CN112179858A - 基于浊度补偿技术的水质检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了基于浊度补偿技术的水质检测方法，所述基于浊度补偿技术的水质检测方法包括以下步骤：(A1)光源发出的测量光穿过水样，分别获得在波长λ_1i处的水样的吸光度A_1i，i＝1，2···m，m≥2，且m∈N；以及不同波长λ_j处水样的吸光度A_j，j＝1，2···n，n≥1，且n∈N；与波长λ_j对应的吸光度A_j不影响水样待测参数的检测，也不受水样待测参数的影响；(A2)利用所述吸光度A_j补偿浊度对吸光度A_1i的影响；(A3)利用待测参数和吸光度A_1i间的映射关系，得到水样待测参数A；A＝f(A₁₁，A₁₂··A_1m，A₁，A₂···A_n)，m≥2，且m∈N；n≥1，且n∈N。本发明具有检测准确等优点。

Description

基于浊度补偿技术的水质检测方法

技术领域

本发明涉及水质分析，特别涉及基于浊度补偿技术的水质检测方法。

背景技术

水中的总氮为水中溶解态氮及悬浮物中氮的总和，包括亚硝酸盐氮、硝酸盐氮、无机铵盐、溶解态氨及大部分有机含氮化合物中氮，是水体质量判断的重要指标之一。当水体中氮、磷的含量超标后，其中的微生物、藻类将会大量繁殖，出现富营养化状态，严重影响水生态系统质量。所以，水体中总氮含量的测定已经成为水质监测领域必不可少的一项重要指标，也是国家生态质量建设中的一个重要环节。

目前，水体中总氮含量的测定方法已经比较成熟。HJ636-2012《碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法》是我国的标准方法，也是当前水质监测领域的主要方法。但是，在实际应用中发现，该方法仍然存在一定的不足之处。特别是在分析浊度较大的水样时，与真实吸光度比较，220nm和275nm波长的吸光度会偏大较多，按照该方法计算出的数据无法真实反映总氮含量，给总氮的测定带来麻烦。

发明内容

为解决上述现有技术方案中的不足，本发明提供了一种准确度高的基于浊度补偿技术的水质检测方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

基于浊度补偿技术的水质检测方法，所述基于浊度补偿技术的水质检测方法包括以下步骤：

(A1)光源发出的测量光穿过水样，分别获得在波长λ_1i处的水样的吸光度A_1i，i＝1，2···m，m≥2，且m∈N；以及不同波长λ_j处水样的吸光度A_j，j＝1，2···n，n≥1，且n∈N；与波长λ_j对应的吸光度A_j不影响水样待测参数的检测，也不受水样待测参数的影响，λ_j包括546nm；

(A2)利用所述吸光度A_j补偿浊度对吸光度A_1i的影响；

(A3)利用待测参数和吸光度A_1i间的映射关系，得到水样总氮A；

A＝f(A₁₁，A₁₂··A_1m，A₁，A₂···A_n)，m≥2，且m∈N；n≥1，且n∈N。

与现有技术相比，本发明具有的有益效果为：

本专利申请利用全光谱分析方法，寻找波长点λ_j计算浊度对吸光度的影响，扣除浊度对波长λ_1i中各波长处吸光度A_1i的影响，也即补偿了浊度对与待测参数相关的吸光度A_1i的影响，显著提高了在高浊度水体中总氮测量的准确性，适用于浊度不大于330NTU的水样检测。

附图说明

参照附图，本发明的公开内容将变得更易理解。本领域技术人员容易理解的是：这些附图仅仅用于举例说明本发明的技术方案，而并非意在对本发明的保护范围构成限制。图中：

图1是根据本发明实施例的基于浊度补偿技术的水质检测方法的流程图。

具体实施方式

图1和以下说明描述了本发明的可选实施方式以教导本领域技术人员如何实施和再现本发明。为了教导本发明技术方案，已简化或省略了一些常规方面。本领域技术人员应该理解源自这些实施方式的变型或替换将在本发明的范围内。本领域技术人员应该理解下述特征能够以各种方式组合以形成本发明的多个变型。由此，本发明并不局限于下述可选实施方式，而仅由权利要求和它们的等同物限定。

实施例1：

图1给出了本发明实施例的基于浊度补偿技术的水质检测方法的流程图，如图1所示，所述基于浊度补偿技术的水质检测方法包括以下步骤：

(A1)光源发出的测量光穿过水样，分别获得在波长λ_1i处的水样的吸光度A_1i，i＝1，2···m，m≥2，且m∈N；以及不同波长λ_j处水样的吸光度A_j，j＝1，2···n，n≥1，且n∈N；与波长λ_j对应的吸光度A_j不影响水样待测参数的检测，也不受水样待测参数的影响，λ_j包括546nm；

(A2)利用所述吸光度A_j补偿浊度对吸光度A_1i的影响；

(A3)利用待测参数和吸光度A_1i间的映射关系，得到水样总氮A；

A＝f(A₁₁，A₁₂··A_1m，A₁，A₂···A_n)，m≥2，且m∈N；n≥1，且n∈N。

为了准确地补偿吸光度A_1i，进一步地，所述波长λ_j的获得方式为：

(B1)利用所述测量光检测在紫外波段和可见光波段下不同浊度、同待测参数的水样的吸光度，所述测量光的波长涵盖紫外波段、可见光波段；

(B2)判断各波长处的吸光度是否受浊度影响，若波长λ_2j对应的吸光度受浊度影响，j＝1，2···n，n≥1，且n∈N；记录波长λ_2j；

(B3)利用所述测量光检测在波长λ_2j下不同浊度、不同待测参数的水样的吸光度；

(B4)判断各波长λ_2j对应的吸光度是否受待测参数影响，其中吸光度不受待测参数影响的波长为波长λ_j。

为了提高补偿的准确度，进一步地，所述补偿的获得方式为：

检测在波长λ_1i及波长λ_j处的不同浊度、不同待测参数的水样的吸光度A_1i及A_j；j＝1，2···n，n≥1，且n∈N；

利用吸光度A_1i和A_j得到波长λ_1i中各波长处不受浊度影响的吸光度A_λ1i＝G(A_1i,A_j)。

为了提高补偿的准确度，进一步地，波长λ_j对应的吸光度与浊度呈正相关关系，j＝1，2···n，n≥1，且n∈N。

实施例2：

根据本发明实施例1的基于浊度补偿技术的水质检测方法在总氮检测中的应用例。

在该应用例中，所述待测参数为总氮；水样中加入碱性过硫酸钾，使得水样中的含氮化合物转换为硝酸盐。

本发明实施例的基于浊度补偿技术的水质总氮检测方法，包括以下步骤：

(A1)光源发出的测量光穿过水样，水样的浊度不大于330NTU，分别获得在波长λ₁₁＝220nm和λ₁₂＝275nm处的水样的吸光度A₁₁、A₁₂，以及不同波长λ_j处水样的吸光度A_j，j＝1，2···n，n≥1，且n∈N；与波长λ_j对应的吸光度A_j不影响总氮的测定，也不受总氮的影响；所述波长λ_j的获得方式为：

(B1)利用所述测量光检测在紫外波段和可见光波段下不同浊度、同待测参数的水样的吸光度，所述测量光的波长涵盖紫外波段、可见光波段；

(B2)判断各波长处的吸光度是否受浊度影响，若波长λ_2j对应的吸光度受浊度影响，j＝1，2···n，n≥1，且n∈N；记录波长λ_2j＝546nm；

(B3)利用所述测量光检测在波长λ_2j下不同浊度、不同待测参数的水样的吸光度；

(B4)判断各波长λ_2j对应的吸光度是否受待测参数影响，其中吸光度不受待测参数影响的波长为波长λ₁＝546nm；

(A2)利用所述吸光度A_j补偿浊度对所述吸光度A₁₁、A₁₂的影响；补偿的方式为：

检测在波长λ₁₁＝220nm、λ₁₂＝275nm及波长λ₁＝546nm处的不同浊度、不同总氮的水样的吸光度A₁₁、A₁₂及A₁；

利用吸光度A₁₁和A₁得到波长λ₁₁＝220nm处不受浊度影响的吸光度；

A_λ11＝g(A₁₁,A_j)＝A₁₁-1.555A₁；

利用吸光度A₁₂和A₁得到波长λ₁₂＝275nm处不受浊度影响的吸光度；

A_λ12＝h(A₁₂,A_j)＝A₁₂-1.530A₁；

(A3)利用总氮和吸光度A₁₁、A₁₂的关系得到A_总氮＝A₁₁-2A₁₂+1.505A₁。

为了验证本实施例的方案，利用本申请人生产的WQA-3100TPN型水质(总氮)在线分析仪测定河道中的水样；同时，取河道中的水样进行实验室测定，作为比对，结果下表所示；

由上可见，在水样浊度不大于330NTU情况下，仪表测定数据满足实际水样比对要求(要求为相对误差不大于±10％)，说明本方法可以适用于浊度在一定范围内的现场水样总氮含量的测定。当现场水样浊度大于330NTU时，需要考虑系统预处理降低水样浊度后再进行分析仪的测定过程，前处理过程包括沉降、过滤、离心等。

实施例3：

根据本发明实施例1的基于浊度补偿技术的水质检测方法的应用例，与实施例2不同的是：

利用吸光度A₁₁和A₁得到波长λ₁₁＝220nm处不受浊度影响的吸光度；

利用吸光度A₁₂和A₁得到波长λ₁₂＝275nm处不受浊度影响的吸光度；

该表达式不是线性的，而是包括二次项以及更高次项，提高了补偿的精度。

Claims (9)

1.基于浊度补偿技术的水质检测方法，其特征在于，所述基于浊度补偿技术的水质检测方法包括以下步骤：

(A1)光源发出的测量光穿过水样，分别获得在波长λ_1i处的水样的吸光度A_1i，i＝1，2…m，m≥2，且m∈N；以及不同波长λ_j处水样的吸光度A_j，j＝1，2…n，n≥1，且n∈N；与波长λ_j对应的吸光度A_j不影响水样待测参数的检测，也不受水样待测参数的影响，λ_j包括546nm；

(A2)利用所述吸光度A_j补偿浊度对吸光度A_1i的影响；

(A3)利用待测参数和吸光度A_1i间的映射关系，得到水样总氮A；

A＝f(A₁₁，A₁₂··A_1m，A₁，A₂…A_n)，m≥2，且m∈N；n≥1，且n∈N。

2.根据权利要求1所述的基于浊度补偿技术的水质检测方法，其特征在于，所述波长λ_j的获得方式为：

(B1)利用所述测量光检测在紫外波段和可见光波段下不同浊度、同待测参数的水样的吸光度，所述测量光的波长涵盖紫外波段、可见光波段；

(B2)判断各波长处的吸光度是否受浊度影响，若波长λ_2j对应的吸光度受浊度影响，j＝1，2…n，n≥1，且n∈N；记录波长λ_2j；

(B3)利用所述测量光检测在波长λ_2j下不同浊度、不同待测参数的水样的吸光度；

(B4)判断各波长λ_2j对应的吸光度是否受待测参数影响，其中吸光度不受待测参数影响的波长为波长λ_j。

3.根据权利要求1所述的基于浊度补偿技术的水质检测方法，其特征在于，所述补偿的获得方式为：

检测在波长λ_1i及波长λ_j处的不同浊度、不同待测参数的水样的吸光度A_1i及A_j；j＝1，2…n，n≥1，且n∈N；

利用吸光度A_1i和A_j得到波长λ_1i中各波长处不受浊度影响的吸光度

4.根据权利要求1所述的基于浊度补偿技术的水质检测方法，其特征在于，水样中加入碱性过硫酸钾，使得水样中的含氮化合物转换为硝酸盐；

(A1)光源发出的测量光穿过所述水样，分别获得在波长λ₁₁＝220nm和λ₁₂＝275nm处的水样的吸光度A₁₁、A₁₂，以及不同波长λ_j处水样的吸光度A_j，j＝1，2…n，n≥1，且n∈N；与波长λ_j对应的吸光度A_j不影响总氮的测定，也不受总氮的影响；

(A2)利用所述吸光度A_j补偿浊度对所述吸光度A₁₁、A₁₂的影响；

(A3)利用待测参数和吸光度A_1i间的映射关系，得到水样A_总氮；

A_总氮＝f(A₁₁，A₁₂，A₁，A₂…A_n)，n≥1，且n∈N。

5.根据权利要求4所述的基于浊度补偿技术的水质检测方法，其特征在于，波长λ_j对应的吸光度与浊度呈正相关关系，j＝1，2…n，n≥1，且n∈N。

6.根据权利要求1或4所述的基于浊度补偿技术的水质检测方法，其特征在于，所述水样的浊度不大于330NTU。

7.根据权利要求4所述的基于浊度补偿技术的水质检测方法，其特征在于，所述补偿的获得方式为：

检测在波长λ₁₁＝220nm、λ₁₂＝275nm及波长λ_j处的不同浊度、不同总氮的水样的吸光度A₁₁、A₁₂及A_j，j＝1，2…n，n≥1，且n∈N；

利用吸光度A₁₁和A_j得到波长λ₁₁＝220nm处不受浊度影响的吸光度

利用吸光度A₁₂和A_j得到波长λ₁₂＝275nm处不受浊度影响的吸光度

8.根据权利要求7所述的基于浊度补偿技术的水质检测方法，其特征在于，

λ₁＝546nm，A₁为在波长λ₁＝546nm处的水样的吸光度。

9.根据权利要求7所述的基于浊度补偿技术的水质检测方法，其特征在于，

A₁为在波长λ₁＝546nm处的水样的吸光度。

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