CN113552085B - 一种氯离子浓度的紫外光谱检测方法 - Google Patents
一种氯离子浓度的紫外光谱检测方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113552085B CN113552085B CN202110798191.0A CN202110798191A CN113552085B CN 113552085 B CN113552085 B CN 113552085B CN 202110798191 A CN202110798191 A CN 202110798191A CN 113552085 B CN113552085 B CN 113552085B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- concentration
- absorbance
- sample
- chloride ion
- absorption
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 title claims abstract description 81
- 238000001514 detection method Methods 0.000 title claims abstract description 12
- 238000002211 ultraviolet spectrum Methods 0.000 title claims abstract description 11
- 238000002835 absorbance Methods 0.000 claims abstract description 43
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 31
- 239000004576 sand Substances 0.000 claims abstract description 29
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 17
- 239000012482 calibration solution Substances 0.000 claims abstract description 16
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims abstract description 15
- 239000004566 building material Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 claims abstract description 6
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims description 34
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 21
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 15
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 15
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 15
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims description 13
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 8
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 claims description 7
- 238000000862 absorption spectrum Methods 0.000 claims description 5
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 claims description 5
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 claims description 4
- 230000010354 integration Effects 0.000 claims description 4
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims description 4
- 239000012085 test solution Substances 0.000 claims description 4
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 4
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 claims description 3
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims description 3
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 claims description 3
- 239000006228 supernatant Substances 0.000 claims description 3
- 238000002203 pretreatment Methods 0.000 claims 1
- 239000004567 concrete Substances 0.000 abstract description 16
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 abstract description 3
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 abstract description 3
- 238000003756 stirring Methods 0.000 abstract description 3
- 239000000843 powder Substances 0.000 abstract description 2
- SQGYOTSLMSWVJD-UHFFFAOYSA-N silver(1+) nitrate Chemical compound [Ag+].[O-]N(=O)=O SQGYOTSLMSWVJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 7
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 5
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- GDTBXPJZTBHREO-UHFFFAOYSA-N bromine Substances BrBr GDTBXPJZTBHREO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052794 bromium Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 229910001961 silver nitrate Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000004448 titration Methods 0.000 description 4
- WKBOTKDWSSQWDR-UHFFFAOYSA-N Bromine atom Chemical compound [Br] WKBOTKDWSSQWDR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 3
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 2
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 2
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 2
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 2
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 2
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 description 2
- 239000013535 sea water Substances 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000013405 beer Nutrition 0.000 description 1
- -1 bromine ions Chemical class 0.000 description 1
- 229940075397 calomel Drugs 0.000 description 1
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 238000009841 combustion method Methods 0.000 description 1
- 239000004035 construction material Substances 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000001186 cumulative effect Effects 0.000 description 1
- 230000001627 detrimental effect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- ZOMNIUBKTOKEHS-UHFFFAOYSA-L dimercury dichloride Chemical compound Cl[Hg][Hg]Cl ZOMNIUBKTOKEHS-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 238000013507 mapping Methods 0.000 description 1
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 230000001706 oxygenating effect Effects 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 238000000053 physical method Methods 0.000 description 1
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 1
- 238000004451 qualitative analysis Methods 0.000 description 1
- 238000004445 quantitative analysis Methods 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 239000011150 reinforced concrete Substances 0.000 description 1
- 239000013049 sediment Substances 0.000 description 1
- YPNVIBVEFVRZPJ-UHFFFAOYSA-L silver sulfate Chemical compound [Ag+].[Ag+].[O-]S([O-])(=O)=O YPNVIBVEFVRZPJ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910000367 silver sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 1
- 238000004611 spectroscopical analysis Methods 0.000 description 1
- 238000010183 spectrum analysis Methods 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
- G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
- G01N21/33—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using ultraviolet light
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
- G01N1/28—Preparing specimens for investigation including physical details of (bio-)chemical methods covered elsewhere, e.g. G01N33/50, C12Q
- G01N1/286—Preparing specimens for investigation including physical details of (bio-)chemical methods covered elsewhere, e.g. G01N33/50, C12Q involving mechanical work, e.g. chopping, disintegrating, compacting, homogenising
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
- G01N1/28—Preparing specimens for investigation including physical details of (bio-)chemical methods covered elsewhere, e.g. G01N33/50, C12Q
- G01N1/44—Sample treatment involving radiation, e.g. heat
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
- G01N1/28—Preparing specimens for investigation including physical details of (bio-)chemical methods covered elsewhere, e.g. G01N33/50, C12Q
- G01N1/286—Preparing specimens for investigation including physical details of (bio-)chemical methods covered elsewhere, e.g. G01N33/50, C12Q involving mechanical work, e.g. chopping, disintegrating, compacting, homogenising
- G01N2001/2866—Grinding or homogeneising
Abstract
本发明提供一种氯离子浓度的紫外光谱检测方法，应用于水洗海砂、混凝土等建筑材料的氯离子含量分析。包括以下步骤：配置不同氯离子浓度标定溶液并测定吸光度；取在200nm到190nm处的吸光度和浓度值，使用详细说明中的标定算法进行标定，建立吸光度和浓度的关系模型；将样品取出一定量，将样品粉碎彻底，放入有氧环境的马弗炉中彻底燃烧；将燃烧之后的粉末溶于蒸馏水中，搅拌，溶解，静置一段时间；使用紫外分光光度计至少测量210‑180nm的吸光度；使用双波长进行浊度补偿算法，使用190nm‑200nm波段进行标定，带入模型求得溶液浓度，换算体积，得到总的氯离子质量，换算固体样本的质量，得到样品的氯离子质量分数。
Description
技术领域
本发明涉及氯离子浓度测试的技术领域，可以用于建材中氯离子的浓度测量，如水洗海砂砂石、分析混凝土等建筑材料中氯离子浓度。
背景技术
分光光度计测量组分的光谱吸收法是一种常用的测定组分和组分含量的方法，在溶液吸收中，基于朗伯比尔定律，可以进行相关组分的定性和定量分析。
混凝土中氯离子会导致钢筋锈蚀，使混凝土耐磨性、抗化学侵蚀能力及强度下降，进而降低混凝土耐久性。建材中海砂因为取自海洋环境，往往氯离子含量高，需要进行清洗并对氯离子进行检测。氯离子作为工程建设材料中的有害成分广泛存在，一旦不够重视此环节的检测工作，则会对工程质量产生非常严重的后果，因此，氯离子检测需要得到各相关建设单位的重视，确保能够将氯离子含量控制在一个很低的水平。
现有的分析水洗海砂中氯离子浓度的方法是通过氯电极和甘汞电极，或者硝酸银滴定法，通过将氯离子浓度测试转化为电势测量或者沉降物的测量。容易污染环境或者受到杂质离子硫酸根的强干扰。
光谱吸收法中，氯离子在200nm波段开始有吸收，195nm及以下的深紫外区域有较强的吸收。硫酸根离子没有吸收。可以避免试剂法中硫酸根离子的干扰。光谱吸收法中，在海砂等硅酸盐中，经过水洗后，氯离子是主要的污染离子，其他卤素元素与氯离子相比含量很低，干扰较少，因此此处可以视为微小量忽略。光谱吸收法中，有机物的羟基等官能团在深紫外区域有吸收对测量进行干扰。光谱吸收法中，氧气在175nm-202.6nm波长有吸收带，有一定干扰。在海砂石中，主要成分硅酸盐极不溶于水，不会引人污染离子。
在硝酸银滴定法中无法排除Br离子的作用，在紫外光谱吸收中也没有办法排除，但是实际使用中海砂经过水洗，Br离子浓度基本可以忽略。本发明的方法在其他复杂的化学环境中同样适用，如土地盐碱化监测等，但是需要对泥土进行预处理，去除其中的Br等干扰元素。
发明内容
针对现有技术中对海砂等多种建筑材料中氯离子浓度分析存在的问题，本发明提供一种旨在不同浓度范围，纯物理方法的，快速无污染的，较为精确的离子浓度测量方法。
本发明的具体技术方案如下：
一种氯离子浓度的紫外光谱检测方法，主要应用于对海砂混凝土中有害氯离子的分析鉴别，提供一种光谱分析的快速方法进行氯离子的浓度鉴定，建立在深紫外波段的氯离子吸收模型，燃烧法排除干扰，多波段浊度补偿算法，双吸收池排除溶解氧等吸收干扰。步骤如下：
步骤1，建立190nm的氯离子吸光度和浓度模型。
步骤2，对样品进行定量采样，研磨。
步骤3，研磨后样品的有氧灼烧，溶解。
步骤4，取测试溶液的上清液在紫外分光光度计下进行吸光度测试，从190nm的氯离子吸光度和浓度模型中找对应浓度。
步骤5，通过反推和反演计算样品中实际的氯离子浓度。
所述步骤1中，190nm的氯离子吸光度和浓度模型的建模过程为：
(1)从国标估计实际中海砂氯离子浓度，并配置一定范围氯离子浓度的标定液；
(2)在紫外分光光度计测量下，各个浓度标定液的吸收光谱；紫外分光光度计的量程至少包含深紫外波段的190-200nm。建议连续测量范围至少包含为180-210nm，以规避紫外分光光度计的边沿测量不稳定情况。
(3)采取积分办法进行模型构建：将各个浓度标定液的吸光度值减去200nm基准吸光度相加积分，将积分得到的数值作为因变量，将具体的标定液的浓度值作为自变量，进行多项式拟合，建立多项式模型。模型的建立受到使用仪器温度等条件影响，建议使用同一台紫外分光光度计和同一测试环境测量。
所述步骤2中，样品的研磨粒度为100um以下。
所述步骤3中，有氧灼烧的温度为600-800℃。有机物溶于水产生的有机官能团如羟基等，对紫外有强吸收，是干扰测试的主要因素，在测试之前，我们将固体样本进行充分灼烧，在进行彻底灼烧时，应进行提前粉碎和充氧气，将有机物消耗掉防止溶于水产生有机官能团。
所述步骤4中，需要对溶液的悬浊物进行浊度补偿，浊度补偿采用和标定液一样的减去基准线200nm吸光度的积分方式。
所述步骤5中，具体过程是：利用步骤4得到的浓度与溶液体积计算得到溶液中氯离子质量，氯离子质量除以样品质量得到样品中氯离子质量分数。
对空气中溶解氧干扰的排除。氧气在175nm-202.6nm波段光谱有吸收。通过使用紫外分光光度计，一个测试吸收池，一个是蒸馏水的衬比吸收池，两者工作环境相同，即溶解氧含量相同，通过这种“双吸收池”的应用，直接排除溶解氧对吸光度的影响。
如果氯离子并非绝对多含量和绝对影响，传统的硝酸银滴定方法，为了测量氯离子浓度往往硝酸银是过量的，同时因为硫酸银微溶于水，所以滴定方法易受硫酸根干扰，且海洋中硫酸根离子含量很高。我们所提出的光谱法，对于同属卤素的溴离子干扰无法排除，但是海水中溴元素含量很少(远小于氯元素)，同时经过水洗，海砂中溴元素极低可以忽略。如果使用该方法测试复杂化学环境中的氯离子浓度，需要对溴等卤素杂质进行预处理和排除。
上述一种氯离子浓度的紫外光谱检测方法可以应用于不溶于水、燃烧不产生干扰离子的建筑材料中氯离子浓度鉴别。例如海砂、混凝土、水泥等。
本发明的有益效果：通过不同浓度标定液的范围，建立合适的浓度吸光度分析模型。通过光谱法，可以有效去除化学方法的硫酸根离子的干扰问题，同时又没有汞电池的污染问题，较为准确清洁。在常用的紫外波段进行适当拓展，技术可行性高，创新性高。近几年在紫外光源半导体领域发展较快，未来的使用前景较广。为了降低其他杂质离子的影响，增强算法的鲁棒性，我们的算法中使用的都是积分算法，可以较好的在较快波段中增强算法稳定性，进一步提升算法精度。
附图说明
参考所附附图，以充分描述本发明的可行性机理，然而，所附附图仅用于说明和阐述，并不构成本发明范围的限制。
图1为本发明一种氯离子浓度的紫外光谱检测方法的原理说明光谱图，即氯离子在195nm以下有较强吸收，硫酸根离子没有吸收，吸收强度较为明显。
图2为本发明一种氯离子浓度的紫外光谱检测方法的实施流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
一种氯离子浓度的紫外光谱检测方法的实施例，应用于对水洗海砂的氯离子参与进行浓度鉴定，其中，提供一种氯离子浓度在一定浓度范围的吸光度和离子浓度模型。该模型可以在不同范围进行设计，根据使用需要兼顾精度和测量范围，同时对不同测量仪器有较好的适用性。步骤如下：
步骤1，建立190nm的氯离子吸光度和浓度模型。
(1)从国标估计实际中海砂氯离子浓度。根据GB50666-2011国标《混凝土结构工程施工规范》，得到其中用砂的氯离子的质量分数<0.06％。以此为根据进行估算。假如取100g水洗砂，其质量分数为0.01％，则100g中氯离子质量为0.01g，若将砂与1L去离子水或蒸馏水充分混合搅拌，则氯离子质量分数为0.01g/L。我们此处用该浓度做标定液的浓度参量标准。
(2)配置一定范围的氯离子浓度溶液，根据(1)中氯离子浓度标定配置氯离子浓度为0.00g/L(蒸馏水)，0.01g/L，0.02g/L，0.03g/L，0.04g/L，0.05g/L，0.06g/L，0.07g/L，0.08g/L，0.09g/L，0.10g/L的阶梯浓度。这里给的是氯离子浓度，如果使用氯化钠溶液，其中的氯化钠要经过换算，例如0.1g/L氯离子质量分数标定液，氯化钠质量分数是0.1*68.5/35.5＝0.193g/L。其次标定液的浓度根据实际使用要求来标定，不一定在此范围内，理论上，标定液浓度的数据越多，标定液的浓度范围越小，标定模型会更加精确，反演结果会更加准确。此例中标定范围为0-0.1g/L，取10个浓度范围。
(3)在紫外分光光度计测量下，各个浓度标定液的吸收光谱。在此例中，将上述浓度的标定液进行测量吸收光谱，仪器采用安捷伦Cary5000光谱仪，测量波段为210-180nm(包含了200nm-190nm波段)。可以采用慢扫的方式每间隔0.1nm波段进行一次测量。
(4)构建氯离子吸光度和浓度模型，为了排除小剂量的杂质离子干扰，增强算法和模型的鲁棒性和稳定性，采取积分办法进行模型构建。从附图1，我们选择190nm到200nm区段的吸光度，190nm是因为氯离子在该波长有较强吸收，在测量仪器中常规的紫外分光光度计较为容易达到稳定。为了减少仪器本身干扰和排除低浓度杂质离子干扰，这里我们加入190nm和200nm波长吸收的组合逻辑。氯离子从200nm开始有强吸收，设定氯离子在200nm处吸收基本为0，直接使用190nm吸光度可以进行标定计算。将每一浓度如0.01g/L的样品的吸光度进行处理，从200nm到190nm每个间隔的吸光度减去200nm吸光度基准线进行相加作为积分过程，如200nm，199.9nm，199.8nm等等的吸光度都减去200nm吸光度累加进行积分过程。将最后的累加数值作为计算参数，或者因变量，将浓度0.01g/L作为自变量。注意，各个厂家的吸光度处理方法不同，即吸光度数值与能量传感器标定公式不同，能量接收器不同，所以即使同一样品在不同仪器的吸光度都是不一样的，需要专一仪器进行标定和测试。将氯离子浓度和累加数值进行多项式拟合，建立数学联系。这个关系由实验仪器、光源、外界环境等影响，应使用确定仪器事先标定。这个多项式在较小的浓度范围会更加接近线性，范围过大需要多阶多项式拟合，但一般拟合次数在4次以下，次数太高不稳定，建议缩小浓度区间。本实施例中，我们得到了10个浓度和计算后的吸光度积分值：0.01g/L 0.739，0.02g/L 1.481，0.03g/L 2.210，0.04g/L2.960，0.05g/L 3.690，0.06g/L 4.430，0.07g/L 5.174，0.08g/L 5.912，0.09g/L
6.655，0.10g/L 7.394。通过数学工具如matlab或者Excel作图发现，曲线的线性度很好。使用最小二乘法线性拟合得到模型公式基本满足
Y＝73.9424*X-0.0023,Y是吸光度(无单位)X是氯离子质量分数(单位g/L)。
算法的精确度，是由紫外分光光度计的测量精度而来。例如在安捷伦Cary5000紫外分光光度计通常测量情景下，吸光度的可信精度可以达到0.1(进一步的吸光度波动和受干扰程度较高误差较大所以不予采用；且各个厂商的吸光度算法都有优化并非直接的光强比值)，据此浓度的最小测量精度可以达到1*10-4mol/L。
步骤2，对样品进行定量采样，该方法应用于混凝土中氯离子浓度测量的时候，必须进行研磨，以保证混凝土中不存在结块，保证后续有机物充分燃烧，保证氯离子充分溶解析出。混凝土的研磨粒度要求高一些，不能出现肉眼可见的团块，粒度推荐100um以下。对海砂也进行一定的研磨，有利于海砂表面富含氯离子的有机泥垢的破坏，但要求不严，只要不成块影响燃烧溶解即可。本实施例具体是：使用电子天平，精确取100g干燥的海砂，放到研钵中进行研磨，保证没有海砂结块。或取100g干燥的混凝土样品，放到研钵中研磨，保证混凝土块完全打碎，不存在肉眼可见的混凝土块，影响灼烧。
步骤3，将样品称重，放入马丁炉中充氧灼烧，将步骤2称量研磨粉碎之后的100g样品，放入马丁炉，充氧气，温度650摄氏度。有氧灼烧温度设置600度以上，800度以下为好。较高的温度有助于去除有机杂质，但800度以后硅酸盐会反应软化，不利于后面溶解。燃烧半小时左右，冷却至室温。用蒸馏水或去离子水溶解、搅拌。将灼烧后的样品放到1L水中搅拌溶解，静置半小时，让不溶于水的硅酸盐杂质沉淀。
步骤4，取测试溶液的上清液在紫外分光光度计下进行吸光度测试。例如：将上述浓度的标定液进行测量吸收光谱，仪器可以采用安捷伦Cary5000光谱仪，测量波段为210-180nm(包含了200nm-190nm波段)。可以采用慢扫的方式每间隔0.1nm波段进行一次测量。测试间隔与标定的间隔保持一致。
步骤5，通过反推和反演计算样品中的氯离子浓度。我们使用深紫外区段进行吸光度测试和物质检测中，通常对溶液的悬浊物进行浊度补偿，因为悬浊物也会对光谱吸收散射等作用，产生误判。此处我们采用和标定浓度一样的减去基准线(200nm吸光度)的积分方式，减去的200nm基准线中已经包含了对悬浊物吸光度的扣除，已经实现了浊度补偿。参考步骤一中的叠加积分过程，得到测试溶液的吸光度。例如累加积分数值为3.695，那么溶液的氯离子浓度就是0.05g/L。
浊度补偿是提高算法精度的必要组成，但是不是标定溶液的必要组成，因为测试液体是溶解灼烧粉末的溶液，必然有悬浊物造成光的散射等效应。建议对溶液进行离心或较长时间静置，过于浑浊的液体会降低测试标定的精度和效果。
步骤6，反推固体测试样品的氯离子质量分数。例如，1L测试液中氯离子浓度0.05g/L，那么氯离子质量为0.05g，原本的固体样本海砂或者混凝土质量为100g，则质量分数为0.05％，可以满足国家标准的钢筋混凝土用砂要求。
以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应该能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作的等同替换和显而易见的变化所得的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。
Claims (2)
1. 一种氯离子浓度的紫外光谱检测方法， 其特征在于，步骤如下：
步骤1，建立190nm的氯离子吸光度和浓度模型；建模过程为：
(1)从国标估计实际中海砂氯离子浓度，并配置一定范围氯离子浓度的标定液；
(2)在紫外分光光度计测量下，各个浓度标定液的吸收光谱；
(3)采取积分办法进行模型构建：将各个浓度标定液的吸光度值减去200nm基准吸光度相加积分，将积分得到的数值作为因变量，将具体的标定液的浓度值作为自变量，进行多项式拟合，建立多项式模型；
步骤2，对样品进行定量采样，研磨；
步骤3，研磨后样品的有氧灼烧，溶解；
步骤4，取测试溶液的上清液在紫外分光光度计下进行吸光度测试，从190nm的氯离子吸光度和浓度模型中找对应浓度；需要对溶液的悬浊物进行浊度补偿，浊度补偿采用和标定液一样的减去基准线200nm吸光度的积分方式；
步骤5，通过反推和反演计算样品中实际的氯离子浓度：利用步骤4得到的浓度与溶液体积计算得到溶液中氯离子质量，氯离子质量除以样品质量得到样品中氯离子质量分数；
应用范围限定于海砂这类建筑材料中，光谱吸收法中，在海砂中，经过水洗后，氯离子是主要的污染离子，其他卤素元素与杂质离子与氯离子相比含量很低，干扰较少，因此此处可以视为微小量忽略。
2.根据权利要求1所述的一种氯离子浓度的紫外光谱检测方法， 其特征在于，在紫外的吸收谱线的排除杂质预处理方法：
所述步骤2中，样品的研磨粒度为100um以下；所述步骤3中，有氧灼烧的温度为600-800℃；有机物溶于水产生的有机官能团，对紫外有强吸收，是干扰测试的主要因素，在测试之前，将固体样本进行充分灼烧，在进行彻底灼烧时，应进行提前粉碎和充氧气，将有机物消耗掉防止溶于水产生有机官能团；对空气中溶解氧干扰的排除；氧气在175nm-202.6nm波段光谱有吸收；通过使用紫外分光光度计，一个测试吸收池，一个是蒸馏水的衬比吸收池，两者工作环境相同，即溶解氧含量相同，通过这种“双吸收池”的应用，直接排除溶解氧对吸光度的影响。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110798191.0A CN113552085B (zh) | 2021-07-15 | 2021-07-15 | 一种氯离子浓度的紫外光谱检测方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110798191.0A CN113552085B (zh) | 2021-07-15 | 2021-07-15 | 一种氯离子浓度的紫外光谱检测方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113552085A CN113552085A (zh) | 2021-10-26 |
| CN113552085B true CN113552085B (zh) | 2022-06-28 |
Family
ID=78103145
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202110798191.0A Active CN113552085B (zh) | 2021-07-15 | 2021-07-15 | 一种氯离子浓度的紫外光谱检测方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113552085B (zh) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114965325B (zh) * | 2022-07-27 | 2022-10-28 | 广东省有色工业建筑质量检测站有限公司 | 一种氯离子检测方法、装置及计算机可读存储介质 |
| CN115452751B (zh) * | 2022-10-26 | 2023-03-10 | 杭州泽天春来科技有限公司 | 余氯检测方法及装置 |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4731154A (en) * | 1986-06-23 | 1988-03-15 | The Dow Chemical Company | Method and apparatus for quantitative measurement of organic contaminants remaining on cleaned surfaces |
| CA2271221C (en) * | 1999-05-05 | 2007-12-18 | Kvaerner Canada Inc. | Determination of ionic species concentration by near infrared spectroscopy |
| US7372039B2 (en) * | 2005-12-20 | 2008-05-13 | Ecolab Inc. | Near UV absorption spectrometer and method for using the same |
| US8847163B2 (en) * | 2007-11-26 | 2014-09-30 | Evoqua Water Technologies Llc | Method and apparatus for absorption spectra analysis |
| CN108072622A (zh) * | 2017-12-29 | 2018-05-25 | 新津海天水务有限公司 | 一种自来水中氯离子快速检测方法 |
| CN112986163A (zh) * | 2021-02-07 | 2021-06-18 | 浙江理工大学 | 一种基于光谱分析的氯离子浓度检测方法 |
| CN113065095B (zh) * | 2021-03-31 | 2023-09-19 | 三峡大学 | 一种基于紫外光谱的水中氮含量检测算法 |
-
2021
- 2021-07-15 CN CN202110798191.0A patent/CN113552085B/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN113552085A (zh) | 2021-10-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN113552085B (zh) | 一种氯离子浓度的紫外光谱检测方法 | |
| Li et al. | A turbidity compensation method for COD measurements by UV–vis spectroscopy | |
| CN102721654B (zh) | 一种用于CODCr测量的背景吸收校正方法 | |
| CN111157476B (zh) | 一种水质多参数紫外可见吸收光谱定量化反演方法 | |
| CN113049512B (zh) | 基于全波长紫外可见吸收光谱的水质在线监测方法 | |
| CN105352898A (zh) | 一种基于光谱法cod检测的浊度补偿方法 | |
| CN104111264A (zh) | 一种快速检测稻谷重金属元素含量及评价其综合污染指数的方法 | |
| Florescu et al. | Validation procedure for assessing the total organic carbon in water samples | |
| CN110596024A (zh) | 总氮自动在线监测的浊度补偿方法、总氮监测方法 | |
| Wu et al. | Determination of chemical oxygen demand in water using near-infrared transmission and UV absorbance method | |
| Li et al. | Global calibration model of UV-Vis spectroscopy for COD estimation in the effluent of rural sewage treatment facilities | |
| CN113283072B (zh) | 一种适用于多场景条件的水体cod检测方法 | |
| Kang et al. | Smart COD sensor using UV–Vis spectroscopy against optical window surface contamination | |
| CN111948303B (zh) | 一种利用探针化合物检测羟基自由基浓度的方法 | |
| CN113065095A (zh) | 一种基于紫外光谱的水中氮含量检测算法 | |
| CN116026773A (zh) | 基于浊度来校准氨氮浓度的方法 | |
| Tu et al. | Simple and efficient dual-wavelength spectroscopy for the determination of organic matter in sewage sludge from wastewater treatment | |
| Abdollahi et al. | Model-based rank annihilation factor analysis for quantitative analysis of mixtures of monoprotic acids using multivariate spectrophotometric acid-base titrations | |
| Ross et al. | On-line monitoring of ozonation through estimation of Ct value, bromate and AOC formation with UV/Vis spectrometry | |
| West et al. | Colorimetric Determination of Cooper in Water | |
| De Oliveira et al. | Understanding and modelling fluorescent dissolved organic matter probe readings for improved coagulation performance in water treatment plants | |
| Ibrahim et al. | Metrological evaluation of prepared turbidity working standard solutions to achieve traceability for textile waste water effluents | |
| ROHANI et al. | Simplex design method in simultaneous spectrophotometric determination of silicate and phosphate in boiler water of power plant and sewage sample by partial least squares | |
| KR100537647B1 (ko) | 과망간산칼륨법에 의한 화학적산소요구량 측정방법 | |
| KR20130115535A (ko) | 저농도의 인산염 인 농도 검출방법 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |