CN104865205B - 一种低温等离子体结合全光谱技术检测水体中有机物浓度的装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低温等离子体结合全光谱技术检测水体中有机物浓度的装置，它包括检测池、用于向所述检测池中发射光线的光源发生器、对经过所述检测池透射后的光线进行分光的全光谱仪、用于采集所述全光谱仪出射光线的CCD检测器和等离子体发生器，所述CCD检测器的数据输出端连通计算机处理***的数据输入端，所述等离子体发生器的进水口和出水口分别连通所述检测池的出水口和进水口形成循环，所述的检测池还连通污水进水管。整个装置具有性能稳定可靠、应用范围广、测定速度快、结构简单、环境效益好等优点，尤其对多组分有机污染废水的测定优势相当明显。
Description
技术领域
本发明涉及到一种新型检测装置，具体涉及到一种低温等离子体结合全光谱技术检测水体中有机物浓度的装置，本发明属于有机物监测设备技术领域。
背景技术
随着经济的发展，有机化学的种类和数量在不断的增加，有机化学品在生产、贮存、运输和使用过程中转移到环境中，会导致土壤和水环境点源的污染。有些有机化学品，如农药、苯酚等属于剧毒有机物，对环境及人类健康具有极大的危害，因此，对于诸如此类的化学品必须进行有效的检测和 控制，从而可以提前的发现和预防，很大程度上可以避免和控制一些潜在的危险和灾难。
目前对于有机物的分析方法主要有国标法、相应的快速检测仪以及工业废水监测中大量使用的在线监测仪。其中99％的在线监测设备在检测过程中需要消耗大量的化学品，且检测时间长、仪器寿命短、成本高、二次污染大等缺点。随着CCD全光谱技术的发展和应用，目前有部分国外的光谱仪在国内开始应用于有机污染物的检测，优点是无需要化学试剂，检测速度快。现有水体中有机物的检测方法存在耗时长、操作复杂、试剂用量大等不足，需要提供一种能够有效监测水体中有机物浓度的设备。
发明内容
本发明的目的在于为了解决现有检测方法耗时长、操作复杂、试剂用量大等不足，提供一种低温等离子体结合全光谱技术检测水体中有机物浓度的装置，该装置具有测定速度快、测定范围广、探测灵敏度高、仪器操作简便、环境效益高等优点，适用于单一或者多项污染物浓度指标的测量。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种低温等离子体结合全光谱技术检测水体中有机物浓度的装置，它包括检测池、用于向所述检测池中发射光线的光源发生器、对经过所述检测池透射后的光线进行分光的全光谱仪、用于采集所述全光谱仪出射光线的CCD检测器和等离子体发生器，所述CCD检测器的数据输出端连通计算机处理***的数据输入端，所述等离子体发生器的进水口和出水口分别连通所述检测池的出水口和进水口形成循环，所述的检测池还连通污水进水管。
作为一种优选技术方案，所述等离子体发生器的进水口通过蠕动泵连通所述检测池的出水口，所述等离子体发生器的出水口通过导管连通所述检测池的进水口。
作为一种优选技术方案，所述的导管内设有消气器。
所述的等离子体发生器为板板式电晕放电形式。
所述的等离子体发生器包括分别连接电源正负极的两个放电极板以及设置在两个所述放电极板之间的反应容器，所述反应容器的进水口通过蠕动泵连通所述检测池的出水口，所述反应容器的出水口通过导管连通所述检测池的进水口形成循环。所述的导管内设有消气器。
所述的反应容器还连通通气管用于向所述的反应容器中通入O2和N2的混合物、O2或空气。
所述的光源发生器包括稳压电路、宽带光源输出光纤、准直透镜、滤色片和光栅等构件。
所述的光源发生器能够同时发射出190～1100nm的紫外可见光，并且分辨率大于2nm。
所述的污水进水管的流速通过电磁阀进行调节。
所述的计算机处理***内置有数据存储***、显示***、温控补偿***、光控补偿***以及扩展接口，所述的扩展接口可连接打印机、有线及无线数据输出接口，采用计算机处理***对CCD检测器输出的数据进行处理。
利用本发明装置能够同时在线监测有机污染废水中多种污染物的浓度。已经成为现在有机污染废水监测的有效途径和发展方向。
本发明通过低温等离子技术结合CCD全光谱技术检测有机物在水体中浓度的最大变化可以精确检测水体中有机物的浓度，并实现仪器化，能填补国内空白，意义重大，环境效益、经济效益不可估量。
本发明的有益效果：
本发明的装置能够快速准确的确定污染浓度，不但能够减少样品监测时需要另取部分样品进行标样校准的麻烦，而且该装置操作简单、监测范围广、对环境无污染等优点，尤其可以同时测定多种污染物，适用于多种有机污染物浓度的检测。
附图说明
图1为低温等离子体结合全光谱技术检测水体中有机物浓度的原理结构框图。
图2为低温等离子体结合全光谱技术检测水体中有机物浓度的装置的结构图。
具体实施方式
以下结合附图对该发明的实施过程进行解释和分析：
如图2所示，一种低温等离子体结合全光谱技术检测水体中有机物浓度的装置，它包括检测池3、用于向所述检测池3中发射光线的光源发生器7、对经过所述检测池3透射后的光线进行分光的全光谱仪8、用于采集所述全光谱仪8出射光线的CCD检测器9和等离子体发生器，所述CCD检测器9的数据输出端连通计算机处理***10的数据输入端。所述的等离子体发生器为板板式电晕放电形式，包括分别连接电源正负极的两个放电极板11以及设置在两个所述放电极板11之间的反应容器5，所述反应容器5的进水口通过蠕动泵4 连通所述检测池3的出水口，所述反应容器5的出水口通过导管6连通所述检测池3的进水口形成循环。所述的检测池还连通污水进水管1，所述污水进水管1的流速通过电磁阀2进行调节。所述的导管6内设有消气器。
所述的反应容器5还连通通气管用于向所述的反应容器5中通入空气。
所述光源发生器的结构为本领域技术人员所公知的，包括稳压电路、宽带光源输出光纤、准直透镜、滤色片和光栅等构件。所述的光源发生器能够同时发射出190～1100nm的紫外可见光，并且分辨率大于2nm。
所述的计算机处理***内置有数据存储***、显示***、温控补偿***、光控补偿***以及扩展接口，所述的扩展接口可连接打印机、有线及无线数据输出接口，采用计算机处理***对CCD检测器输出的数据进行处理，其处理过程为本领域技术人员公知。
采用本发明的具体操作过程如下：
打开设置在污水进水管1上的阀门将待测污水导入到检测池3中，并且通过电磁阀2来控制流速，光源发生器7同时发射出190～1100nm的紫外可见光，并且经过输出光纤、准直透镜、滤色片和光栅等构件的校正和优化输出一系列光线，输出光线直接照射到检测池3中，由于不同的有机物具有对应的特定最大吸收波长，所以经过检测池3透射后的光线会有各个对应的特征光谱的消弱强度，然后通过全光谱仪8分光光路进行分光后照射到CCD检测器9 上，CCD检测器9对分光后的出射光线进行采集分析并将检测数据发送到计算机处理***10中，计算机处理***10对各混合光谱信息进行全光谱积分值归一化校正光谱信号幅度，得到经过横坐标对齐和纵坐标幅度校正的光谱得到一组光谱图，从而完成了一次光谱扫描和信息采集。与此同时，导入到检测池3 中的待测液通过蠕动泵4导入到等离子体发生器的反应容器5中，在电晕放电等离子体的作用下，污染水体中的污染物会发生有效的分解，处理后的污水经过导管6以及内置的脱气器处理后再次输送到检测池3中，从而在计算机*** 10上会出现一系列的有规律变化的系列图谱，即二次光谱扫描。通过计算机模拟出对应的线性方程并随机存储和优化，从而可以直接计算出进水的初始浓度。计算机***10还设有数据存储***、显示***、扩展接口、温控补偿***和光控补偿***，可以更加高效、准确、直观的获得检测数据，并可以通过扩展接口导出。如图1所示的采用低温等离子体结合全光谱技术检测水体中有机物浓度过程的流程图。
实例1：本实验通过配制200mg/L的四环素标准废水，通过等离子体反应器处理60min后，进行检测和分析，并通过计算机收集和模拟，建立数据库，再次配制50mg/L的四环素标准溶液放入到检测池中，传输到计算机***中，通过数据库比对和分析，获得的浓度为50.03mg/L。可见其实际获得数据与理论值吻合性很好。
本发明的低温等离子体结合全光谱技术水体中有机物浓度检测装置具有测定速度快、探测灵敏度高、仪器操作简便、适用范围广、环境效益高等优点，适用于环境污染治理以及有机检测设备等领域。
Claims (8)
1.一种低温等离子体结合全光谱技术检测水体中有机物浓度的装置，其特征在于：它包括检测池、用于向所述检测池中发射光线的光源发生器、对经过所述检测池透射后的光线进行分光的全光谱仪、用于采集所述全光谱仪出射光线的CCD检测器和等离子体发生器，所述CCD检测器的数据输出端连通计算机处理***的数据输入端，所述等离子体发生器的进水口和出水口分别连通所述检测池的出水口和进水口形成循环，所述的检测池还连通污水进水管; 所述的光源发生器能够同时发射出190～1100 nm的紫外可见光，并且分辨率大于2 nm。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述等离子体发生器的进水口通过蠕动泵连通所述检测池的出水口，所述等离子体发生器的出水口通过导管连通所述检测池的进水口。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：所述的导管内设有消气器。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述的等离子体发生器为板板式电晕放电形式。
5.根据权利要求1、2或4所述的装置，其特征在于：所述的等离子体发生器包括分别连接电源正负极的两个放电极板以及设置在两个所述放电极板之间的反应容器，所述反应容器的进水口通过蠕动泵连通所述检测池的出水口，所述反应容器的出水口通过导管连通所述检测池的进水口形成循环。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于：所述的反应容器还连通通气管用于向所述的反应容器中通入O2和N2的混合物、O2或空气。
7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述的光源发生器的构件包括稳压电路、宽带光源输出光纤、准直透镜、滤色片和光栅。
8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述的污水进水管的流速通过电磁阀进行调节。
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