基于紫外全谱法的水质COD分析仪及应用

1、基于紫外全谱法的水质COD分析仪及应用【摘 要】近年来，许多工厂在生产结束后没有对污水进行有效的处理，而是随意的将污水排放到河里，这种不负责任的做法给环境造成极大的破坏，甚至威胁到人们的健康。因此，我国需要加强对水环境的保护与治理。COD是指水中含有的化学需要量，是检验水质污染程度最重要的指标，能够表现水质受到污染的状况，是检测污染的主要参数。传统的检测方法是国际标准法，也称为重铬酸钾法。这种方法虽然能够测量出水中COD数值，但由于这种方法的检测时间较长，通常最少需要3小时，并且由于该方法需要添加硫酸汞、硝酸钾等化学试剂，给水质造成二次污染，目前许多地区已经逐渐放弃使用该方法。紫外光谱法是一种

2、新型的检测方法，COD测水仪通过检测水中的紫外光谱来实现对COD值的检测。本文重点对COD测水仪进行分析，并预测COD测水仪的未来前景。【关键词】紫外光谱法 COD测水仪 未来前景COD测水仪通过检测水中的紫外光谱来实现对COD值的检测，它具有检测速度快、操作简单、运行稳定且不会造成水质的二次污染等特点，是一种新型的检测仪器。本文主要对COD检测仪的运行原理、组成部分以及工作特点三方面进行分析，并进行实验（对化工厂排放的污水进行检测），建立实验模型，并将实验的数据结果与国际标准法的数值相对比，来证明该测水仪是否有测量准确、运行稳定的特点。最后根据COD测水仪的优势对其未来的应用前景进行预测，只

3、要COD测水仪符合技术标准就可以得到大力推行，为国家水环境的监测工作带来便利。1 COD测水仪的测量原理及组成部分1.1 COD仪器的测量原理水中的COD值通常取决于水中的有机物，包括有机物的种类以及有机物的含量，同时有机物在紫外光谱段中的吸收作用符合朗博比尔的定律。所以我们能够通过检测水中的紫外光谱来实现对COD值的检测。COD测水仪选用目前国际通用的最小二乘法，对紫外光谱以及COD的数值进行处理，根据相关数据制定实验模型，同时对未知的水质进行预测分析，并通过马氏距离法对样本进行识别，从而有效地保证了检测结果的准确性。但由于行业的差异性，污水成分也会有较大的差距，通常在检测前需要根据不同的行

4、业制定相应的模型；初始模型通常需要准备20个左右，在检测过程中根据实际需要再增加模型。1.2 COD仪器的组成部分COD仪器主要由两部分构成，分别是主机和预处理系统。通常预处理系统由清洗单元、流通池单元以及缓冲箱所组成。将水泵中的水样流到清洗单元中进行过滤，接着经过缓冲装置，最后进入流通池中进行光谱采集。主机通常由光谱仪、接口电路、光源以及数据整合单元所构成。其中将氙灯光源中的紫外线经过流通池，通过光纤的收集再传送到光谱仪中。接着光谱仪再将光信号进行转换，以电信号的形式传入数据整合单元中，最后根据模型算出COD值。2 COD测水仪的主要特点2.1 检测速度快、且不会对水体造成二次污染采用紫外全

5、谱法对COD值进行检测时不需要使用化学剂品，在测量过程中不会造成二次污染，同时具有测量速度快以及成本低的特点；而全波段光谱法的检测结果比传统的单-双波长法的检测结果更准确，检测速度比传统的单-双波长法更快，能够对水质进行实时连续的监测。2.2 维护量较少并且可靠性较高COD仪器通过安装的预处理系统能够实现维护量小的效果，并具备自动化的测量功能以及自动化的清洗功能；COD仪器的光源则选择寿命较长并且性能较高的氙灯；COD仪器的光谱仪则采用全固化的设计，没有装置运动部件，保证COD仪器的稳定性。2.3 通讯速度较快，扩展性较强PS232通讯接口不仅能够将远程数据进行传送，同时还能够对监控系统进行远

6、程控制，包括系统的启动、启动的暂停以及系统的停止等，达到无人运行的要求，从而极大地提高了监测工作的效率。模拟接口能够同时对多种水质进行检测，得出水质的参数，并能够取代传统的数据采集仪器，继电器在输出过程中能够按照用户的要求对报警装置以及其他装置进行控制，从而达到编程控制器的效果。3 实验研究3.1 实验材料本次实验将某化工厂排出的污水作为实验研究对象，一共搜集20个污水样本。本次试验的检测仪器是COD仪器，将COD仪器对污水样本进行扫描。如图1、图2所示，采用GB119的方法对污水样本进行检测，检测结果主要分布在28-500毫克每立方米。3.2 建立实验模型将检测出的光谱以及COD的数值作为实

7、验基础数据，并采用最小二乘法建立模型。如图1、图2所示，通过数据得出校正集的系数（RC）为0.988，而检验集的系数（RV）为0.975；同时得出校正集的偏差值（SEC）是24.8，而验证集的偏差值（SEV）是33.3.整个模型的预测误差不超过5%，符合国家规定的检测要求。3.3 现场检测COD仪器通过实验前制定的模型，到化工厂污水排放的现场对污水的水质进行检测，并定时将搜集的污水样本与国际标准法进行数据对比，如图1、图2所示。图中的曲线是COD仪器预测的污水COD的数值；其中方点是国际标准法检测的污水数值。通过对比，我们可以发现COD仪器的检测运行相对较为稳定；同时与国际标准法的数据进行对比

8、，我们可以发现COD仪器检测出的污水COD数值误差较小，如图1、图2所示。4 COD测水仪的应用前景由于COD测水仪的结构相对较为简单，并且经过不断地改善已经具备较强的可靠性。通过电脑技术的支持，仪器的触摸屏更为人性化，这就使得COD测水仪的操作变得更为简单。同时采用大屏面板，能够较为舒适的观测数据结构。COD测水仪的主控制器是最新的PLC系统，这就提高了仪器的抗干扰性，保证仪器能够稳定的运行。同时，该仪器还具有自动清洗的功能以及自动校正的功能，能够连续进行检测工作。同时还具备断电复位的功能，保证储存的数据不易丢失，同时还能避免仪器受到损坏。因此，COD测水仪有较好市场的前景5 结语本文主要对

9、COD测水仪的检测原理、组成部分以及使用特点进行分析，研究发现COD测水仪是通过检测水中的紫外拳谱来实现对COD值的检测。仪器主要选用的是最小二乘法，对紫外光谱以及COD数值进行处理，根数据结果制定实验模型，最终实现对COD值的检测。仪器的硬件部分主要由两部分构成，分别是预处理系统以及主机。其中预处理系统的主要功能是实现维护量小的效果，而主机的功能是控制整个仪器的运转。COD测水仪具有操作简单、检测速度快的特点，并且在检测结束后不会对水质造成二次污染；同时具备自动化的测量功能以及自动化的清洗功能，并且仪器的光源采用的是氙灯，极大地保证了仪器的使用寿命。同时根据实验数据的结果，我们能够发现COD测水仪的数据结果与国际标准法的数据结果误差较小。由于COD测水仪能够高效准确的检测出水质的污染状况，因此在未来的水环境监测工作中将会更多使用该仪器，从而提高我国水环境监测工作的效率。参考文献：【1】李家琛.基于紫外光谱及常规水质参数信息的水质有机物污染检测方法研究.浙江大学，2014.【2】孙长嵩.基于机器学习的水质COD测量方法研究.浙江大学，2006.【3】