海水化学需氧量检测技术与系统优化

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海水中有机物含量的重要指标是化学需氧量。正常海水的化学需氧量较低,一般采用国标法中的碱性高锰酸钾滴定法在实验室测量。国标法测量会造成水体二次污染,并且时效性不强,不能满足实时监测的目的。然而国内化学需氧量检测系统较少,并且部分检测系统会产生二次污染,检出限和精度都较好的检测系统由于功耗和系统体积等原因无法用于原位检测。国外化学需氧量检测设备价格昂贵,无法普及应用。本文的目的是实现适用于海水的浸入式原位光学化学需氧量传感器。本文的主要研究内容及方法如下:  首先,采集化学需氧量标准溶液的紫外吸收光谱,以区间偏最小二乘法进行谱区筛选并建立定量分析模型。分析浊度、温度、硝酸盐氮对化学需氧量标准溶液紫外吸收光谱的影响,提出校正方案并建立了补偿模型。  其次,优化了传感器的封装结构,使其具有一定防水性能并且使传感器内部可扩展为多波长工作方式,以便满足多参数测量的需求;传感器封装结构易加工、易组装、成本低,并且方便传感器批量生产。  再次,在深入分析紫外发光二极管的发光特点、性能与规律的基础上,设计一种基于紫外发光二极管的化学需氧量检测光路。与传统的直接透射测量方法对比,提高了化学需氧量检测精度,降低了检测系统的最小检出阈值。  最后,本文采用化学需氧量标准溶液对传感器进行标定,并对传感器测量化学需氧量标准溶液进行了重复性和稳定性测试。测试浊度、温度及硝酸盐氮对传感器测量结果的影响,并建立了补偿校正模型。目前本文所设计的浸入式光学原位化学需氧量传感器已经下海试运行。
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