光譜分析的紫外水質(zhì)檢測技術(shù)研究

摘要：水質(zhì)檢測技術(shù)中，光譜分析的紫外水質(zhì)檢測技術(shù)是近些年應(yīng)用較多的技術(shù)類型。文章以此為中心，詳細(xì)介紹了光譜分析的紫外水質(zhì)檢測技術(shù)以及計(jì)算方法，根據(jù)試驗(yàn)檢測結(jié)果總結(jié)出該檢測技術(shù)未來發(fā)展方向，目的在于進(jìn)一步提高水質(zhì)檢測的準(zhǔn)確性，掌握更全面的水質(zhì)情況，為水質(zhì)改善做好充足的準(zhǔn)備。

關(guān)鍵詞：水質(zhì)檢測;光譜分析;線性關(guān)系;數(shù)學(xué)模型

中圖分類號：X832 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-672X（2020）05-0-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2020.05.061

Analysis of UV water quality detection technology of spectral analysis

Wang Yujun

（Laojunhe Water Conservancy Management Office，Shandan County，Zhangye City，Gansu Province，Zhangye Gansu 734000，China）

Abstract：In the water quality detection technology，the UV water quality detection technology of spectral analysis has been widely used in recent years.Taking this as the center，this paper introduces the UV water quality detection technology and calculation method of spectral analysis in detail，summarizes the future development direction of this detection technology according to the test results，aiming to further improve the accuracy of water quality detection，master more comprehensive water quality situation， and make adequate preparation for water quality improvement.

Key words：Water quality detection;Spectral analysis;Linear relationship;Mathematical model

水質(zhì)檢測是改善水污染、保護(hù)水資源的重要手段。光譜分析的紫外水質(zhì)檢測方法是當(dāng)前應(yīng)用最廣泛的水質(zhì)檢測技術(shù)。近些年紫外吸收水質(zhì)檢測研究不斷拓展，發(fā)現(xiàn)其在水質(zhì)檢測中，不僅操作步驟簡單、科學(xué)避免二次污染，以物理檢測的方式替代化學(xué)試劑檢測。對水源進(jìn)行在線檢測，時(shí)刻觀察水質(zhì)參數(shù)變化，記錄動態(tài)浮動數(shù)據(jù)，為水源改善提供更多參考。

1 光譜分析的紫外水質(zhì)檢測技術(shù)方法介紹

1.1 光譜分析的紫外水質(zhì)檢測原理分析

水質(zhì)檢測方法較多，其中紫外水質(zhì)檢測技術(shù)運(yùn)用朗伯比爾定律，屬于物理檢測方法，該原理公式為A=kcl，公式中包含吸收系數(shù)k、光程L，因?yàn)樗Y源中包含多種化學(xué)需氧量的物質(zhì)，例苯、酚類以及甲苯在等，利用吸收系數(shù)與光程，與被測溶液濃度相互作用下，完成紫外水質(zhì)檢測。紫外水質(zhì)檢測中，紫外區(qū)會出現(xiàn)光譜吸收現(xiàn)象，為水質(zhì)檢測中COD（化學(xué)需氧量）的確定創(chuàng)造有利條件[1]。因?yàn)樽贤馕諉尾ㄩL吸收弱，因此配合光譜分析的方式，解決紫外水質(zhì)檢測中的不足。

1.2 水質(zhì)檢測光譜分析方法介紹

水質(zhì)檢測中所應(yīng)用的光譜分析方法主要包括光譜直接對比分析、光譜歸一化分析。

其中，光譜直接對比分析，選定水質(zhì)檢測樣本，根據(jù)光譜吸收情況對照光譜吸光度值，計(jì)算兩者關(guān)系，計(jì)算公式如下：

ABS1（λ）=f（ABSref（λ））

紫外水質(zhì)檢測樣品通過光譜分析，檢測數(shù)值變化與參考樣本之間存在線性聯(lián)系，這種線性關(guān)系按照評價(jià)指標(biāo)（擬合直線R2），如果對比計(jì)算數(shù)值<0.99，則表示擬合曲線并非直線，被測水源樣品質(zhì)量不理想，與參考水樣成分相差較大。數(shù)值>0.99，表示被測水樣與參考水樣關(guān)系接近直線，兩者水樣組成相似。擬合曲線的變化代表被測水樣中物質(zhì)濃度的變化，曲線波動與濃度成正比。

其中光譜歸一化分析，利用歸一化的計(jì)算方式，變換有量綱表達(dá)式為無量綱表達(dá)式，轉(zhuǎn)換所得公式如下：

（λ）=

根據(jù)實(shí)驗(yàn)檢測，樣品成分歸一化的光譜曲線重合，則表示其與參照樣本成分相似，屬于同一種。但是檢測結(jié)果若重合性不好，表示樣品成分特殊，與參照樣品差別大，水質(zhì)污染嚴(yán)重。歸一化光譜檢測中，必須對樣品進(jìn)行多個(gè)劃分，分別進(jìn)行光譜分析，經(jīng)過有效實(shí)驗(yàn)處理，M個(gè)光譜線形成，統(tǒng)計(jì)波長λi數(shù)值計(jì)算平均值，計(jì)算公式為：

結(jié)合樣品檢測數(shù)量的增加，計(jì)算波長吸光度值，統(tǒng)計(jì)每個(gè)波長波動情況，得到波長波動平均值Pk：

Pk=

歸一化光譜分析中，參考指標(biāo)包括兩方面，其一是光譜波動百分比，最大值為Pmax=。波動平均值在水質(zhì)檢測整個(gè)范圍中單個(gè)檢測數(shù)值的百分比數(shù)值，個(gè)數(shù)q<0.05、0.05>q<0.1、q>0.1分別用、、。那么波動平均值Pk中個(gè)數(shù)范圍分別對照個(gè)數(shù)范圍中的n，分別為n1∈[0，0.05];n2∈[0.05，0.1];n3∈（0.1，+∞）。

2 光譜分析的紫外水質(zhì)檢測試驗(yàn)討論

光譜分析紫外水質(zhì)檢測實(shí)驗(yàn)中，應(yīng)用水質(zhì)檢測儀器，從控制系統(tǒng)控制光電接收變化信息。經(jīng)過單色器檢測裝置的處理，水質(zhì)檢測色譜傳入到流通池，轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的電信號，利用無線數(shù)據(jù)及時(shí)將其上傳到檢測儀器的數(shù)據(jù)庫進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。紫外水質(zhì)檢測儀器在光譜分析方面的范圍能夠達(dá)到200-720nm?；瘜W(xué)需氧量吸光度檢測中，根據(jù)需要檢測的水源范圍，實(shí)驗(yàn)水樣至少為四種，以保證試驗(yàn)檢測的全面性與準(zhǔn)確性。通過檢測儀器獲得樣品的光譜變化，獲得相關(guān)數(shù)值創(chuàng)建化學(xué)需氧量模型，求擬合直線平均值，線性變化平穩(wěn)，數(shù)值>0.99，得到吸光度化學(xué)需氧量數(shù)值。但是在實(shí)驗(yàn)計(jì)算中，水樣數(shù)值均以一種水樣推算另一種水樣，這其中會出現(xiàn)推算誤差。為了更好地解決這一差異，需要在單波長分析基礎(chǔ)上對數(shù)學(xué)模型進(jìn)行創(chuàng)新，以此來控制光譜分析誤差。

根據(jù)某地實(shí)際水樣檢測發(fā)現(xiàn)，取得的4份相同河流中的樣品，其中兩份進(jìn)行了稀釋，并且以重鉻酸鉀滴定法，得到水樣的化學(xué)需氧量值。其中兩份以紫外水質(zhì)檢測方法得到水質(zhì)樣品的吸收光譜，對光譜進(jìn)行分析。發(fā)現(xiàn)歸一化檢測方法中，光譜變化范圍計(jì)算數(shù)值波動率為5%，檢測水樣的線性擬合曲線呈現(xiàn)直線，數(shù)值>0.99，吸收光譜數(shù)值相同。從中可以發(fā)現(xiàn)，去離子水將樣品稀釋后進(jìn)行滴定的測量方法，在最終數(shù)值計(jì)算中誤差大于紫外水質(zhì)檢測方法。

3 光譜分析的紫外水質(zhì)檢測技術(shù)應(yīng)用前景

水質(zhì)檢測技術(shù)不斷升級，投入檢測的儀器設(shè)備越來越先進(jìn)。在這種發(fā)展背景下，光譜分析的紫外水質(zhì)檢測技術(shù)擁有越來越廣闊的發(fā)展前景。

3.1 光譜分析的紫外水質(zhì)檢測技術(shù)操作更便捷

實(shí)驗(yàn)操作相較于傳統(tǒng)化學(xué)水質(zhì)檢驗(yàn)更為便捷，不需要大量器具，并且具有非常理想的重復(fù)性能。尤其是紫外水質(zhì)檢測儀器的應(yīng)用，操作人員只需要按照步驟完成檢測準(zhǔn)備工作，為水質(zhì)檢測節(jié)省很多時(shí)間。與此同時(shí)儀器檢測將水質(zhì)檢測中可能出現(xiàn)的檢測誤差或者操作失誤降到最低，以儀器為載體減輕檢測人員的工作負(fù)擔(dān)，提高了水質(zhì)檢測工作效率[2]。當(dāng)然這種檢測技術(shù)可以在任何水質(zhì)監(jiān)測部門進(jìn)行重復(fù)應(yīng)用，幫助水質(zhì)檢測在節(jié)省更多檢測經(jīng)費(fèi)，將節(jié)省的檢測經(jīng)費(fèi)更好的投入到水質(zhì)改善方面，檢測技術(shù)逐漸延伸到其他領(lǐng)域。紫外水質(zhì)檢測技術(shù)操作便捷性優(yōu)勢，為我國水質(zhì)檢測發(fā)展帶來幫助，操作性強(qiáng)，檢測誤差小，在未來發(fā)展中擁有更廣泛的空間，為水質(zhì)改善創(chuàng)造有利條件。

3.2 水質(zhì)檢測精準(zhǔn)度、穩(wěn)定性更好，檢測速度更快

光譜分析的紫外水質(zhì)檢測技術(shù)，在未來發(fā)展中朝著檢測精準(zhǔn)度、穩(wěn)定性提高，檢測速度更快方面前進(jìn)。這種物理水質(zhì)檢測方式，精準(zhǔn)度不斷提高，根據(jù)不同的水源樣品制定不同的對比精度標(biāo)準(zhǔn)，以模塊化的方式完成精準(zhǔn)度優(yōu)化。結(jié)合水質(zhì)環(huán)境為基礎(chǔ)，制定具體的精準(zhǔn)度檢測方案，并且提高儀器測量標(biāo)準(zhǔn)，確保水質(zhì)檢測數(shù)據(jù)不會出現(xiàn)計(jì)算誤差。在當(dāng)前檢測基礎(chǔ)上加快紫外水質(zhì)檢測技術(shù)的檢測速度，重視檢測技能性的提高，進(jìn)一步為檢測技術(shù)應(yīng)用創(chuàng)造有利條件，提供更多水質(zhì)檢測新服務(wù)。充分發(fā)揮出光譜分析的紫外水質(zhì)檢測技術(shù)優(yōu)勢，做好水質(zhì)檢測相關(guān)工作，革新水質(zhì)檢測技術(shù)，保證水質(zhì)檢測的穩(wěn)定性，為光譜分析的紫外水質(zhì)檢測精準(zhǔn)性提高與未來發(fā)展搭建扎實(shí)的臺階[3]。

3.3 降低水質(zhì)檢測消耗與成本

光譜分析的紫外水質(zhì)檢測技術(shù)在未來發(fā)展中更加重視向降低檢測消耗，節(jié)省檢測成本，保證檢測精準(zhǔn)性方向發(fā)展。尤其在光譜分析方面，調(diào)整紫外水質(zhì)檢測儀器，降低儀器檢測消耗，以最少的檢測資源得出最準(zhǔn)確的檢測成果。減少水樣品的應(yīng)用，控制好檢測投入元素，盡量減少油料消耗，以此達(dá)到降低成本的目的。注意檢測儀器的規(guī)范操作，避免因?yàn)椴僮鞑灰?guī)范導(dǎo)致儀器出現(xiàn)故障，造成維修成本增加。進(jìn)一步完善光譜分析的紫外水質(zhì)檢測技術(shù)，提高檢測的整體性。

4 結(jié)束語

利用光譜分析的紫外水質(zhì)檢測技術(shù)進(jìn)行水質(zhì)檢測，檢測操作簡便，獲得更準(zhǔn)確的線性關(guān)系與化學(xué)需氧量數(shù)值，創(chuàng)建水質(zhì)檢測數(shù)學(xué)模型，對比光譜檢測標(biāo)準(zhǔn)，降低水質(zhì)檢測中的誤差，為紫外水質(zhì)檢測技術(shù)未來發(fā)展提供更多創(chuàng)新參考。

參考文獻(xiàn)

[1]朱娜.對基于光譜分析的紫外水質(zhì)檢測技術(shù)的幾點(diǎn)探討[J].建材與裝飾，2019（30）：211.

[2]王煒煜，趙芳，井曉兵.基于光譜分析的紫外水質(zhì)檢測技術(shù)[J].化工管理，2016（13）：215.

[3]劉寶寶.基于紫外-可見光譜分析的水質(zhì)監(jiān)測技術(shù)研究進(jìn)展[J].四川建材，2016，42（01）：297-298+300.

收稿日期：2020-02-19

作者簡介：王玉軍（1973-），男，漢族，中專學(xué)歷，研究方向?yàn)槿孙嫻芾怼?/p>