基于紫外全譜法的水質(zhì)COD分析儀及應用

來(lái)源：http://thesierramadre.com/ 作者：余氯檢測儀 時(shí)間：2019-07-31

　　【摘 要】近年來(lái)，許多工廠(chǎng)在生產(chǎn)結束后沒(méi)有對污水進(jìn)行有效的處理，而是隨意的將污水排放到河里，這種不負責任的做法給環(huán)境造成極大的破壞，甚至威脅到人們的健康。因此，我國需要加強對水環(huán)境的保護與治理。COD是指水中含有的化學(xué)需要量，是檢驗水質(zhì)污染程度最重要的指標，能夠表現水質(zhì)受到污染的狀況，是檢測污染的主要參數。傳統的檢測方法是國際標準法，也稱(chēng)為重鉻酸鉀法。這種方法雖然能夠測量出水中COD數值，但由于這種方法的檢測時(shí)間較長(cháng)，通常最少需要3小時(shí)，并且由于該方法需要添加硫酸汞、硝酸鉀等化學(xué)試劑，給水質(zhì)造成二次污染，目前許多地區已經(jīng)逐漸放棄使用該方法。紫外光譜法是一種新型的檢測方法，COD測水儀通過(guò)檢測水中的紫外光譜來(lái)實(shí)現對COD值的檢測。本文重點(diǎn)對COD測水儀進(jìn)行分析，并預測COD測水儀的未來(lái)前景。

　　【關(guān)鍵詞】紫外光譜法 COD測水儀 未來(lái)前景

　　COD測水儀通過(guò)檢測水中的紫外光譜來(lái)實(shí)現對COD值的檢測，它具有檢測速度快、操作簡(jiǎn)單、運行穩定且不會(huì )造成水質(zhì)的二次污染等特點(diǎn)，是一種新型的檢測儀器。本文主要對COD檢測儀的運行原理、組成部分以及工作特點(diǎn)三方面進(jìn)行分析，并進(jìn)行實(shí)驗(對化工廠(chǎng)排放的污水進(jìn)行檢測)，建立實(shí)驗模型，并將實(shí)驗的數據結果與國際標準法的數值相對比，來(lái)證明該測水儀是否有測量準確、運行穩定的特點(diǎn)。最后根據COD測水儀的優(yōu)勢對其未來(lái)的應用前景進(jìn)行預測，只要COD測水儀符合技術(shù)標準就可以得到大力推行，為國家水環(huán)境的監測工作帶來(lái)便利。

　　1 COD測水儀的測量原理及組成部分

　　1.1 COD儀器的測量原理

　　水中的COD值通常取決于水中的有機物，包括有機物的種類(lèi)以及有機物的含量，同時(shí)有機物在紫外光譜段中的吸收作用符合朗博比爾的定律。所以我們能夠通過(guò)檢測水中的紫外光譜來(lái)實(shí)現對COD值的檢測。

　　COD測水儀選用目前國際通用的最小二乘法，對紫外光譜以及COD的數值進(jìn)行處理，根據相關(guān)數據制定實(shí)驗模型，同時(shí)對未知的水質(zhì)進(jìn)行預測分析，并通過(guò)馬氏距離法對樣本進(jìn)行識別，從而有效地保證了檢測結果的準確性。但由于行業(yè)的差異性，污水成分也會(huì )有較大的差距，通常在檢測前需要根據不同的行業(yè)制定相應的模型;初始模型通常需要準備20個(gè)左右，在檢測過(guò)程中根據實(shí)際需要再增加模型。

　　1.2 COD儀器的組成部分

　　COD儀器主要由兩部分構成，分別是主機和預處理系統。通常預處理系統由清洗單元、流通池單元以及緩沖箱所組成。將水泵中的水樣流到清洗單元中進(jìn)行過(guò)濾，接著(zhù)經(jīng)過(guò)緩沖裝置，最后進(jìn)入流通池中進(jìn)行光譜采集。主機通常由光譜儀、接口電路、光源以及數據整合單元所構成。其中將氙燈光源中的紫外線(xiàn)經(jīng)過(guò)流通池，通過(guò)光纖的收集再傳送到光譜儀中。接著(zhù)光譜儀再將光信號進(jìn)行轉換，以電信號的形式傳入數據整合單元中，最后根據模型算出COD值。

　　2 COD測水儀的主要特點(diǎn)

　　2.1 檢測速度快、且不會(huì )對水體造成二次污染

　　采用紫外全譜法對COD值進(jìn)行檢測時(shí)不需要使用化學(xué)劑品，在測量過(guò)程中不會(huì )造成二次污染，同時(shí)具有測量速度快以及成本低的特點(diǎn);而全波段光譜法的檢測結果比傳統的單-雙波長(cháng)法的檢測結果更準確，檢測速度比傳統的單-雙波長(cháng)法更快，能夠對水質(zhì)進(jìn)行實(shí)時(shí)連續的監測。

　　2.2 維護量較少并且可靠性較高

　　COD儀器通過(guò)安裝的預處理系統能夠實(shí)現維護量小的效果，并具備自動(dòng)化的測量功能以及自動(dòng)化的清洗功能;COD儀器的光源則選擇壽命較長(cháng)并且性能較高的氙燈;COD儀器的光譜儀則采用全固化的設計，沒(méi)有裝置運動(dòng)部件，保證COD儀器的穩定性。

　　2.3 通訊速度較快，擴展性較強

　　PS232通訊接口不僅能夠將遠程數據進(jìn)行傳送，同時(shí)還能夠對監控系統進(jìn)行遠程控制，包括系統的啟動(dòng)、啟動(dòng)的暫停以及系統的停止等，達到無(wú)人運行的要求，從而極大地提高了監測工作的效率。模擬接口能夠同時(shí)對多種水質(zhì)進(jìn)行檢測，得出水質(zhì)的參數，并能夠取代傳統的數據采集儀器，繼電器在輸出過(guò)程中能夠按照用戶(hù)的要求對報警裝置以及其他裝置進(jìn)行控制，從而達到編程控制器的效果。

　　3 實(shí)驗研究

　　3.1 實(shí)驗材料

　　本次實(shí)驗將某化工廠(chǎng)排出的污水作為實(shí)驗研究對象，一共搜集20個(gè)污水樣本。本次試驗的檢測儀器是COD儀器，將COD儀器對污水樣本進(jìn)行掃描。如圖1、圖2所示，采用GB119的方法對污水樣本進(jìn)行檢測，檢測結果主要分布在28-500毫克每立方米。

　　3.2 建立實(shí)驗模型

　　將檢測出的光譜以及COD的數值作為實(shí)驗基礎數據，并采用最小二乘法建立模型。如圖1、圖2所示，通過(guò)數據得出校正集的系數(RC)為0.988，而檢驗集的系數(RV)為0.975;同時(shí)得出校正集的偏差值(SEC)是24.8，而驗證集的偏差值(SEV)是33.3.整個(gè)模型的預測誤差不超過(guò)5%，符合國家規定的檢測要求。

　　3.3 現場(chǎng)檢測

　　COD儀器通過(guò)實(shí)驗前制定的模型，到化工廠(chǎng)污水排放的現場(chǎng)對污水的水質(zhì)進(jìn)行檢測，并定時(shí)將搜集的污水樣本與國際標準法進(jìn)行數據對比，如圖1、圖2所示。圖中的曲線(xiàn)是COD儀器預測的污水COD的數值;其中方點(diǎn)是國際標準法檢測的污水數值。通過(guò)對比，我們可以發(fā)現COD儀器的檢測運行相對較為穩定;同時(shí)與國際標準法的數據進(jìn)行對比，我們可以發(fā)現COD儀器檢測出的污水COD數值誤差較小，如圖1、圖2所示。

　　4 COD測水儀的應用前景

　　由于COD測水儀的結構相對較為簡(jiǎn)單，并且經(jīng)過(guò)不斷地改善已經(jīng)具備較強的可靠性。通過(guò)電腦技術(shù)的支持，儀器的觸摸屏更為人性化，這就使得COD測水儀的操作變得更為簡(jiǎn)單。同時(shí)采用大屏面板，能夠較為舒適的觀(guān)測數據結構。COD測水儀的主控制器是最新的PLC系統，這就提高了儀器的抗干擾性，保證儀器能夠穩定的運行。同時(shí)，該儀器還具有自動(dòng)清洗的功能以及自動(dòng)校正的功能，能夠連續進(jìn)行檢測工作。同時(shí)還具備斷電復位的功能，保證儲存的數據不易丟失，同時(shí)還能避免儀器受到損壞。因此，COD測水儀有較好市場(chǎng)的前景

　　5 結語(yǔ)

　　本文主要對COD測水儀的檢測原理、組成部分以及使用特點(diǎn)進(jìn)行分析，研究發(fā)現COD測水儀是通過(guò)檢測水中的紫外拳譜來(lái)實(shí)現對COD值的檢測。儀器主要選用的是最小二乘法，對紫外光譜以及COD數值進(jìn)行處理，根數據結果制定實(shí)驗模型，最終實(shí)現對COD值的檢測。儀器的硬件部分主要由兩部分構成，分別是預處理系統以及主機。其中預處理系統的主要功能是實(shí)現維護量小的效果，而主機的功能是控制整個(gè)儀器的運轉。COD測水儀具有操作簡(jiǎn)單、檢測速度快的特點(diǎn)，并且在檢測結束后不會(huì )對水質(zhì)造成二次污染;同時(shí)具備自動(dòng)化的測量功能以及自動(dòng)化的清洗功能，并且儀器的光源采用的是氙燈，極大地保證了儀器的使用壽命。同時(shí)根據實(shí)驗數據的結果，我們能夠發(fā)現COD測水儀的數據結果與國際標準法的數據結果誤差較小。由于COD測水儀能夠高效準確的檢測出水質(zhì)的污染狀況，因此在未來(lái)的水環(huán)境監測工作中將會(huì )更多使用該儀器，從而提高我國水環(huán)境監測工作的效率。

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　　作者簡(jiǎn)介：廖瑩瑩(1984―)，女，漢族，湖南衡陽(yáng)人，工程師，本科，單位：衡陽(yáng)市環(huán)境監測站。

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