CN111678877A - 消除温度影响的水质检测方法、装置及计算机设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种消除温度影响的水质检测方法、装置及计算机设备，属于水质检测领域，该方法包括获取水样的实际温度值；获取吸光度值；根据水样的实际温度和吸光度值确定水样中参数的浓度值；在利用分光光度法测定水样中某项参数的浓度时，根据水样的实际温度选择与实际温度相应的吸光度‑参数浓度标准曲线；从而消除温度对检测结果的影响，特别是在冬季或者夏季等极端条件下；可以得到更为准确的检测值。
Description
技术领域
本发明涉及水质检测领域，尤其涉及一种消除温度影响的水质检测方法、装置及计算机设备。
背景技术
水质检测仪，用于分析水质成分含量的专业仪表，主要指测量水中：COD、氨氮、总磷等项目的仪器，为了保护水环境，必须加强对污水排放的监测，水质检测仪在环境保护和水资源保护中起到了重要的作用。
现有技术中检测水样各项参数的浓度时，一般是采用分光光度法；通过吸光度值得出相应参数的浓度；但是现有技术中均未考虑到温度对吸光度值的影响，因为吸光度值与摩尔吸光系数相关，而摩尔吸光系数又会受到温度的影响，如果不考虑温度，最终测得的浓度值将会有较大误差。
现有技术对上述问题，尚未提出有效的解决方法。
发明内容
针对上述技术中存在的不足之处，本发明提供一种消除温度影响的水质检测方法，在测得吸光度值后考虑水样实际温度，对吸光度和参数浓度的标准曲线进行修订，再根据修订后的标准曲线和实测吸光度值得出水样中该参数的浓度值，消除了温度的影响。
为实现上述目的，本发明提供一种消除温度影响的水质检测方法，包括
获取水样的实际温度值；
获取吸光度值；
根据水样的实际温度和吸光度值确定水样中参数的浓度值。
具体的，水样实际温度通过温度传感器测量。
优选的，获取水样的实际温度值时，先检测装有空白样品的容器温度，再检测加入水样后的的温度；若两次检测温差小于阈值，则以加入水样后的检测温度为水样的实际温度；若两次检测温差大于阈值，则在对水样进行调温处理后重新测定，并以调温后的测定值为水样实际温度值。
具体的，获取吸光度值时，先对装有空白样品容器进行检测，获取空白样品容器的吸光度值，再消除该容器对吸光度值影响后，检测加入水样后的样品容器的吸光度值。
优选的，检测加入水样后的样品容器的吸光度值之前，先获取水样的实际温度。
具体的，吸光度与参数浓度的标准曲线为多条，不同的吸光度与参数浓度的标准曲线与不同的基础温度相对应；根据水样的实际温度和吸光度值确定水样中参数的浓度值时，通过实际温度获取与实际温度相应的基础温度，再得出该相应的基础温度的吸光度值与参数浓度的标准曲线，由实测吸光度值得出参数浓度。
优选的，通过实际温度获取与实际温度相应的基础温度时，以实际温度与基础温度差值最小的基础温度作为与该实际温度相应的基础温度。
另一种消除温度影响的方案，根据水样的实际温度和吸光度值确定水样中参数的浓度值时，根据实际吸光度值和预先设置的初始温度对应的吸光度值与参数浓度的标准曲线，得出初始参数浓度，再根据实际温度与初始温度的值将初始参数浓度修订为实际参数浓度。
为了实现上述目的，本发明还提供了一种消除温度影响的水质检测装置，包括
温感装置：获取水样的实际温度值；
检测装置：获取吸光度值；
处理装置：根据水样的实际温度和吸光度值确定水样中参数的浓度值。
为了实现上述目的，本发明还提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现所述方法的步骤。
本发明的有益效果是：与现有技术相比，本发明提供的消除温度影响的水质检测方法，包括获取水样的实际温度值；获取吸光度值；根据水样的实际温度和吸光度值确定水样中参数的浓度值；在利用分光光度法测定水样中某项参数的浓度时，根据水样的实际温度选择与实际温度相应的吸光度-参数浓度标准曲线；从而消除温度对检测结果的影响，特别是在冬季或者夏季等极端条件下；可以得到更为准确的检测值。
附图说明
图1为本发明的检测流程图；
图2为30度纳氏氨氮-吸光度标准曲线图；
图3为25度纳氏氨氮-吸光度标准曲线图；
图4为20度纳氏氨氮-吸光度标准曲线图。
具体实施方式
为了更清楚地表述本发明，下面结合附图对本发明作进一步地描述。
如背景技术所述，现有技术中采用分光光度法检测水样中某项参数的浓度值时，均未考虑到温度的影响，故容易导致测试的结果不准确；基于此本发明提供了一种消除温度影响的水质检测方法，参阅图1，其包括下述步骤：
获取水样的实际温度值；
获取吸光度值；
根据水样的实际温度和吸光度值确定水样中参数的浓度值。
在本实施例中，检测水样中的某项参数浓度值的方法为分光光度法，该检测方法的基本原理为：物质与光作用，具有选择吸收的特性；有色物质的颜色是该物质与光作用产生的；即有色溶液所呈现的颜色是由于溶液中的物质对光的选择性吸收所致；由于不同的物质其分子结构不同，对不同波长光的吸收能力也不同，因此具有特征结构的结构集团，存在选择吸收特性的最大实收波长，形成最大吸收峰，而产生特有的吸收光谱；即使是相同的物质由于其含量不同，对光的吸收程度也不同；利用物质所特有的吸收光谱来鉴别物质的存在(定性分析)，或利用物质对一定波长光的吸收程度来测定物质含量(定量分析)的方法，称为分光光度法。
在本实施例中，在得到水样的吸光度值后，进一步通过吸光度-参数浓度标准曲线得出水样中某项参数的浓度值；但是不同温度下的吸光度-参数浓度标准曲线是不同的，这也就导致如果不考虑温度，而直接根据实际的吸光度值测出的水样中某项参数的浓度值不准确；例如测得吸光光度值均为A时，若温度为25度，COD的实际值为500mg/L，若温度30度，COD值为510mg/L；若温度为35度，COD值为550mg/L；可见若忽略温度的影响，统一采用常温下的测定值，则测得COD值与实际的COD值之间具有较大的差异。
在本实施例中，水样的参数包括COD、氨氮、总磷、总氮等项目；水质检测仪可以对上述参数中的任意一项或多项进行检测。
本发明在利用分光光度法测定水样中某项参数的浓度时，根据水样的实际温度选择与实际温度相应的吸光度-参数浓度标准曲线；从而消除温度对检测结果的影响，特别是在冬季或者夏季等极端条件下；可以得到更为准确的检测值。
在本实施例中，水样实际温度通过温度传感器测量；具体的可以为红外温度传感器或热电偶温度传感器；由于采用水质检测仪测定水样的吸光度值的过程中，水样存储在试管或者其他器皿内，采用红外温度传感器这种非接触式的侧温方式最为方便，无需传感器与水样直接接触，且红外温度传感器的测量精度远高于影响浓度测定值温度的精度；故测定的温度值准确度高。
在本实施例中，水样的实际温度除了通过外温度传感器测量的到以外，还可以通过手动输入水样的温度值，若手动输入温度值，则以输入至为水样的实际温度值。
优选的，获取水样的实际温度值时，先检测装有空白样品的容器温度，再检测加入水样后的温度；若两次检测温差小于阈值，则以加入水样后的检测温度为水样的实际温度；若两次检测温差大于阈值，则在对水样进行调温处理后重新测定，并以调温后的测定值为水样实际温度值。
例如，装有空白样品的试管温度为25.1度，加入水样后的检测温度为24.9度，阈值为1度，则两次测定值小于阈值，可以将加入水样后的检测温度24.9度作为水样的实际温度。
例如装有空白样品的试管温度为25.1度，加入水样后的检测温度为23.5度，阈值为1度，则两次测定值大于阈值；说明水样与试管之间的温差较大，两次测定值均不能作为水样的实际温度值；需要对水样进行调温处理后，重新测试；调温方式包括静置若干时间至水样与试管之间达到热平衡；或者对加入水样后的样品容器进行微加热处理，微加热时间不超过3分钟，使得试管与水样保持温度平衡；通过对两次测定温差的判定，消除非接触式测温方式带来的测量误差。
在本实施例中，获取吸光度值时，先对装有空白样品容器进行检测，获取空白样品容器的吸光度值，再消除该容器对吸光度值影响后，检测加入水样后的样品容器的吸光光度值；该吸光光度值即为实际检测值。
优选的，检测加入水样后的样品容器的吸光度值之前，先获取水样的实际温度；在实操过程中，空白样品容器的温度和吸光度值检测顺序可以不分先后，但在检测加入水样后的样品容器时，先获取实际温度值后再获取吸光度值，优选的可以将获取实际温度值作为触发检测吸光光度值的条件。
在本实施例中，吸光度与参数浓度的标准曲线为多条，不同的吸光度与参数浓度的标准曲线与不同的基础温度相对应。
在本实施例中，吸光度与参数浓度的标准曲线由朗伯-比尔吸收定律得出，该定律指出当一束平行的单色光垂直通过某一均匀的、无散射的稀溶液时，溶液的吸光度A与溶液的浓度c和溶液厚度b的乘积成正比；具体的公式为：
A＝lg(I0/I)＝εbc；其中，
A为吸光度；
I0为入射光强度；
I为透射光强度；
ε为摩尔吸光系数，L/(mol·cm)；
b为液层厚度，cm；
c为吸光物质的浓度，mol/L；
在本实施例中，摩尔吸光系数(Molar Absorption Coefficient)，也称摩尔消光系数(Molar Extinction Coefficient)，是指物质对某波长的光的吸收能力的量度，以符号“ε”表示；摩尔吸光系数的大小与待测物、溶剂的性质、光的波长和温度有关；当吸光物质的浓度、厚度、溶剂，溶质一定时，以一定波长的光通过时，该溶液的摩尔吸光系数ε值仅受温度的影响；由朗伯-比尔吸收定律的公式可知，当温度不同导致ε值发生变化时，标准曲线的斜率也会随之变化，这样对于同一吸光度值A，在不同温度的标准曲线中，对应的C值也不会不同。
在本实施例中，根据水样的实际温度和吸光度值确定水样中参数的浓度值时，通过实际温度获取与实际温度相应的基础温度，再得出该相应的基础温度的吸光度值与参数浓度的标准曲线，由实测吸光度值得出参数浓度。
例如，基础温度的范围为：0-40度；每相差5度设置一个基础温度，每个基础温度对应一条该温度下的标准曲线；具体基础温度为0度、5度、10度、15度......35度、40度。通过实际温度获取与实际温度相应的基础温度时，通过实际温度获取与实际温度相应的基础温度时，以实际温度与基础温度差值最小的基础温度作为与该实际温度相应的基础温度；例如实际测得水样温度为13度，则以最接近的基础温度15度对应的吸光度-浓度标准曲线作为此时实际温度的标准曲线；例如实际测得水样温度为25.5度，则以最接近的基础温度25度对应的吸光度-浓度标准曲线作为此时实际温度的标准曲线。
在本实施例中，基础温度的差值为由ε为摩尔吸光系数对温度的敏感程度决定，ε对温度的敏感程度越高，基础温度的温差值越小；反之，基础温度的温差值越大；在实际测温过程中，红外温度传感器的测温精度为0.1度，远高于基础温度的差值，从而可以略去红外温度传感器测温中的误差。
实例:
利用浓度C与吸光度A线性关系，可以得出在浓度与吸光度值的标准曲线图2-图4，图2-图4依次为30度、25度和20度时用波长为420nm的光线测得的纳氏氨氮-吸光度标准曲线；其中纵坐标为浓度C，单位为mg/L；横坐标表示吸光度值。
下表为图2中标准曲线上部分点数据表；
| 吸光度A | 浓度C |
| 0.029 | 0.2 |
| 0.072 | 0.5 |
| 0.144 | 1 |
| 0.288 | 2 |
| 0.719 | 5 |
下表为图3中标准曲线上部分点数据表
| 吸光度A | 浓度C |
| 0.029 | 0.2 |
| 0.072 | 0.5 |
| 0.143 | 1 |
| 0.286 | 2 |
| 0.716 | 5 |
下表为图4中标准曲线上部分点数据表
| 吸光度A | 浓度C |
| 0.028 | 0.2 |
| 0.070 | 0.5 |
| 0.140 | 1 |
| 0.280 | 2 |
| 0.699 | 5 |
通过上表可以看出，，在纳氏氨氮-吸光度标准曲线中，ε对温度的敏感程度为10度，可以在基础温度范围内；每间隔10度设置一条标准曲线；在20度和30度的情况下，纳氏氨氮的浓度相同时，测得的吸光度值不同；考虑温度影响后，测得的浓度值更准确；例如在GB8978-1996污水综合排放标准、GB4287-2012纺织染整工业污染物排放标准、GB3544-2008制浆造纸工业水污染物排放标准中对氨氮的浓度的要求均是精确至0.1mg/L；故考虑温度影响也是十分有必要的；特别是在温度极端情况，温度对浓度的影响更为明显。
另一种可替代的方案，根据水样的实际温度和吸光度值确定水样中参数的浓度值时，根据实际吸光度值和预先设置的初始温度对应的吸光度值与参数浓度的标准曲线，得出初始参数浓度，再根据实际温度与初始温度的值将初始参数浓度修订为实际参数浓度。
例如，获取水样的实际温度值T1；获取吸光度值A1；根据A1的值从初始温度T0对应标准曲线中获取浓度值C0；再根据公式C1＝f(T1，T0，C0)将C0修订为C1；其中C1为考虑温度影响后修订的浓度值。
为了实现上述目的，本发明还提供了一种消除温度影响的水质检测装置，包括
温感装置：获取水样的实际温度值；
检测装置：获取吸光度值；
处理装置：根据水样的实际温度和吸光度值确定水样中参数的浓度值。
为了实现上述目的，本发明还提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现所述方法的步骤。
本发明的优势在于：
1、本发明提供的消除温度影响的水质检测方法，在测定水样中某项参数的浓度时，根据水样的实际温度选择与实际温度相应的吸光度-参数浓度标准曲线；从而消除温度对检测结果的影响。
2、本发明提供的消除温度影响的水质检测方法，获取水样的实际温度值时，先检测装有空白样品的容器温度，再检测加入水样后的温度；以两次测定的综合值作为为水样实际温度值；获得的温度更准确。
以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但是本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种消除温度影响的水质检测方法，其特征在于，包括
获取水样的实际温度值；
获取吸光度值；
根据水样的实际温度和吸光度值确定水样中参数的浓度值。
2.根据权利要求1所述的消除温度影响的水质检测方法，其特征在于，水样实际温度通过温度传感器测量。
3.根据权利要求2所述的消除温度影响的水质检测方法，其特征在于，获取水样的实际温度值时，先检测装有空白样品的容器温度，再检测加入水样后的的温度；若两次检测温差小于阈值，则以加入水样后的检测温度为水样的实际温度；若两次检测温差大于阈值，则在对水样进行调温处理后重新测定，并以调温后的测定值为水样实际温度值。
4.根据权利要求1所述的消除温度影响的水质检测方法，其特征在于，获取吸光度值时，先对装有空白样品容器进行检测，获取空白样品容器的吸光度值，再消除该容器对吸光度值影响后，检测加入水样后的样品容器的吸光度值。
5.根据权利要求4所述的消除温度影响的水质检测方法，其特征在于，检测加入水样后的样品容器的吸光度值之前，先获取水样的实际温度。
6.根据权利要求1所述的消除温度影响的水质检测方法，其特征在于，吸光度与参数浓度的标准曲线为多条，不同的吸光度与参数浓度的标准曲线与不同的基础温度相对应；根据水样的实际温度和吸光度值确定水样中参数的浓度值时，通过实际温度获取与实际温度相应的基础温度，再得出该相应的基础温度的吸光度值与参数浓度的标准曲线，由实测吸光度值得出参数浓度。
7.根据权利要求6所述的消除温度影响的水质检测方法，其特征在于，通过实际温度获取与实际温度相应的基础温度时，以实际温度与基础温度差值最小的基础温度作为与该实际温度相应的基础温度。
8.根据权利要求1所述的消除温度影响的水质检测方法，其特征在于，根据水样的实际温度和吸光度值确定水样中参数的浓度值时，根据实际吸光度值和预先设置的初始温度对应的吸光度值与参数浓度的标准曲线，得出初始参数浓度，再根据实际温度与初始温度的值将初始参数浓度修订为实际参数浓度。
9.一种消除温度影响的水质检测装置，其特征在于，包括
温感装置：获取水样的实际温度值；
检测装置：获取吸光度值；
处理装置：根据水样的实际温度和吸光度值确定水样中参数的浓度值。
10.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至8中任一项所述的消除温度影响的水质检测方法。
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2020
- 2020-07-29 CN CN202010745694.7A patent/CN111678877A/zh active Pending
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