基于紫外全譜法的水質(zhì)COD分析儀及應(yīng)用

1、基于紫外全譜法的水質(zhì)COD分析儀及應(yīng)用【摘 要】近年來，許多工廠在生產(chǎn)結(jié)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(fù)責(zé)任的做法給環(huán)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(huán)境的保護與治理。COD是指水中含有的化學(xué)需要量，是檢驗水質(zhì)污染程度最重要的指標(biāo)，能夠表現(xiàn)水質(zhì)受到污染的狀況，是檢測污染的主要參數(shù)。傳統(tǒng)的檢測方法是國際標(biāo)準(zhǔn)法，也稱為重鉻酸鉀法。這種方法雖然能夠測量出水中COD數(shù)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(xué)試劑，給水質(zhì)造成二次污染，目前許多地區(qū)已經(jīng)逐漸放棄使用該方法。紫外光譜法是一種

2、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(xiàn)對COD值的檢測。本文重點對COD測水儀進行分析，并預(yù)測COD測水儀的未來前景?！娟P(guān)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(xiàn)對COD值的檢測，它具有檢測速度快、操作簡單、運行穩(wěn)定且不會造成水質(zhì)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?zāi)Ｐ?，并將實驗的?shù)據(jù)結(jié)果與國際標(biāo)準(zhǔn)法的數(shù)值相對比，來證明該測水儀是否有測量準(zhǔn)確、運行穩(wěn)定的特點。最后根據(jù)COD測水儀的優(yōu)勢對其未來的應(yīng)用前景進行預(yù)測，只

3、要COD測水儀符合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)就可以得到大力推行，為國家水環(huán)境的監(jiān)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(xiàn)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(shù)值進行處理，根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)制定實驗?zāi)Ｐ停瑫r對未知的水質(zhì)進行預(yù)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(jié)果的準(zhǔn)確性。但由于行業(yè)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(jù)不同的行

4、業(yè)制定相應(yīng)的模型；初始模型通常需要準(zhǔn)備20個左右，在檢測過程中根據(jù)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(gòu)成，分別是主機和預(yù)處理系統(tǒng)。通常預(yù)處理系統(tǒng)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(jīng)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(shù)據(jù)整合單元所構(gòu)成。其中將氙燈光源中的紫外線經(jīng)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(zhuǎn)換，以電信號的形式傳入數(shù)據(jù)整合單元中，最后根據(jù)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

5、譜法對COD值進行檢測時不需要使用化學(xué)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(jié)果比傳統(tǒng)的單-雙波長法的檢測結(jié)果更準(zhǔn)確，檢測速度比傳統(tǒng)的單-雙波長法更快，能夠?qū)λ|(zhì)進行實時連續(xù)的監(jiān)測。2.2 維護量較少并且可靠性較高COD儀器通過安裝的預(yù)處理系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)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(shè)計，沒有裝置運動部件，保證COD儀器的穩(wěn)定性。2.3 通訊速度較快，擴展性較強PS232通訊接口不僅能夠?qū)⑦h(yuǎn)程數(shù)據(jù)進行傳送，同時還能夠?qū)ΡO(jiān)控系統(tǒng)進行遠(yuǎn)

6、程控制，包括系統(tǒng)的啟動、啟動的暫停以及系統(tǒng)的停止等，達(dá)到無人運行的要求，從而極大地提高了監(jiān)測工作的效率。模擬接口能夠同時對多種水質(zhì)進行檢測，得出水質(zhì)的參數(shù)，并能夠取代傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)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(dá)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(jié)果主要分布在28-500毫克每立方米。3.2 建立實驗?zāi)Ｐ蛯z測出的光譜以及COD的數(shù)值作為實

7、驗基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，并采用最小二乘法建立模型。如圖1、圖2所示，通過數(shù)據(jù)得出校正集的系數(shù)（RC）為0.988，而檢驗集的系數(shù)（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(yù)測誤差不超過5%，符合國家規(guī)定的檢測要求。3.3 現(xiàn)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(xiàn)場對污水的水質(zhì)進行檢測，并定時將搜集的污水樣本與國際標(biāo)準(zhǔn)法進行數(shù)據(jù)對比，如圖1、圖2所示。圖中的曲線是COD儀器預(yù)測的污水COD的數(shù)值；其中方點是國際標(biāo)準(zhǔn)法檢測的污水?dāng)?shù)值。通過對比，我們可以發(fā)現(xiàn)COD儀器的檢測運行相對較為穩(wěn)定；同時與國際標(biāo)準(zhǔn)法的數(shù)據(jù)進行對比

8、，我們可以發(fā)現(xiàn)COD儀器檢測出的污水COD數(shù)值誤差較小，如圖1、圖2所示。4 COD測水儀的應(yīng)用前景由于COD測水儀的結(jié)構(gòu)相對較為簡單，并且經(jīng)過不斷地改善已經(jīng)具備較強的可靠性。通過電腦技術(shù)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(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。COD測水儀的主控制器是最新的PLC系統(tǒng)，這就提高了儀器的抗干擾性，保證儀器能夠穩(wěn)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(xù)進行檢測工作。同時還具備斷電復(fù)位的功能，保證儲存的數(shù)據(jù)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(jié)語本文主要對

9、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(fā)現(xiàn)COD測水儀是通過檢測水中的紫外拳譜來實現(xiàn)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(shù)值進行處理，根數(shù)據(jù)結(jié)果制定實驗?zāi)Ｐ停罱K實現(xiàn)對COD值的檢測。儀器的硬件部分主要由兩部分構(gòu)成，分別是預(yù)處理系統(tǒng)以及主機。其中預(yù)處理系統(tǒng)的主要功能是實現(xiàn)維護量小的效果，而主機的功能是控制整個儀器的運轉(zhuǎn)。COD測水儀具有操作簡單、檢測速度快的特點，并且在檢測結(jié)束后不會對水質(zhì)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(jù)實驗數(shù)據(jù)的結(jié)果，我們能夠發(fā)現(xiàn)COD測水儀的數(shù)據(jù)結(jié)果與國際標(biāo)準(zhǔn)法的數(shù)據(jù)結(jié)果誤差較小。由于COD測水儀能夠高效準(zhǔn)確的檢測出水質(zhì)的污染狀況，因此在未來的水環(huán)境監(jiān)測工作中將會更多使用該儀器，從而提高我國水環(huán)境監(jiān)測工作的效率。參考文獻：【1】李家琛.基于紫外光譜及常規(guī)水質(zhì)參數(shù)信息的水質(zhì)有機物污染檢測方法研究.浙江大學(xué)，2014.【2】孫長嵩.基于機器學(xué)習(xí)的水質(zhì)COD測量方法研究.浙江大學(xué)，2006.【3】