备检测经过活性炭过滤后的测试环境中的气体嗅味，保证传感器响应值归一；
[0011](3)排除待用容器的嗅味干扰：将用超纯水配置的低浓度氢氧化钠溶液加入待用
容器中，超声清洗后取出，再用超纯水清洗3～5次，自然风干，备用；
[0012](4)移取待测饮用水水样至待用容器中进行预处理，预处理的实验条件为：60～70℃下静置水浴加热5～15min，采用顶空进样方式进样，进样水样体积为200mL；
[0013](5)分析传感器信号，采用PLS回归方法建立水样嗅味等级强度或水质指标与电子鼻响应的关系，评价模型的优劣并用于判定饮用水嗅味等级，预测饮用水水质的优劣。
[0014]本专利技术通过电子鼻设备的调试，选择最稳定的电子鼻检测参数，保证测试过程中传感器的高灵敏度，并排除测试环境气体和待用容器的嗅味干扰，在电子鼻基线稳定后，取待测水样进行预处理，优选最佳的预处理方式提高电子鼻用于饮用水测试的灵敏度，使电子鼻的响应与嗅味强度相匹配，通过电子鼻响应进一步预测水质的优劣，检测过程方便快捷，准确可靠，从而为利用电子鼻进行饮用水中嗅味物质快速稳定识别和嗅味强度区分奠定基础，并为输配水管理和水源管理中水质监测提供方法支持。
[0015]优选地，步骤(1)中所述的设置电子鼻检测设备的清洗参数包括：将Flush time(清洗时间)预设定为100s；当100s清洗时间结束后基线未归一，则再次进行清冲洗，直至基线归一。
[0016]优选地，步骤(1)中所述的电子鼻检测设备的基线稳定是指在电子鼻清洗时间结束前5s，电子鼻检测设备的各个传感器响应信号均归一。如果没有全部归一则是因为在上次测样过程中残留的嗅味物质吸附在传感器表面未清洗干净，导致对本次实验造成了影响，应当在测试前再次冲洗，如果影响比较大，可以考虑适当增长冲洗的时间。
[0017]优选地，步骤(2)包括：采用电子鼻检测设备直接测试电子鼻检测设备所置的环境中气体，测试前在电子鼻检测设备的进样口安装一个活性炭滤嘴用来过滤空气中的挥发性有机物，代表顶空进样过程中进样瓶中补充的气体，测试结束后，观察电子鼻检测设备的各个传感器的响应值是否都接近于1，若接近1则说明测试不会受测试环境气体的干扰，否则应更换测试场地，保证环境气体不会干扰饮用水测试的进行。
[0018]优选地，步骤(3)中将用超纯水配置的低浓度氢氧化钠溶液加入待用容器中清洗的目的在于去除容器中残留的嗅味物质。
[0019]优选地，步骤(3)中所述的自然风干的环境应保证无嗅味干扰。
[0020]优选地，步骤(4)中所述的待测水样取自城市管网水以及湖泊水。
[0021]优选地，步骤(4)中所述的顶空进样方式，选用相应大小的顶空进样瓶后，插入活性炭探头连接的导管至顶空进样瓶中液体表面以下，用封口膜封口，严格保证气密性；电子鼻进气的导管端连接一个中空针管，在测试倒计时1s时插入用封口膜封口的顶空进样瓶，测试过程严格保证装置的气密性。
[0022]优选地，所述的电子鼻检测设备为PEN3型便携式电子鼻传感器。
[0023]本专利技术的方法适用于饮用水处理过程中的水源、水处理工艺出水、管网水和龙头水中嗅味差异性和强度的检测以及饮用水水质优劣的预测。
[0024]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0025]电子鼻测试过程中容易受到环境气体以及容器残留气味的影响，且仪器中的传感器若未清洗干净，嗅味会有残余，直接导致下一次测试的零点偏高，带来极大的不稳定因素。为建立稳定方法，本专利技术从仪器本身的稳定性以及环境和容器的嗅味干扰两方面着手，建立了标准化的仪器清洗方法和排除嗅味干扰的方法，保证了方法的稳定性。
[0026]其次电子鼻自带的顶空进样瓶体积较小，仅有30mL，采用自带的顶空进样瓶进行饮用水嗅味测试过程中，电子鼻的传感器响应值偏小，本专利技术的专利技术人意外发现，在提升顶空进样瓶的体积后，电子鼻对相同的水样的响应值明显升高，大大降低了电子鼻的检出限值，使得电子鼻可以闻测嗅味浓度更低的水样，提升了检测的灵敏度。
[0027]在此基础上，本专利技术的专利技术人又研究了不同水浴温度、加入固体氯化钠以及搅拌的速度对电子鼻测试的影响，发现了测试同一水体时，水浴温度在60～70℃时电子鼻的响应值会进一步提升。加入氯化钠的目的主要是希望通过盐析作用使致嗅物的溶解度降低，最大程度吹脱出来进入电子鼻中进行测试，以提升电子鼻响应值。然而，结果发现加盐和搅拌都不能显著提升电子鼻的响应值，为此，预处理过程不加盐、不搅拌，也简化了预处本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于电子鼻检测饮用水异嗅等级的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)设置电子鼻检测设备的清洗参数，清洗电子鼻检测设备中的各个传感器直至电子鼻基线的稳定性；(2)用电子鼻检测设备检测经过活性炭过滤后的测试环境中的气体嗅味，保证传感器响应值归一；(3)将用超纯水配置的低浓度氢氧化钠溶液加入待用容器中，超声清洗后取出，再用超纯水清洗3～5次，自然风干，备用；(4)移取待测饮用水水样至待用容器中进行预处理，预处理的实验条件为：60～70℃下静置水浴加热5～15min，采用顶空进样方式进样，进样水样体积为200mL；(5)分析传感器信号，采用PLS回归方法建立水样嗅味等级强度或水质指标与电子鼻响应的关系，评价模型的优劣并用于判定饮用水嗅味等级，预测饮用水水质的优劣。2.根据权力要求1所述的基于电子鼻检测饮用水异嗅等级的方法，其特征在于，步骤(1)中所述的设置电子鼻检测设备的清洗参数包括：将清洗时间预设定为100s；当100s清洗时间结束后基线未归一，则再次进行清冲洗，直至基线归一。3.根据权力要求1所述的基于电子鼻检测饮用水异嗅等级的方法，其特征在于，步骤(1)中所述的电子鼻检测设备的基线稳定是指在电子鼻清洗时间结束前5s，电子鼻检测设备的各个传感器响应信号均归一。4.根据权力要求1所述的基于电子鼻检测饮用水异嗅等级的方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：张可佳，散雨龙，张土乔，杨玉龙，岑程，吴小刚，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：