用于COD测量中的浊度干扰消除方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110823820A(43)申请公布日2020.02.21(21)申请号201910985614.2(22)申请日2019.10.17(71)申请人浙江工业大学地址310014浙江省杭州市下城区潮王路18号(72)发明人胡映天覃亚丽赵冬冬(74)专利代理机构杭州天正专利事务所有限公司33201代理人王兵黄美娟(51)Int.Cl.G01N21/31(2006.01)G01N21/33(2006.01)G06F17/18(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图3页(54)发明名称用于COD测量中的浊度干扰消除方法(57)摘要用于COD测量中的浊度干扰消除方法，包括以下步骤：步骤1.确定直接导数光谱中通用性求导阶数，具体包括：获取浊度颗粒光谱线型，引入CD和m参数，确定求导阶数；步骤2，消除COD测量中的浊度干扰，具体包括：获取水样的n阶导数光谱，建立回归预测模型与预测COD。本发明将获得适用于大量实际水环境的通用性求导阶数，再利用直接求高阶导数的方法消除浊度干扰，可以同时保留COD物质的原有光谱特性，避免逐一获取浊度基线数据及浊度补偿等操作。本发明避免在各种不同的水环境中对浊度基线光谱数据进行逐一获取，操作简便，普适性好。CN110823820ACN110823820A权利要求书1/2页1.一种用于COD测量中的浊度干扰消除方法，其特征在于：步骤如下：1)根据一种趋近于最小粒径分布的极限状态来确定通用性求导阶数，以确保适用于其他实际水环境，具体包括：11)获取浊度颗粒光谱线型a(λ)，代表颗粒粒径分布特征；包括：将水样经过0.22μm的Millipore滤膜进行过滤，将滤渣置于与原水样相同体积的去离子水中，摇匀后测量其吸收光谱，再进行归一化，如下：其中，A(λ)是浊度颗粒在不同波长处的吸光度，Amax是最大吸光度值，a(λ)无量纲的归一化系数；当浊度颗粒粒径分布稳定不变时，即使粒子浓度不同，光谱线型也不会发生改变，可由a(λ)进行表征；12)引入并计算CD和m参数，用于反映浊度颗粒的大小和散射类型；包括：定义一个参数CD，用来表征光谱线型的弯曲程度，如下：将步骤11)中的a(λ)代入公式2计算，CD为不同波长处的曲率绝对值之和；对步骤11)中的a(λ)进行从一阶到高阶的多项式拟合，直到误差平方和(SSE)小于阈值时，mm-1m-2a(λ)≈cmλ+cm-1λ+cm-2λ+...+c0(3)得到的m是满足SSE阈值的最低拟合阶数，C0,C1,…,Cm是拟合系数；CD和m值越大，曲线越弯曲陡峭，说明浊度颗粒越小；13)根据极限状态确定通用性求导阶数，确保其适用于其他一般的水样；具体步骤包括：131)在若干典型水样中分别寻找CD和m的最大值，当二者同时达到最大值时，对应的水样中悬浮颗粒粒径趋于最小，接近极限状态；132)当步骤131)中CD和m不能同时达到最大时，则增加样本并重复步骤1)133)在粒径趋于最小的极限状态下，令n＝m，n为通用性求导阶数，对于其他较大悬浮颗粒的水样也都能够保证浊度的吸光度导数接近于0；2)使用直接导数光谱方法来消除COD测量中的浊度干扰，避免浊度基线的获取与补偿操作；包括：21)获取水样的n阶导数光谱并简化叠加公式；具体包括：浊度和COD引起的光衰减作用基本相互独立，根据朗伯比尔定律的叠加性质A(λ)＝CL·kCOD(λ)+TL·ktur(λ)＝ACOD(λ)+Atur(λ)(5)其中kCOD和ktur分别为COD和浊度的吸收系数，C为COD浓度，T为浊度，L为光学长度；A(λ),ACOD(λ),和Atur(λ)分别为水样、COD和浊度的吸光度；2CN110823820A权利要求书2/2页对公式(5)求n阶导数，n阶导数光谱同样满足叠加性质；浊度颗粒的吸收光谱曲线总体呈单调递减趋势；而水中有机物由于存在多种多样的吸收峰，其吸收光谱形状更加复杂；根据数学理论，使用通用性求导阶数对吸收光谱求导后，nnnn步骤1)中公式(6)右边dAtur(λ)/dλ接近于0，可忽略不计；同时，dACOD(λ)/dλ将被保留，且正比于COD的浓度，原吸收峰处也将得到锐化；此时，公式简化为：从而实现对吸收光谱中浊度干扰的消除；22)建立回归预测模型与预测COD；具体包括：221)在建模水样的n阶吸光度导数和对应的真实COD值之间建立回归预测模型，(n)(n)(n)(n)COD＝f(A1,A2,A3,…,Ak)(8)(n)其中f代表函数关系，Ak为第k个特征点处的吸光度的n阶导数；222)在实际测量中，将待测水样的n阶吸光度导数输入到公式8中对COD进行预测。2.根据权利要求1所述的用于COD测量中的浊度干扰消除方法，其特征在于：步骤13)所述误差