【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于水质在线监测，涉及一种紫外光谱法在线监测水质cod的温度补偿方法及装置。
技术介绍
1、水质cod含量的在线监测方法有化学法、物理法等，由于化学方法需要人工采样、离线检测等环节，其周期长且很难实现在线监测。物理法中cod在紫外光谱254nm有特征吸收峰，因此被广泛的用于在线监测。
2、这一领域以美国哈希公司和国内烟台凯米斯等推出的在线cod监测仪，哈希监测仪的性能稳定，但价格昂贵，而凯米斯的产品温度稳定性方面都有大幅度提升的空间。本专利技术就是针对在线cod温度补偿问题，提出液态参比池的温度补偿方法。
3、本专利技术基于cod在紫外波段吸收所遵循的朗伯比尔定律，设计吸收池构建吸光度与吸收系数、光程和浓度之间的关系：a＝kbc。当光程和待测物质确定后，建立吸光度与浓度之间的线性回归模型，通过在线监测待测水样的紫外吸光度即可测出相应物质的浓度。但是实际水样在线监测时会存在温度的影响，温度的高低会影响水样分子运动和化学反应，特别是原子外层电子更容易受到温度的影响而发生吸收光谱的转移，同一浓度的cod溶液在不同温度下的吸光度是不同的。所以研究温度变化对cod测量的影响并加以补偿是在线监测所必须的。目前的主要方法是内置电学温度传感器并通过温度标定来实现补偿，但这种方法的缺陷明显：
4、1、在于待测液体是一个吸收区间，无法用单点的测量温度补偿，精度损失大。
5、2、在水下测量环境中，电子式温度传感器容易受到湿度，水流震动等因素干扰，测量精度和稳定性容易受到影响。
6、
7、4、电子式温度传感器需要自身加热到被测量体温度，然后才能反映温度变化，有一定弛豫时间，影响测量精度。
8、5、电子式温度传感器自身容易受到电磁干扰，在净水厂等线路密集工业区容易产生误差。
技术实现思路
1、为了解决以上现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种紫外光谱法在线监测cod温度补偿方法及装置，无需内置电子温度传感器。本专利技术为紫外光谱法在线监测cod提供一种全光、无电、快速、准确、无污染的温度补偿方法。
2、本专利技术的技术方案如下：
3、一种紫外光谱法在线监测水质cod的装置，所述的装置包括光源、光学吸收池、光谱仪。监测前需要在光源稳定后首先用两台光谱仪分别测量光源的光强信息。光源选择200nm～400nm的紫外波段，紫外光通过光学吸收池的分光器分成两路，一路入射到在线监测池，另一路入射到参比池，透射后的紫外光被两个微型光谱仪接收，监测时需要两台光谱仪接受并测量得到透射光的光强信息。结合之前测量的光源的光强信息分别计算出在线监测池和参比池的吸光度值。在线监测池与参比池总是处于同一温度场中，在线监测池流过待测液体，而参比池充灌二甲基硅油作为参比液。溶液吸光度受到cod浓度和温度共同影响，两者互不干扰，这为温度补偿提供了基本的数学依据。
4、所述的光学吸收池包括隔板1、直角棱镜2、侧板3、在线监测池4、参比池5、底板6；所述的底板6中心开设空腔，空腔两侧对称开设两对通道，外侧的一对通道分别是第一光纤入光口a2、第一光纤出光口a1，内侧的一对通道分别是第二光纤入光口b2、第二光纤出光口b1；两对通道的正下方对称设置一组直角棱镜2，两个直角棱镜之间间距等于底板6中心空腔的宽度，两个直角棱镜之间中部水平设置隔板1，隔板1上方为参比池5，下方为在线监测池4；侧板3垂直设置在底板6上，位于两个直角棱镜两侧。
5、一种紫外光谱法在线监测水质cod的全光温度补偿方法，所述方法具体为：
6、步骤1，标准液cod浓度吸光度标定过程：根据测量范围需要的cod浓度范围，配置此范围内不同浓度的标准液，在254nm下，测量不同的cod浓度和温度变化的标准液在254nm的吸光度，建立254nm下吸光度与浓度和温度的标定模型。注意吸光度标定跟设备相关联，必须单个设备单独标定。在实验室标定中优选的，使用邻苯二甲酸氢钾溶液来配置cod等效标定液。
7、步骤2，二甲基硅油温度吸光度标定过程：使用水浴锅将纯度99％的封装二甲基硅油，从室温25℃加热到50℃停止，随温度慢慢回到室温，期间在273nm下，每下降固定温度间隔测一个紫外吸收光谱，建立273nm下吸光度与温度之间的拟合函数。如果需要更大的温度标定范围，可以使用温控箱等，来扩大温度标定范围。
8、步骤3，实际水样检测：首先根据二甲基硅油在273nm下吸光度数据，根据步骤2中273nm下吸光度与温度之间的拟合函数，反推出温度t。
9、步骤4，将实际测试的水样吸光度和步骤3得到的温度t带入步骤1得到的254nm下吸光度与浓度和温度的标定模型，得出水样的cod浓度。
10、所述步骤1中，当使用的传感器种类不同时，所述的254nm下吸光度与浓度和温度的标定模型中系数形式不一定相同，设标准液的cod吸光度为a，温度为t，cod浓度为c；标定模型通式为：
11、(a(t,c)＝a1+b1t+c1c+d1t2+e1tc+f1c2+g1t3+h1t2 c+
12、i1tc2+j1c3)，其中，a1、b1、c1、d1、e1、f1、g1、h1、i1、j1为系数。
13、例如使用的光谱仪型号是如海光电的xs116399小型激光光谱仪，及其附带的紫外特种光纤长度1m。光源选用日本滨松l6301-50氘灯。此配备下，cod浓度c的多项式拟合得到254nm下吸光度与浓度和温度的标定模型为：
14、(a(t,c)＝-10.31+0.07041t+205.9c+0.0005402t2-1.284tc-42.42c2-6.948×10-5t3-0.004945t2 c+1.289tc2-44.21c3)。注意上面公式中系数是我们实际测量得到的，跟每个设备相关，具体应对每个设备实际进行测量标定。
15、所述步骤2中，273nm下吸光度与温度之间的拟合函数为bt＝a2t2+b2 t+c2，式中bt表示纯二甲基硅油的吸光度，a2、b2、c2为系数。
16、所述步骤1中，先用去离子水清洗光学吸收池，然后两池分别倒入去离子水进行基线校正，提高测量精度。
17、所述步骤2中，考虑到二甲基硅油温度效应好、紫外波段也有特征吸收、易存储、安全等特性，选择二甲基硅油作为温度补偿的参比物质。通过筛选二甲基硅油线性关系好的特征波长，最终选择273nm处的波长作为特征波长。
18、所述步骤3中，消除温度中间量，得到仅仅二者吸光度变化量之间的非线性关系。此时无需在线监测温度大小，通过吸光度来直接反推出温度信息，来扣除温度值对cod吸光度的影响。
19、所述步骤4中，可以根据步骤3所得到的测量池与参比池之间的关系，进行计算出补偿后的cod浓度。
20、本专利技术的效果和益处本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种紫外光谱法在线监测水质COD的装置，其特征在于，所述的装置包括光源、光学吸收池、光谱仪；光源选择200nm～400nm的紫外波段，紫外光通过光学吸收池的分光器分成两路，一路入射到在线监测池，另一路入射到参比池，透射后的紫外光被两个光谱仪接收，并计算出吸光度值；在线监测池与参比池总是处于同一温度场中，在线监测池流过待测液体，而参比池充灌二甲基硅油作为参比液。
2.根据权利要求1所述的一种紫外光谱法在线监测水质COD的装置，其特征在于，所述的光学吸收池包括隔板(1)、直角棱镜(2)、侧板(3)、在线监测池(4)、参比池(5)、底板(6)；所述的底板(6)中心开设空腔，空腔两侧对称开设两对通道，外侧的一对通道分别是第一光纤入光口(A2)、第一光纤出光口(A1)，内侧的一对通道分别是第二光纤入光口(B2)、第二光纤出光口(B1)；两对通道的正下方对称设置一组直角棱镜(2)，两个直角棱镜(2)之间间距等于底板(6)中心空腔的宽度，两个直角棱镜(2)之间中部水平设置隔板(1)，隔板(1)上方为参比池(5)，下方为在线监测池(4)；侧板(3)垂直设置在底板(6)上，位于两个
3.一种紫外光谱法在线监测水质COD的全光温度补偿方法，其特征在于，所述方法具体为：
4.根据权利要求3所述的一种紫外光谱法在线监测水质COD的全光温度补偿方法，其特征在于，所述步骤1中，当使用的传感器种类不同时，所述的254nm下吸光度与浓度和温度的标定模型中系数形式不同，设标准液的COD吸光度为A，温度为T，COD浓度为C；标定模型通式为：
5.根据权利要求3所述的一种紫外光谱法在线监测水质COD的全光温度补偿方法，其特征在于，所述步骤2中，273nm下吸光度与温度之间的拟合函数为二次函数型BT＝a2T2+b2 T+c2，式中BT表示纯二甲基硅油的吸光度，a2、b2、c2为系数。
...【技术特征摘要】
1.一种紫外光谱法在线监测水质cod的装置，其特征在于，所述的装置包括光源、光学吸收池、光谱仪；光源选择200nm～400nm的紫外波段，紫外光通过光学吸收池的分光器分成两路，一路入射到在线监测池，另一路入射到参比池，透射后的紫外光被两个光谱仪接收，并计算出吸光度值；在线监测池与参比池总是处于同一温度场中，在线监测池流过待测液体，而参比池充灌二甲基硅油作为参比液。
2.根据权利要求1所述的一种紫外光谱法在线监测水质cod的装置，其特征在于，所述的光学吸收池包括隔板(1)、直角棱镜(2)、侧板(3)、在线监测池(4)、参比池(5)、底板(6)；所述的底板(6)中心开设空腔，空腔两侧对称开设两对通道，外侧的一对通道分别是第一光纤入光口(a2)、第一光纤出光口(a1)，内侧的一对通道分别是第二光纤入光口(b2)、第二光纤出光口(b1)；两对通道的正下方对称设置一组直角棱镜(2)，两个直角棱镜(2)之间...
【专利技术属性】
技术研发人员：张弛，沈杨，刘涛，刘志红，孙长森，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：
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