CN109307666A - 一种便携式荧光光谱检测***及利用该***判别再生水与饮用水的方法 - Google Patents

一种便携式荧光光谱检测***及利用该***判别再生水与饮用水的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开的一种便携式荧光光谱检测***，包括箱体，盖合在箱体上的箱盖，在箱体内部卡接有取样器，在箱体内部还固定有比色皿流通池、滤膜，光谱仪、激发光源、第一光纤、第二光纤。采用所述***判别出再生水与饮用水的方法为分别对再生水、饮用水在单激发波长下检测荧光光谱特征，根据再生水、饮用水荧光光谱特征中的荧光峰强度差异即可判别出再生水与饮用水。本发明的优点在于，能够不受工作环境限制地判别出再生水与饮用水差异，方便携带，检测结果快速、可靠。

Description

一种便携式荧光光谱检测***及利用该***判别再生水与饮 用水的方法
技术领域
本发明涉及水质检测技术领域，具体为一种便携式荧光光谱检测***及 利用该***判别再生水与饮用水的方法。
背景技术
经过集中式污水再生利用***深度处理后的再生水在观感和嗅感上与 饮用水都几乎没有区别，再生水安全事故例如管道错接、误饮、意外暴露等 难以直观发现和防范。随着我国再生水回用规模和应用范围的不断扩大，如 何有效地判别和防范此类事故的发生是再生水管网工程施工以及日常管理 中需要高度关注的问题。例如，2001年在澳大利亚悉尼Rouse H i l l地区再 生水利用项目启动时，现场发现了50例管道错接事故，其中1例事故使82 户居民生活用水受到影响。类似的事故在澳大利亚悉尼奥林匹克公园和黄金 海岸Pimpama Coomera的再生水利用项目运行过程中也有发生。此外，2007 年11月至12月，在芬兰诺基亚地区发生的饮用水和再生水管道错接事故导 致了至少6500人生病。
从我国现有的城市饮用水水质标准《生活饮用水卫生标准》 (GB5749-2006)与再生水相关的标准，包括《城市污水再生利用分类》(GB/T 18919-2002)、《城市污水再生利用城市杂用水水质》(GB/T 18920-2002) 和《城市污水再生利用绿地灌溉水质》(GB/T 25499-2010)中主要水质指 标对比来看，再生水水质标准中对氨氮、有机物、大肠菌群数、浊度、色度 等要求均较低。从再生水和饮用水输配管网检测点实际监测结果来看，再生 水管网水中氨氮、浊度、COD、总大肠菌群含量均比自来水高，且水质波动 较大。因此，管道错接事故对健康安全、生态安全、设施安全和公众接受存 在潜在风险和危害。随着污水再生利用的不断发展和广泛推广，再生水与饮 用水管网错接风险不容忽视。
现有技术中也研究出了多种检测水质的***，例如公开号为 CN107796794A公开的基于紫外荧光法的在线含油污水检测方法中，公开的采 用紫外荧光检测污水中是否有油的装置中零部件众多，不利于便携携带。
发明内容
为了解决现有技术中不能快速、准确地判别再生水与饮用水差异，以及 现有技术中检测装置过于繁重，不方便携带的问题，本发明提供了一种便携 式荧光光谱检测***及利用该***判别再生水与饮用水的方法，实现的目的 为，不受工作环境的限制，方便携带，随时、随地即可准确地判别出再生水 与饮用水水质差异。
为了实现上述目的，本发明提供的技术方案为，本发明提供的一种便携 式荧光光谱检测***，该***包括箱体，盖合在箱体上的箱盖，箱盖一侧与 箱体通过合页连接，相对的另一侧通过卡扣与箱体连接，在箱体内部卡接有 取样器，在箱体内部还固定有通过液体管与取样器连通的比色皿流通池，在 取样器与比色皿流通池连通的通路中还固定有滤膜，在箱体内部还固定有光 谱仪、激发光源、第一光纤、第二光纤，激发光源通过第一光纤将激发光传 送至比色皿流通池内；第二光纤将激发光照射下比色皿流通池中液体样品产 生的荧光信号传送至光谱仪。采用本发明的***相较于现有技术采用三维荧 光图谱检测***，零部件结构少，不受工作环境的限制，可快速的识别水质 差异，判别再生水和饮用水。
进一步的，在箱体内部还固定有蠕动泵，取样器与比色皿流通池连通的 通路中串接蠕动泵。增设的蠕动泵使得进入取样器的液体样本更快地流动到 比色皿流通池内。
进一步的，在箱体内还放置有微型计算机，微型计算机与光谱仪连接。 本发明的这种***可根据工作需求，将光谱仪与使用者电脑相连，也可采用 自配的微型计算机，更为方便的记录光谱仪检测得到的光谱特征。
进一步的，箱体上安装有拉杆，箱体底部安装有万向轮。增设的拉杆和 万向轮可有助于该***更为省力地携带。
进一步的，在箱体内还可拆卸连接有供电电源，供电电源分别与光谱仪、 激发光源、蠕动泵、微型计算机电性连接。供电电源可为各种电子零部件供 电，当供电电源电力不足时，可轻易地将供电电源拆卸来补足电源。
本发明还公开了采用上述***来判别再生水与饮用水的方法，采用所述 便携式荧光光谱检测***分别对再生水、饮用水在单激发波长下检测荧光光 谱特征，根据再生水、饮用水荧光光谱特征中的荧光峰强度差异即可判别出 再生水与饮用水。
进一步的，该方法具体包括如下步骤：
(1)再生水、饮用水均是通过取样器采集，再通过蠕动泵流通到滤膜 处进行过滤后，再进入比色皿流通池；
(2)采用单激发光源照射比色皿流通池中的再生水/饮用水，光谱仪记 录再生水/饮用水的荧光光谱特征中的荧光峰强度，根据特征荧光峰强度， 即可判别出再生水与饮用水差异，所述单激发光源波长为280nm、310nm、 405nm中任意一种。
进一步的，所述步骤(2)中光谱仪的发射波长范围是200-850nm。所具 体选择的单激发光源波长、光谱仪检测波长，一是现有技术中240nm、335nm 激发光源产量少，且价格较为昂贵，不利于面向广泛采用和推广，采用所述 单激发光源波长和光谱仪发射波长使成本降低，并且能够使用单激发光源检 测出再生水、饮用水的特征波长的荧光峰值。
进一步的，所述步骤(2)中根据再生水的荧光光谱特征中荧光峰强度 为饮用水荧光峰强度的8-10倍来判别再生水与饮用水。
进一步的，所述步骤(1)中所采用的滤膜孔径为0.45μm。
本发明采用上述技术方案具有以下有益效果，能够不受工作环境限制地 判别出再生水与饮用水差异，方便携带，检测结果快速、可靠。
附图说明
图1为本发明***中箱体外部结构示意图；
图2为本发明***中箱体内部结构示意图；
图3为实施例一中采用本发明方法获得的再生水与应用水的荧光光谱 图；
图4为实施例二中采用本发明方法获得的再生水与应用水的荧光光谱 图；
图5为实施例三中采用本发明方法获得的再生水与应用水的荧光光谱 图；
图中，1、箱体；2、箱盖；3、合页；4、卡扣；5、取样器；6、液体管； 7、比色皿流通池；8、滤膜；9、光谱仪；10、激发光源；11、第一光纤； 12、第二光纤；13、蠕动泵；14、微型计算机；15、拉杆；16、万向轮；17、 供电电源。
具体实施方式
实施例一：本发明提供的一种便携式荧光光谱检测***参照图1和图2所 示，包括箱体1，盖合在箱体上的箱盖2，箱盖一侧与箱体通过合页3连接， 相对的另一侧通过卡扣4与箱体连接，在箱体内部卡接有取样器5，在箱体内 部还固定有通过液体管6取样器连通的比色皿流通池7，在取样器与比色皿流 通池连通的通路中还固定有滤膜8，在箱体内部还固定有光谱仪9、激发光源 10、第一光纤11、第二光纤12，激发光源通过第一光纤将激发光传送至比色 皿流通池内；第二光纤将激发光照射下比色皿流通池中液体样品产生的荧光 信号传送至光谱仪。
进一步的，在箱体内部还固定有蠕动泵13，取样器与比色皿流通池连通 的通路中串接蠕动泵。
进一步的，在箱体内还放置有微型计算机14，微型计算机与光谱仪连接。
进一步的，箱体上安装有拉杆15，箱体底部安装有万向轮16。
进一步的，在箱体内还可拆卸连接有供电电源17，供电电源分别与光谱 仪、激发光源、蠕动泵、微型计算机电性连接。
本发明还公开了采用所述***判别再生水与饮用水的方法，采用所述便 携式荧光光谱检测***分别对再生水、饮用水在单激发波长下检测荧光光谱 特征，根据再生水、饮用水荧光光谱特征中的荧光峰强度差异即可判别出再 生水与饮用水。
具体包括如下步骤：
(1)再生水、饮用水均是通过取样器采集，再通过蠕动泵流通到滤膜 处进行过滤后，再进入比色皿流通池；
(2)采用单激发光源照射比色皿流通池中的再生水/饮用水，光谱仪记 录再生水/饮用水的荧光光谱特征中的荧光峰强度，根据荧光峰强度，即可 判别出再生水与饮用水差异，所述单激发光源波长为280nm。
所述步骤(2)中光谱仪的发射波长范围是200-850nm。
所述步骤(2)中根据再生水的荧光光谱特征中荧光峰强度为饮用水荧 光峰强度的8-10倍来判别再生水与饮用水。参照图3所示，
所述步骤(1)中所采用的滤膜孔径为0.45μm。
本发明采用的卡扣、卡接、可拆卸连接采用现有技术任何一种形式即可， 这部分是现有技术，故不在过多阐述了。采用的光谱仪型号可以为 FLAME-S-UV-VIS-ES，微型计算机可采用市售的IPPC-XRCZ-121型号的计算 机。
采用本发明的***和方法用来判别再生水与饮用水，相较于采用总氮、 总有机碳、PH、电导率等指标进行判断时，采用的检测结构少，检测时间快 速，本发明因为采用的是根据荧光峰强度判断出是再生水还是饮用水，所以 结果更为准确，好判断；而采用现有技术中三维荧光光谱检测，存在开机时 间长、机器笨重，工作步骤繁琐，功耗大，测量条件要求高等缺陷，不适于 现场、快速检测的需要，采用本发明***和方法对再生水和饮用水进行判别， 能够解决三维荧光光谱检测的上述缺陷，并且检测结果和现有技术是一致 的，使检测再生水、饮用水时不受工作环境的限制。
实施例二：本发明提供的一种便携式荧光光谱检测***，包括箱体，盖 合在箱体上的箱盖，箱盖一侧与箱体通过合页连接，相对的另一侧通过卡扣 与箱体连接，在箱体内部卡接有取样器，在箱体内部还固定有通过液体管与 取样器连通的比色皿流通池，在取样器与比色皿流通池连通的通路中还固定 有滤膜，在箱体内部还固定有光谱仪、激发光源、第一光纤、第二光纤，激 发光源通过第一光纤将激发光传送至比色皿流通池内；第二光纤将激发光照 射下比色皿流通池中液体样品产生的荧光信号传送至光谱仪。
进一步的，在箱体内部还固定有蠕动泵，取样器与比色皿流通池连通的 通路中串接蠕动泵。
进一步的，在箱体内还放置有微型计算机，微型计算机与光谱仪连接。
进一步的，箱体上安装有拉杆，箱体底部安装有万向轮。
进一步的，在箱体内还可拆卸连接有供电电源，供电电源分别与光谱仪、 激发光源、蠕动泵、微型计算机电性连接。
本发明还公开了采用所述***判别再生水与饮用水的方法，采用所述便 携式荧光光谱检测***分别对再生水、饮用水在单激发波长下检测荧光光谱 特征，根据再生水、饮用水荧光光谱特征中的荧光峰强度差异即可判别出再 生水与饮用水。
具体包括如下步骤：
(1)再生水、饮用水均是通过取样器采集，再通过蠕动泵流通到滤膜 处进行过滤后，再进入比色皿流通池；
(2)采用单激发光源照射比色皿流通池中的再生水/饮用水，光谱仪记 录再生水/饮用水的荧光光谱特征中的荧光峰强度，根据荧光峰强度，即可 判别出再生水与饮用水差异，所述单激发光源波长为310nm。
所述步骤(2)中光谱仪的发射波长范围是200-850nm。
所述步骤(2)中根据再生水的荧光光谱特征中荧光峰强度为饮用水荧 光峰强度的8-10倍来判别再生水与饮用水。参照图4所示，
所述步骤(1)中所采用的滤膜孔径为0.45μm。
实施例三：本发明提供的一种便携式荧光光谱检测***，包括箱体，盖 合在箱体上的箱盖，箱盖一侧与箱体通过合页连接，相对的另一侧通过卡扣 与箱体连接，在箱体内部卡接有取样器，在箱体内部还固定有通过液体管与 取样器连通的比色皿流通池，在取样器与比色皿流通池连通的通路中还固定 有滤膜，在箱体内部还固定有光谱仪、激发光源、第一光纤、第二光纤，激 发光源通过第一光纤将激发光传送至比色皿流通池内；第二光纤将激发光照 射下比色皿流通池中液体样品产生的荧光信号传送至光谱仪。
进一步的，在箱体内部还固定有蠕动泵，取样器与比色皿流通池连通的 通路中串接蠕动泵。
进一步的，在箱体内还放置有微型计算机，微型计算机与光谱仪连接。
进一步的，箱体上安装有拉杆，箱体底部安装有万向轮。
进一步的，在箱体内还可拆卸连接有供电电源，供电电源分别与光谱仪、 激发光源、蠕动泵、微型计算机电性连接。
本发明还公开了采用所述***判别再生水与饮用水的方法，采用所述便 携式荧光光谱检测***分别对再生水、饮用水在单激发波长下检测荧光光谱 特征，根据再生水、饮用水荧光光谱特征中的荧光峰强度差异即可判别出再 生水与饮用水。
具体包括如下步骤：
(1)再生水、饮用水均是通过取样器采集，再通过蠕动泵流通到滤膜 处进行过滤后，再进入比色皿流通池；
(2)采用单激发光源照射比色皿流通池中的再生水/饮用水，光谱仪记 录再生水/饮用水的荧光光谱特征中的荧光峰强度，根据荧光峰强度，即可 判别出再生水与饮用水差异，所述单激发光源波长为405nm。
所述步骤(2)中光谱仪的发射波长范围是200-850nm。
所述步骤(2)中根据再生水的荧光光谱特征中荧光峰强度为饮用水荧 光峰强度的8-10倍来判别再生水与饮用水。参照图5所示.
所述步骤(1)中所采用的滤膜孔径为0.45μm。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本 领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和 原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护 范围之内。

Claims (10)

1.一种便携式荧光光谱检测***，其特征在于，该***包括箱体(1)，盖合在箱体上的箱盖(2)，箱盖一侧与箱体通过合页(3)连接，相对的另一侧通过卡扣(4)与箱体连接，在箱体内部卡接有取样器(5)，在箱体内部还固定有通过液体管(6)与取样器连通的比色皿流通池(7)，在取样器与比色皿流通池连通的通路中还固定有滤膜(8)，在箱体内部还固定有光谱仪(9)、激发光源(10)、第一光纤(11)、第二光纤(12)，激发光源通过第一光纤将激发光传送至比色皿流通池内；第二光纤将激发光照射下比色皿流通池中液体样品产生的荧光信号传送至光谱仪。
2.根据权利要求1所述的便携式荧光光谱检测***，其特征在于，在箱体内部还固定有蠕动泵(13)，取样器与比色皿流通池连通的通路中串接蠕动泵。
3.根据权利要求1所述的便携式荧光光谱检测***，其特征在于，在箱体内还放置有微型计算机(14)，微型计算机与光谱仪连接。
4.根据权利要求1所述的便携式荧光光谱检测***，其特征在于，箱体上安装有拉杆(15)，箱体底部安装有万向轮(16)。
5.根据权利要求1-3任意一项所述的便携式荧光光谱检测***，其特征在于，在箱体内还可拆卸连接有供电电源(17)，供电电源分别与光谱仪、激发光源、蠕动泵、微型计算机电性连接。
6.一种利用权利要求1-4任一项所述的***判别再生水与饮用水的方法，其特征在于，采用所述便携式荧光光谱检测***分别对再生水、饮用水在单激发波长下检测荧光光谱特征，根据再生水、饮用水荧光光谱特征中的荧光峰强度差异即可判别出再生水与饮用水。
7.根据权利要求6所述的判别再生水与饮用水的方法，其特征在于，该方法具体包括如下步骤：
(1)再生水、饮用水均是通过取样器采集，再通过蠕动泵流通到滤膜处进行过滤后，再进入比色皿流通池；
(2)采用单激发光源照射比色皿流通池中的再生水/饮用水，光谱仪记录再生水/饮用水的荧光光谱特征中的荧光峰强度，根据特征荧光峰强度差异，即可判别出再生水与饮用水，所述单激发光源波长为280nm、310nm、405nm中任意一种。
8.根据权利要求7所述的判别再生水与饮用水的方法，其特征在于，所述步骤(1)中所采用的滤膜孔径为0.45μm。
9.根据权利要求7所述的判别再生水与饮用水的方法，其特征在于，所述步骤(2)中光谱仪的发射波长范围是200-850nm。
10.根据权利要求7所述的判别再生水与饮用水的方法，其特征在于，所述步骤(2)中根据再生水的荧光光谱特征中荧光峰强度为饮用水荧光峰强度的8-10倍来判别再生水与饮用水。
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