基于阵列光谱的水中有机物的UVCOD系数检测方法及传感器技术

本发明专利技术公开了基于阵列光谱的水中有机物的UVCOD系数检测方法及传感器，包括：标定不同种类有机物在不同波长的紫外光下的摩尔吸光系数；构建不同波长的紫外光透射全部种类有机物时的总吸光度的计算方程；阵列光谱透射待测水体时，获取阵列光谱包含的各个波长紫外光的入射光强与出射光强；基于所述入射光强与出射光强计算各个波长紫外光的实测总吸光度；联立所述不同波长的紫外光的总吸光度的计算方程，并将所述实测总吸光度带入，生成不同种类有机物的物质浓度；基于所述不同种类有机物的物质浓度及其对应的COD转换系数，生成待测水体的UVCOD系数。UVCOD系数。UVCOD系数。

【技术实现步骤摘要】
基于阵列光谱的水中有机物的UVCOD系数检测方法及传感器


[0001]本专利技术涉及涉及水体有机物含量检测
，具体涉及基于阵列光谱的水中有机物的UVCOD系数检测方法及传感器。

技术介绍

[0002]化学需氧量(Chemical Oxygen Demand,简称 COD)是指在一定条件下用强氧化剂处理废水，水中还原性物质所消耗的强氧化剂的量。对于工业废水的研究、污水处理厂的效果评价及城市污水水质监测来说，COD在污染物总量控制和水环境管理中发挥重要的作用。随着社会的发展，人类越来越重视保护生存环境，对水环境的，检测与污染治理显得尤为重要，物联网、智慧水务、河长制、网格化的概念不断深入，河流，湖泊，城市内河以及自来水，二次供水的监测前端数据必不可少。
[0003]目前COD的测定方法，最常见的是重铬酸钾法、高锰酸钾法和紫外光谱法三种。以下简称CODMn、CODCr和UVCOD。其中CODMn和CODCr以重铬酸钾法和高锰酸钾为氧化剂，在指定流程和环境中氧化水中有机物，通过计算消耗氧化剂的量，来计算水中有机物的含量。此类方法为化学分析法。以下简称化学法；UVCOD是基于水中有机物对紫外光及可见光特定波长的选择性吸收原理，主要以单色光254nm光源去照射待测液体液，通过朗伯比尔定律，计算水中有有机物含量。此类方法被称为UV传感法，以下简称UV法。
[0004]而化学法COD存在测定方法存在耗时长、操作繁琐以及化学试剂二次污染等问题，无法实现连续在线监测，无法实现网格化部署。目前市面上的UVCOD主要采用单色光和浊度补偿等方式进行测量，但水中有机物种类繁多，单光源浊度误差较大，导致此方法测量标物（邻苯二甲酸氢钾）精度较高，其他标液无法测量，测量实际水体与化学法相差甚远。
[0005]综上所述，传统的UVCOD标定方法存在标定结果准确性低的问题。

技术实现思路

[0006]有鉴于此，本专利技术提供一种基于阵列光谱的水中有机物的UVCOD系数检测方法及传感器，通过构建不同波长紫外光组成的阵列光谱，利用吸光度的加和性，准确求解不同种类有机物的物质浓度，进而生成准确的待测水体的UVCOD系数，解决了传统的UVCOD标定方法存在的标定结果准确性低的问题。
[0007]为解决以上问题，本专利技术的技术方案为采用一种基于阵列光谱的水中有机物的UVCOD系数检测方法，包括：标定不同种类有机物在不同波长的紫外光下的摩尔吸光系数；构建不同波长的紫外光透射全部种类有机物时的总吸光度的计算方程；阵列光谱透射待测水体时，获取阵列光谱包含的各个波长紫外光的入射光强与出射光强；基于所述入射光强与出射光强计算各个波长紫外光的实测总吸光度；联立所述不同波长的紫外光的总吸光度的计算方程，并将所述实测总吸光度带入，生成不同种类有机物的物质浓度；基于所述不同种类有机物的物质浓度及其对应的COD转换系数，生成待测水体的UVCOD系数。
[0008]可选地，所述UVCOD系数检测方法还包括：基于本底样本标定法，预构建校准方程；
生成不同种类有机物的物质浓度后，基于所述校准方程校准所述物质浓度。
[0009]可选地，所述基于本底样本标定法，预构建校准方程，包括：将待测水体划分为第一样本和第二样本；通过所述阵列光谱测得所述第一样本的不同种类有机物的待标定物质浓度；通过本底样本浓缩装置将所述第二样本分成若干样本分别去除不同量的水分后，进行测量标定得到不同种类有机物的物质浓度样本；构建校准方程，其中，为回归系数，为截距，为校准后的测量值，为测量值，其中，基于所述待标定物质浓度和所述物质浓度样本求得所述回归系数和所述截距。
[0010]可选地，所述UVCOD系数检测方法还包括： 构建温度修正系数；在基于所述校准方程校准所述物质浓度后，基于所述温度修正系数修正校准后的所述物质浓度，得到最终参与计算UVCOD系数的物质浓度。
[0011]可选地，联立所述不同波长的紫外光的总吸光度的计算方程，并将所述实测总吸光度带入，生成不同种类有机物的物质浓度，包括：联立所述不同波长的紫外光的总吸光度的计算方程，得到方程组，其中，为第i个波长处n个组分的实测总吸光度，为第j类有机物在第i个波长位置处的摩尔吸光系数，为第j类有机物的物质浓度，d为监测光窗的距离；分别将不同类有机物的实测总吸光度代入所述方程组，生成不同种类有机物的物质浓度。
[0012]可选地，所述阵列光谱被配置为至少包括： 用于检测的220 nm、225 nm、235 nm、245nm、254nm、265nm、275nm、285nm、295nm和310nm的光灯，还包括：用于消除待测水体的浊度和其他物质光源干扰的365nm及550nm两路差分光源。
[0013]可选地，在所述阵列光谱包括365nm及550nm两路差分光源的情况下，基于两路差分光源计算浊度补偿光强，在基于所述入射光强与出射光强计算各个波长紫外光的实测总吸光度时引入浊度补偿光强以补偿浊度对所述实测总吸光度的影响。
[0014]相应地，本专利技术提供一种传感器，应用于上述基于阵列光谱的水中有机物的UVCOD系数检测方法，包括：阵列光谱，由光源与光检测器构成，用于获取阵列光谱包含的各个波长紫外光的入射光强与出射光强；数据处理单元，通过预标定的不同种类有机物在不同波长的紫外光下的摩尔吸光系数，构建不同波长的紫外光透射全部种类有机物时的总吸光度的计算方程，并基于所述入射光强与出射光强计算各个波长紫外光的实测总吸光度后，通过联立所述不同波长的紫外光的总吸光度的计算方程，并将所述实测总吸光度带入，生成不同种类有机物的物质浓度，基于所述不同种类有机物的物质浓度及其对应的COD转换系数，生成待测水体的UVCOD系数。
[0015]可选地，所述光源被配置为至少包括： 用于检测的220 nm、225 nm、235 nm、245nm、254nm、265nm、275nm、285nm、295nm和310nm的光灯，还包括：用于消除待测水体的浊度和其他物质光源干扰的365nm及550nm两路差分光源。
[0016]可选地，所述传感器还包括用于检测待测水体温度的传感探头。
[0017]本专利技术的首要改进之处为提供的基于阵列光谱的水中有机物的UVCOD系数检测方法及传感器，通过构建不同波长紫外光组成的阵列光谱，利用吸光度的加和性，准确求解不同种类有机物的物质浓度，进而生成准确的待测水体的UVCOD系数。同时，通过利用本底样本标定方法及构建温度修正系数，进一步提高待测水体的UVCOD系数的准确性，解决了传统的UVCOD标定方法存在的标定结果准确性低的问题。
附图说明
[0018]为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图做简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
[0019]图1是本专利技术的基于阵列光谱的水中有机物的UVCOD系数检测方法的简化本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
为第j类有机物在第i个波长位置处的摩尔吸光系数，为第j类有机物的物质浓度，d为监测光窗的距离；分别将不同类有机物的实测总吸光度代入所述方程组，生成不同种类有机物的物质浓度。6.根据权利要求1所述的UVCOD系数检测方法，其特征在于，所述阵列光谱被配置为至少包括： 用于检测的220 nm、225 nm、235 nm、245nm、254nm、265nm、275nm、285nm、295nm和310nm的光灯，还包括：用于消除待测水体的浊度和其他物质光源干扰的365nm及550nm两路差分光源。7.根据权利要求6所述的UVCOD系数检测方法，其特征在于，在所述阵列光谱包括365nm及550nm两路差分光源的情况下，基于两路差分光源计算浊度补偿光强，在基于所述入射光强与出射光强计算各个波长紫外光的实测总吸光度时引入浊度补偿光强以补偿浊度对所述实测总吸光度的影响。8.一种传感器，应用于权利要求1
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7任意一项所述的基于阵列光谱的水中有机物的UVCOD系数检测方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐勇，汤江文，张晓超，姜兰，刘学辉，邓小明，
申请(专利权)人：成都博瑞科传科技有限公司，
类型：发明
国别省市：