近红外光谱法快速测定废水生化需氧量

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近红外分析仪原理

近红外分析仪原理
近红外分析仪是一种常用于化学和生物分析的仪器。

其工作原理基于近红外光波与待测样品之间的相互作用。

近红外光波具有较长的波长范围，通常在780纳米到2500纳米之间。

在近红外分析仪中，光源会产生一束宽频谱的近红外光，并通过光学元件将光引导至样品表面。

待测样品吸收、散射和透射了光的不同比例，这取决于样品的物理和化学性质。

近红外光经过样品后，会被光学检测器接收并转换成电信号。

这些电信号被放大和分析，然后与已知的标准样品或数据库进行比较。

通过这种比较，近红外分析仪可以确定待测样品中的化学组分和含量。

近红外分析仪的优点在于其非破坏性和快速分析的能力。

它可以在几秒钟内对样品进行分析，而不需要进行任何样品预处理或化学反应。

此外，近红外分析仪可以对不同类型的样品进行分析，包括固体、液体和气体。

尽管近红外分析仪有很多优点，但也存在一些限制。

例如，样品的颜色和透明度可能会影响光的吸收和透射，从而影响分析结果的准确性。

此外，仪器的性能和分析结果还受到光源、光学系统和检测器的质量影响。

总的来说，近红外分析仪是一种强大的分析工具，可用于各种领域的化学和生物分析。

其原理基于近红外光波与样品的相互作用，通过比较光谱数据可以确定样品的化学组成和含量。

生化需氧量(BOD)测定方法综述

第２０卷第２期２００４年４月中国环境监测ＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＭｏｎｉｔｏｒｉｎｇｉｎＣｈｉｎａＶ０１．２０Ｎｏ．２Ａｐｒ．２００４生化需氧量（ＢＯＤ）测定方法综述李国刚１，王德龙１（１．中国环境监测总站，北京１０００２９；２．天津市环境监测中心，天津３００１９１）摘要：分析评述了现阶段生化需氧量的实验室和快速测定方法的特点，指出了各类方法的影响因素、注意事项及应用范围。

关键词：生化需氧量；水质监测；快速测定中图分类号：Ｘ８３２文献标识码：Ｂ文章编号：１００２．６００２（２００４）０２—００５４—０４ＲｅｖｉｅｗｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｓｏｆＢｉｏｌｏｇｉｃａｌＯｘｙｇｅｎＤｅｍａｎｄ（ＢＯＤ）ＬＩＧｕｏ—ｇａｎｇ‘，ＷＡＮＧＤｅ－ｌｏｎ９２（１．ＣｈｉｎａＮａｔｉｏｎａｌＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＭｏｎｉｔｏｒｉｎｇＣｅｎｔｒｅ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００２９，Ｃｈｉｎａ；２．ＴｉａｎｊｉｎＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＭｏｎｉｔｏｒｉｎｇＣｅｎｔｒｅ，Ｔｉａｎｊｉｎ３００１９１，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＤｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｓｏｆＢｉｏｌｏｇｉｃａｌＯｘｙｇｅｎＤｅｍａｎｄ（ＢＯＤ）ｂｅｉｎｇｕｓｅｄｗｉｄｅｌｙｐｒｅｓｅｎｔｗｅｒｅｃｒｉｔｉｃａｌｌｙｒｅｖｉｅｗｅｄ．Ｔｈｅｉｎｆｌｕ—ｆａｃｔｏｒｓ，ｎｏｔｅｓａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｗｅｒｅａｌｓｏｉｎｄｉｃａｔｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＢｉｏｌｏｇｉｃａｌＯｘｙｇｅｎＤｅｍａｎｄ；ｗａｔｅｒｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ；ｆａｓｔｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ在水环境的各类污染物中耗氧污染物仍是当前影响水体水质的重要因素，其主要危害是消耗水中溶解氧，导致水质恶化。

在我国，各主要河流、湖泊中有机污染物（主要的耗氧污染物）超标的情况仍相当严重。

由于水中有机物的成分十分复杂，在现有技术装备和财力支持条件下，很难定量分析各种有机物的含量。

BOD生化需氧量测试的方法

生活污水与工业废水中含有大量各类有机物，当其污染水域后，这些有机物会再水体中分解消耗大量溶解氧，从而破坏水体中氧的平衡，使水质恶化，因缺氧造成鱼类及其它水生生物的死亡。

因此，BOD(Biochemical Oxygen Demand)即生化需氧量是衡量水体污染情况的重要指标。

BOD目前现行方法有两种：五天培养法和微生物电极快速测定法。

五天培养法需要配套专用生化培养箱使用，需要至少五天之后才能得到需要的数据；微生物膜快速测定法只需要培养微生物膜即可，一般来说只需24-48小时就可以培养好，测定时数据只需5-8分钟后就可以得出。

BOD生化需氧量测试的方法：1、五天培养法：JC-860、JC-870、JC-870H、JC-880、JC-890（注:都需配套专用生化培养箱使用）（1）水银压差：JC-870（需要注入水银观看刻度得出需要的数据）（2）无汞压差：JC-860、JC-870H、JC-880、JC-890（数显型，不需要接触水银，屏幕直接显示数据）2、微生物膜快速测定法：JC-50、JC-50A、JC-60A、JC-70A、JC-80B、JC-80D（1）性价比高、常用：JC-50、JC-50A（注:无需配套生化培养箱，标配培养盒）（2）流通式微生物测定：JC-60A、JC-70A（3）便携式、外出野外检测：JC-80B（4）在线式：JC-80D（安装在现场，实时监测BOD数值）★1、使用五天培养法仪器测定BOD，要用专用生化培养箱，不可用恒温恒湿箱代替。

★2、五天培养法客户需要准备试剂及培养箱；快速测定法不需要生化培养箱，只需要准备相关试剂即可。

青岛聚创环保集团有限公司（以下简称聚创环保）是一家集设计、研发、生产、销售、服务于一体的高新技术企业，坐落于美丽的滨海城市-青岛,目前已成功挂牌登陆新四板（股权简称：聚创环保股权代码：801400），企业专注于环境检测类仪器仪表，公司业务涉及到水环境、大气环境、土壤固废、工业环境、食品安全、生物仪器、实验室等几大领域，服务的客户群体包含环保系统、安监系统、科研院校、第三方检测、石油化工、金属冶炼等生产制造行业。

废水中生化需氧量的测定质量控制措施

废水中生化需氧量的测定质量控制措施储宏【摘要】工业化时代,工业企业林立,其往往会排放大量污水,导致水体环境被破坏.工业废水中的有机物在水体中氧化分解时,会消耗大量溶解于水体中的氧,从而诱发水体恶化,造成水生物死亡,因此强化废水中生化需氧量的测定质量控制十分重要.本文以乌鲁木齐为测定地点,分析了废水中生化需氧量的测定方法和测定质量控制措施,希望为改善乌鲁木齐水体环境提供依据.【期刊名称】《中国资源综合利用》【年(卷),期】2017(035)012【总页数】3页(P43-45)【关键词】废水;生化需氧量;测定质量;控制措施【作者】储宏【作者单位】新疆力源信德环境检测技术服务有限公司,乌鲁木齐 830000【正文语种】中文【中图分类】X832乌鲁木齐地处我国西北部，有“亚心之都”之称，而在工业化不断推进过程中，其水体环境遭受严重的破坏。

工业废水中的有机物导致地域水体氧含量急剧降低，因此，环境监测部门近些年对乌鲁木齐废水中生化需氧量测定十分关注。

水体有机物成分复杂，在进行生化需氧量测定时，人们必须采取可行的措施，为测定质量控制1 废水中生化需氧量的测定方法测定废水中生化需氧量主要采用稀释与接种法，该测定方法是将一定量的原水样或者稀释水样放置在密闭的培养容器中，然后在20℃左右的环境下连续培养五个昼夜，通过测定前后的DO浓度，从而确定废水中生化需氧量。

此外，由于废水中的有机物在进行氧化分解时往往需要的时间比较长，以20℃培养环境为例，若想保障废水中的有机物完全氧化分解，至少需要100 d。

为了缩短测定时间，往往会应用BOD5，近似表示DO浓度量，这样实际测得的结果只能达到完全分解的70%。

对于一些溶氧量高、有机物较少的废水，人们可以采用直接取样测定的方法，但是绝大多数废水的有机物含量比较高，人们必须通过稀释才能进行生化需氧量测定[1]。

通常情况下，废水中有机物浓度越高，其溶解耗氧量就越多，同时BOD5值也会更高。

浅谈生化需氧量(BOD)的测定

28江西化工2017年第6期浅谈生化需氧量（BOD)的测定邱桂香(宜春市环境监测站，江西宜春336000)摘要:生化需氧量(BOD)，是化学需氧量的一种，是在规定的条件下，微生物分解水中的某些可氧化的物质所消耗的溶解氧(DO)。

化学需氧量（COD),是在强酸及加热条件下，用重铬酸钾作为氧化剂所消耗氧化剂的量,以氧的m^L来表示。

B0D的分析方法包括稀释接种法与微生物传感器快速测定法。

关键词:生化需氧量监测引言水质生化需氧量过高会直接影响水质溶解氧的含量，间接影响水生生物，甚至引起水质发黑发臭。

废水依据BOD与COD的比值不同，可分为可生好与可生化性差的废水，可生化性不同的废水其处理方法亦不同。

一般B/C比大于0.3的为可生化性好的废水，为了准确判断废水的可生化性及判断水质是否达标排放及环境水质是否达标，须对生化需氧量进行测定。

1生化需氧量的测定1.1采样水样应充满并密封于瓶中，于〇- 4$保存。

1.2分析1.2.1稀释接种法(1) 适用范围本方法适用于B0D大于或等于2m^L,并且不超过6000m g/L的水样。

B0D大于6000m g/L的水样仍可用本方法，但由于稀释会造成误差，必需要求对测定结果做慎重的说明。

(2) 分析过程将水样注满培养瓶，塞好后应不透气将瓶置于恒温(20T：)条件下培养5天。

培养前后分别测定溶解氧浓度，由两者的差值及稀释倍数可算出每升水消耗掉氧的质量，即B0D5值。

(3) 注意事项由于多数水样中含有较多的有机物，因此在培养前需对水样进行稀释，以降低其浓度和保证有充足的溶解氧。

稀释的程度应使培养中所消耗的溶解氧大于 2m^L,而剩余的溶解氧在lm g/L以上。

为了保证水样稀释后有足够的溶解氧，稀释水通常要通人空气进行曝气，使稀释水中溶解氧接近饱和。

稀释水中还应加人一定量的无机营养盐和缓冲物质（磷酸盐类、钙、镁和铁盐等），以保证微生物生长的需要。

生化需氧量的测定方法

生化需氧量的测定方法生化需氧量（BOD）是指水中微生物在有氧条件下氧化有机物质所需的氧量。

BOD是水质的重要指标之一，用于评价水体中有机物的负荷和污染程度。

因此，测定水样的BOD对于监测和评估水体的污染程度具有重要意义。

生化需氧量的测定方法通常采用标准BOD5测试方法。

即在20C下用5天的时间测定水样中有机物质的生化需氧量。

以下是标准BOD5测试方法的步骤：1. 取样：首先需要获取采样水样，并尽量在采集后24小时内进行BOD测定，以保证水样的新鲜度和准确性。

2. 稀释：如果采样水样中悬浮物较多或浓度较大，需要先将水样稀释至适当的浓度范围内。

3. 培养液的配制：根据实验需求和水样特性，选择适当的培养液进行配制。

通常使用含有营养物质的培养液，以提供微生物所需的营养条件。

4. 上样：将处理好的水样和培养液混合，并注入标准BOD5测定瓶中。

5. 控制样：设置一个对照样，一般选择含有已知浓度的有机废水作为对照样，以验证实验的准确性。

6. 暗瓶：将测定瓶放置于暗处，避免光照影响水样中微生物的生长和氧化活动。

7. 保温：将测定瓶放置在20C的恒温培养箱中，保持恒温条件有利于微生物的正常生长和活性。

8. 氧化反应：在5天的时间内，微生物将水样中的有机物质氧化为二氧化碳和水，释放出相应的氧气。

9. 氧量测定：在测定时间结束后，使用溶解氧测定仪或其他氧量测定装置测定水样中的溶解氧量，并用对照样进行校准。

10. 数据处理：根据实验结果计算并比较水样的BOD值，评估水质的污染程度。

除了标准BOD5测试方法，还有一些快速测定生化需氧量的方法，如生物发光法、溶氧缺失法和电化学法。

生物发光法利用生物发光蛋白的特性，通过测定微生物氧化活性所产生的生物发光强度来快速测定BOD。

由于生物发光法具有快速、高灵敏度和实时性的特点，因此在实际监测中得到了广泛应用。

溶氧缺失法是一种通过测定水样中溶解氧消耗量来快速测定BOD的方法。

其原理是根据水样中溶解氧的消耗量和溶解氧的氧化当量来计算水样中的BOD值。

近红外透射和紫外吸光度法检测水质化学需氧量的研究

ｎｎ如图ｌ图２ｒ，和。
峰。将水样经过２４ｎ紫外光的照射，吸光度的大小可５ｍ从
收稿日期：０００—３２１９１，修订Ｅ期：００１一６ｔ２１Ｏ２基金项目：家自然科学基金项目（１７０７，６０７６）河北省科学技术研究与发展计划项日（０７９４，北省应用荩础研究计划重点基础研究１２６０Ｄ）河项目（０６５６和教育部高等学校科技创新工程重大项目培育基金项目（００５资助１９３２Ｄ）７８２）作者简介：吴国庆，１７９８年生，山大学信息科学与工程学院讲师燕
３０４
３０４０５０
０６８９３２７．４２６０７５６２４８．７７１０８３６９．６９１３８
２０４
２０６
３０６３０８
本文以邻苯二甲酸氢钾配制的标准液为实验对象，分别采用近红外透射法和紫外吸光度法采集标准液的近红外光谱
和紫外吸光度光谱，对光谱进行不同的预处理后运用偏最小
二乘法和线性回归建立红外透射光谱和紫外吸光度光谱下的
ＣＤ定量分析模型，Ｏ通过比较模型预测值和真值，分析近红
邻苯二甲酸氢钾配氍的Ｃ）（Ｄ值为１００ｍｇ・标准液，０Ｌ并
按比例稀释成５０￣４０ｍｇ・１的若干份溶液。Ｉ问＿
１３光谱采集．
分别采集标准溶液的近红外光谱和紫外光谱，近红外光谱范倒为１Ｏ～４００ｃ，紫外光谱范围为１５３０２ＯＯ０ｍ９～４

近红外光谱分析仪的使用分析仪操作规程

近红外光谱分析仪的使用分析仪操作规程近红外光谱分析仪是利用气体或液体对红外线进行选择性吸取的原理制成的一种分析仪表，它具有灵敏度高反应速度快分析范围宽选择性好抗干扰本领强等特点，被广泛应近红外光谱分析仪是利用气体或液体对红外线进行选择性吸取的原理制成的一种分析仪表，它具有灵敏度高反应速度快分析范围宽选择性好抗干扰本领强等特点，被广泛应用于石油化工冶金等工业生产中。

近红外光谱分析仪的光源是接受上下两个电极的方法，通上电流，电极之间就形成一个火花式光谱仪光源。

在这火花式光谱仪光源中，电极之间空气或其他气体一般处于大气压力。

因此放电是在充有气体的电极之间发生，是依靠电极间流过的电流使气体发光，是建立在气体放电的基础上。

低压火花以及控波型光谱分析仪光源是在电容电场作用下，接受掌控气氛中放电；火花光谱分析仪光源是在直流电场作用下，淡薄掌控气氛中放电；等离子体火花式光谱仪光源是在射频电磁场作用下掌控气氛中放电（电极之间的电压以及电流的关系不遵守欧姆定律的）。

光谱分析仪光源的作用是将待测元素变成气体状态，而后激发成光谱，依据该元素谱线强度转换成光电流，由计算机掌控的测光系统按谱线的强度换算成元素的含量。

光源作用的这种动态过程，就是将样品由固态变成气态，其中一部份元素激发而发射光谱，而这些气态的样品又不断地向四周扩散，分析间隙的气态样品也在不断更新，以求达到一个动态平衡，当火花光谱分析仪光源激发确定时间后，蒸气云中待测元素浓度增大，只有蒸气云中浓度充分大，才能得到大的光电信号。

近红外光谱分析仪是否稳定正常地运行，直接影响到仪器测定数据的好坏，假如气路中有水珠、机械杂物杂屑等都会造成气流不稳定，因此，对气体掌控系统要常常进行检查和维护。

首先要做试验，打开掌控系统的电源开关，使电磁阀处于工作状态，然后开启气瓶及减压阀，使气体压力指示在额定值上，然后关闭气瓶，察看减压阀上的压力表指针，应在几个小时内没有下降或下降很少，否则气路中有漏气现象，需要检查和排出。

近红外光谱法同时测定废水中化学需氧量和生化需氧量

新材料与新技术化工设计通讯New Material and New TechnologyChemical Engineering Design Communications第45卷第5期2019年5月水是生命之源，无论是正常的生产活动，还是人体最基本的生存需要，都无法离开水资源。

而目前随着工业化以及环保思维等各方面的变化，人们对于洁净水源的需求以及对于水体再利用程度的提高和污染度的降低较之以往都显得更为迫切。

在这种情况下，污水与废水的排放和处理就显得十分重要。

而要想对这些污水废水进行精细化处理，那么就必须要对其具体的污染程度有一个衡量，再根据其污染程度采取不同的处理措施，如此方能真正高效准确地对废污水进行处理。

本文主要对利用近红外光谱法同时测定废水中相关指标含量等进行了分析。

1 近红外光谱法优缺点比较分析1.1 近红外光谱法测定优势无论是化学需氧量（COD）还是生化需氧量（BOD），都是衡量水体污染度的重要指标，在进行废污水处理时对这两种指标进行测定就变得十分重要。

目前对这两种污染指标我国已经衍生出了多种多样的测定方法。

而在多种方法的对比之中，相较于传统的测量方式，近红外光谱法则在二次污染性，处理便捷性，耗时情况，在线实用性等方面都具有明显的优势。

首先，就二次污染性来说，若是采取传统的方式对COD 或者BOD 进行测量，必然会对水体产生二次的污染。

而若是采取近红外光谱法则无需有此担忧，该种方式具有无污染性，不会对水体产生二次污染。

其次，除了污染性之外，近红外光谱法的测定优势还体现在其便捷性之上，也就是若运用该种方法，其便利性能够得到进一步的提升，因为在传统的测定方法中都需要对相应的水体样品进行预处理，无法直接进行测量，而预处理的步骤又相对较为繁琐，使测定变得更为麻烦。

而在近红外光谱法中，样品是可以直接使用的，无前处理步骤，极大地提高了其便捷性，并且其便捷性，除了体现在预处理方面，在整个检测流程当中也是有所体现的，其整体的流程步骤相对于传统的测量方法来说还是相对简单的。

浅谈水质五日生化需氧量测定及在实际应用中的几点体会

浅谈水质五日生化需氧量测定及在实际应用中的几点体会五日生化需氧量（BOD5）是衡量水质中有机物质污染程度的一个重要指标，对水质监测工作、水环境有机污染的判定及有效控制均有重要的意义。

文章简单介绍了目前几种主要的BOD5的测定方法，重点介绍了各方法的使用原理，并对每种测定方法的适用范围、影响因素及应用中应注意的事项谈自己的看法。

标签：水质；五日生化需氧量；测定1 前言生活污水以及工业废水进入水域后之所以会对水域造成污染，是因为废水中含有大量的有机质，并且有机质进行氧化分解时会消耗水质中大量的溶解氧（DO），使得水体中的氧平衡遭到破坏，造成水体中的一些好氧型水生生物因缺氧而死亡，水质遭到破坏。

但是，水体中的有机物往往是复杂多样的，不可能对其进行一一测定，因此，人们采用一种间接的方法来进行测定，通过测定一定条件下有机质消耗溶解氧的含量来反映水体的污染程度，包括生化需氧量（BOD）以及化学需氧量（COD）等多项指标。

生化需氧量指的是微生物（包括细菌和酶）在进行生命代谢过程中分解水中的有机质所消耗的溶解氧含量（mg/L）。

微生物的这种代谢过程实际上是一个生物化学反应过程，包括碳化和硝化两个阶段，碳化过程是微生物氧化有机质中的碳和氢的过程，而硝化过程则是将含氮有机物及氨氧化成硝酸盐或亚硝酸盐的过程。

通常来说，水样经过长达5天的微生物氧化后，其耗氧量可达到完全氧化分解所需氧量的十分之七。

因此，国际上均采用在一定条件下培养5天的水样来进行生化需氧量的测定。

由于五日生化需氧量（BOD5）能相对反映出水体中可被微生物氧化的有机质的污染程度，因而在水质监测、水环境的功能评价以及有机污染的有效控制等方面都有相当重要的意义。

2 BOD5的测定方法及其在实际应用中体会目前，我国测定水质中五日生化需要量的方法主要有传统的标准稀释法以及一些快速测定的方法如微生物电极法、活性污泥曝气降解法、生物反应器法、分光光度法、近红外光谱法等。

红外光谱技术在环境监测中的应用研究

红外光谱技术在环境监测中的应用研究发表时间：2021-01-05T15:22:18.143Z 来源：《科学与技术》2020年27期作者：赵赫[导读] 在对环境进行监测时，传统的化学分析法需要使用非常多的化学试剂，而且部分试剂还存在较大的毒赵赫徐州市新沂生态环境局江苏新沂 221400摘要：在对环境进行监测时，传统的化学分析法需要使用非常多的化学试剂，而且部分试剂还存在较大的毒性，处理不好会对环境造成污染，并且整个分析的用时较长，不能够满足目前快速检测，绿色环保的要求。

而当下的红外光谱技术凭借其方便高效、成本低以及不使用化学试剂等优点，在多个领域得到了广泛的应用，而本文则针对红外光谱技术在环境检测中的应用进行相关分析。

关键词：环境监测；红外光谱；应用0引言红外光谱根据波长的不一样可以分为近红外区、中红外区以及远红外区。

近红外区主要对 C-H及 N-H 键等的倍频或者组频的吸收情况进行研究，但这个波长范围内吸收峰的强度较弱，因此主要应用于分析有机官能团。

中红外区的吸收峰较强，多数的有机化合物以及无机化合物的极品吸收都集中在这个区域，因此主要用做分析有机分子结构以及样品成分。

远红外区则用做对金属有机物以及无机矿物进行分析。

因此，通过对红外光谱的合理利用，能够对各种各样的物质进行检测。

1红外光谱技术在环境监测中的应用1.1大气监测傅里叶变换红外光谱技术因其信噪比与光谱分辨率较高，并且具有宽谱带信息的特点，因此在环境科学实时在线分析上优势明显，在多个方面上都有所应用，具体如下：（1）利用反射式傅里叶变换红外光谱，对某地区的 CO2、CH4、N2O 和 CO 四种温室气体的浓度变化规律进行研究，经过分析，经检测，四种温室气体的浓度分别为0.98 mg/m3、3.57×10-3 mg/m3、3.93×10-3 mg/m3、6.25×10-3 mg/m3。

而反射式怀特池傅里叶变换红外光谱法能够对空气中的O3、C2H2、C2H6进行定量分析。

污水化学需氧量近红外光谱分析的波段选择

法是一种基于ＰＳ模型的有效波段筛选方法ｑＬ本文建立了参数可变的ＭＬＷＰＳ平台，并应用于污水ＣＤ近红外光谱分析的波段选择Ｏ
型，筛选出最优波段该方法的参数包括起点波长的
编号（）采用波长点的个数（即窗口内光谱数Ｂ、Ｎ，
据点的个数）ＰＳ因子数（）和ＬＦ对于不同的Ｂ和
１实验与方法
１１实验材料、器和测量方法．仪
Ｎ，所得到的窗口是不同的，同窗口的最优Ｆ不通
常也是不同的如果窗口的Ｂ固定，Ｎ可以从１变的波长点数）根据预（，测效果可以筛选出Ｂ对应的局部最优模型，同时
《．暨南大学光电信息与传感技术广东普通高校重点实验室．东广州５０３；．暨南大学信息科学技术学院。东广州５０３３１广１６２２广１６２：．广
摘
要：采用近红外透射光谱和移动窗口偏最小二乘（ＭＷＰＳ方法，立污水化学需氧量Ｌ）建
第３期
陈维维，：等污水化学需氧量近红外光谱分析的波段选择
３１７
代表性，本文的实际参数设置如下：Ｂ为ｌ１５，一００Ｎ为１续到１０从ｌＯ到１５连０，１００有间隔ｌ于０对任意的Ｂ和Ｎ的组合，共有１４９个窗口对于每４７５个窗口，ＬＰＳ因子数（）Ｆ设置为ｌ３，～０根据预测效果，分别得到对应于ＢＮ的局部最优模型（、分别参２结果与讨论见图２图３和全局最优模型全局最优模型的起点、）２ｎ采６对图１８个污水样品的近红外光谱全体样品波长为８０ｍ，用波长点的个数Ｎ为１，应波为１段为短波近红外区的８０～５ｎＰＳ因子数、２８０ｍ，Ｌ被随机划分为定标集和预测集，定标集、预测集的ＭＳＰＲ３２．ｍｒ、．６样品数分别为５，１定标集ＣＤ范围为５ＲＥ、Ｐ分别为ｌ、５５／Ｌ０９８表１把全０３Ｏ２— 从３２ｒＬ均值、８ｍ，／标准偏差分别为２００９．（ｒ局最优模型和全谱模型的预测效果进行了对比，３．、７７ｍ／表１可见，基于８０～５ｒ的最优模型的预测效２８０ｍｉＬ，）预测集ＣＤ范围为５３２ｒＬ均值、Ｏ５— ８ｍ，／标准果明显优于全谱模型，并且采用的波长点个数远远偏差分别为２１３９．（／Ｌ．３．，７８ｍｒ）优于全谱波长的个数，大大降低模型的复杂性此外，对应于ＢＮ的局部最优模型提供了更多的选、择，上述诸模型为设计各种类型的专用近红外光谱仪提供了有价值的参考．

红外法快速测定水和废水中石油类的方法探讨

红外法快速测定水和废水中石油类的方法探讨【摘要】本文主要探讨了红外法在水和废水中石油类快速测定的方法。

在背景介绍了石油类在水和废水中的危害，研究目的是探讨红外法在这一领域的应用。

在首先介绍了红外法的原理，然后详细讨论了红外法在水和废水中石油类检测中的应用和优势。

接着深入探讨了红外法快速测定水和废水中石油类的方法，同时也指出了红外法的局限性。

在对文章进行了总结，强调了红外法在水质监测中的重要性，并展望了未来在这一领域的研究方向。

通过本文的研究，可以为水和废水中石油类的快速检测提供参考和借鉴。

【关键词】红外法、水、废水、石油类、快速测定、方法探讨、原理、应用、优势、局限性、总结、展望1. 引言1.1 背景介绍水是人类生活中必不可少的资源，而水质的监测与保护也是当前环境保护工作的重要内容。

作为水中常见的有机污染物之一，石油类物质对水体的污染造成了严重的危害。

目前，快速准确地测定水和废水中的石油类物质的方法成为了环境监测领域的热点研究之一。

本文将就红外法在水和废水中石油类检测中的应用进行探讨，并分析红外法的优势、方法探讨以及局限性，旨在为环境监测工作提供新的思路和方法。

1.2 研究目的本研究旨在探讨红外法在快速测定水和废水中石油类的应用及方法，并对其优势和局限性进行分析和讨论。

通过本研究，我们希望能够深入了解红外法的原理，探讨其在水和废水中石油类检测中的实际应用效果，为环境监测和治理提供新的技术手段和方法。

我们也希望通过本研究可以为相关领域的研究工作和实践提供一定的参考和借鉴，促进水质监测技术的发展和进步，为保护水资源和环境做出更大的贡献。

通过本研究的展望，我们希望能够激发更多研究者对红外法在水质监测领域的关注和探索，推动相关领域的科研工作不断取得新的突破和进展。

2. 正文2.1 红外法的原理红外法的原理是利用红外光谱仪器来检测分子振动和转动所产生的吸收和散射光谱信息，实现对样品成分的分析和检测。

红外光谱是在可见光和微波波长之间的一段光谱区域，常见的有近红外、中红外和远红外三个区域。

在线近红外光谱快速测定废水厌氧发酵过程中底物和液相产物浓度变化

在线近红外光谱快速测定废水厌氧发酵过程中底物及液相产物浓度变化在废水厌氧生物处理过程中, 有机物经酸性发酵转变为简单的可溶性有机物, 再进一步降解为短链脂肪酸(如乙酸、丙酸和丁酸), 因为这些酸在常压下易挥发, 所以统称为挥发性脂肪酸(VFA). VFA 是一种很重要的厌氧发酵中间产物, 容易被甲烷菌利用转化为甲烷和二氧化碳, 但在高浓度下会对甲烷菌产生抑制作用. 因此通过监测废水厌氧发酵过程中VFA 的变化情况, 可以很好地了解有机物质的降解过程以及甲烷菌的活性和系统的运行情况[1~3]. 因此, 建立灵敏、快速的VFA 分析方法对于厌氧反应器运行过程的调控具有重要意义.传统的VFA 测定方法主要有比色法、柱色谱法、纸色谱法、滴定法以及目前常用的气相色谱法. 然而这些方法都存在一定局限性, 如比色法只能测单个酸, 柱色谱法和纸色谱法分离时间长、准确度低、重现性差, 滴定法只能测定混合酸, 气相色谱法则需进行加酸酸化、过滤预处理[1,3].近红外光谱技术(NIR)是近年来迅速发展起来的一种高新分析技术, 具有简便、快速、低成本、无污染、对样品无破坏性以及可实现多组分同时测定等优点, 被广泛应用于食品、纺织、制药、石油、化工、酿酒等行业的质量监测、控制和相关研究[4~7]. 近红外光是一种波长在780~2526 nm 范围内的电磁波, 近红外光谱是由于分子振动的非谐振性使分子振动从基态向高能级跃迁时产生的,主要反映C—H, O—H, N—H, S—H 等化学键的信息[8]. 通过近红外光谱分析法能够快速测定绝大多数种类的化合物及其混合物, 检测方式多样, 并且能实现对几乎所有物态的有机样品的测定.在水溶液体系的近红外光谱定量分析中, 水的近红外吸收远远大于其他待测物质的吸收[9], 且光谱中常常含有由于光散射和光程不同等原因造成的系统变化信息以及与待测品质不相关的其他组分的干扰信息等. 这些干扰信息会显著降低近红外光谱的分析的精度[10]. 因此, 在进行水溶液近红外定量分析前, 必须扣除干扰信息. 求导计算是一种较常用的信号处理方法, 但随着求导阶数的增加, 信噪比迅速下降, 往往使得求导信号分辨率较差[10]. 正交信号处理(OSC)技术[11]是另外一种用于扣除近红外光谱中的与浓度无关的系统干扰的有效方法. OSC 的核心思想是在建立原始测量数据(光谱) X 与待测信息(浓度)Y 之间的校正模型之前, 最大限度地删除与Y 无关的X 信息, 这一部分的X 信息被认为是光谱系统干扰.本文报道利用近红外光谱技术对废水厌氧发酵处理过程进行分析监测, 并采用正交信号处理技术建立厌氧发酵过程中蔗糖和挥发性脂肪酸浓度的校正模型, 进而对废水厌氧发酵过程中液相各组分的浓度变化进行了快速、准确的测定.1 材料及方法1.1 发酵罐运行厌氧发酵过程采用五联发酵罐运行, 反应器有效容积2 L, 温度30℃, 接种污泥取自某生物化学股份有限公司处理柠檬酸废水的UASB 反应器. 底物为蔗糖, 浓度分别为5, 7.5, 10, 15, 20 g/L, 按一定时间间隔取样测定液相和气相产物浓度, 共取样105个.1.2 样本化学成分测定挥发性脂肪酸(VFA)和醇的浓度采用气相色谱仪测定. 该仪器带一个火焰离子化检测器和一套自动进样系统, 色谱柱为30 m ×0.25 mm×0.25 μm 的熔融硅胶毛细管色谱柱(DB-FFAP). 总挥发性脂肪酸(TVFA)浓度为VFA 各组分浓度的总和.蔗糖采用蒽酮法进行测定, 先将样品在12000r/min 条件下离心5 min, 然后取上层清液2.0 mL, 加5.0 mL 蒽酮试剂, 搅拌摇匀后水浴煮沸10 min, 取出冷却至室温, 在620 nm 处测定其吸光度, 根据标准曲线计算水样中糖的浓度.1.3 近红外光谱测定实验采用LT工业公司在线近红外光谱仪采集液体样本近红外光谱, 光谱监测系统参数为: 测量波长范围1100-2400nm, 扫描次数:5次/秒,, 每个样品平行测定两次光谱.1.4 数据处理采用LT化学计量软件进行计算. 采用了一种类似PCA/PLS 的解决途径.在NIRALS 迭代算法中, 权重矢量w 可以被任意修改以适应需满足的条件: OSC 除了在计算w 时需满足的条件( t = Xw, Y′t = 0 )与PLS 不一样以外, 其他步骤都与PLS 相同. 具体算法如下:在对原始数据进行处理时, OSC 可以保证所滤除的光谱信息尽可能同待测信息(比如浓度等)无关, 这使得OSC 的预处理具有传统方法无法比拟的优越性.本文采用预测集的均方根误差( RMSEP )值以及相关系数r2 做为模型判断依据:2 结果与讨论2.1 液相产物形成各发酵罐液相产物中VFA 浓度的变化如图1 所示. 在加入底物15 h 后, 各发酵罐内液相产物的浓度均增长缓慢, 而且 1 号和2 号发酵罐还出现产物浓度降低的情况. 从图中还可以看出, 随着底物浓度的增高, 液相产物的浓度也相应增高.2.2 近红外谱图分析105 个样品的近红外谱图如图2 所示. 主要的吸收峰为1650nm左右的吸收—OH 伸缩振动一级倍频. 1250nm 区域对应C—H 伸缩振动的一级倍频吸收, 1100nm对应C—H 伸缩振动的二级倍频吸收, 在数据处理过程中, 采用1100-1700nm范围进行建模预测.2.3 校正模型的建立共有105 个样品, 选取其中74 组样品对应的数据作为校正集, 剩余31 组数据作为预测集. 对校正集中的74 个出水样品, 用正交信号校正偏最小二乘法分别建立液相各组分的定量分析模型. 对底物蔗糖以及VFA 各组分底物蔗糖以及VFA 各组分乙酸、丙酸、丁酸以及乙醇的建模统计结果如图3 所示. 图3 显示了校正集中各样品值的化学方法测定值与经OSC 处理后回归预测值的相关性, 其相关系数为0.911~0.966. 由图中可以看出, 这74 个出水样品的近红外光谱预测值与其化学测定值基本一致, 说明建立的底物蔗糖以及VFA 各组分近红外光谱的数学模型具有较好的预测效果. 因此, 采用近红外光谱分析技术能够实现对厌氧发酵过程中液相产物含量的快速预测.2.4 预测结果使用校正集中建立的各定量分析模型, 分别对预测集中的31 个样品进行分析预测, 并比较了经原始光谱、一阶导数和OSC 方法等预处理方法处理后的预测结果, 如表 1 所示. 可以看出, 采用OSC 方法对于各组分都能得到比较好的预测结果, 并且PLS主因子数减少, 说明OSC 校正算法确实有效扣除了原光谱集中与浓度值无关的广义噪声信息, 使得模型变得简洁, 拟合能力更强. 在使用较少的主因子数情况下, 模型的预测能力反而得到加强, 不仅在一定程度上提高了校正模型的相关系数和预测性能, 而且降低了RMSEP 值, 这是评价一个模型好坏的一个重要标准. 由此可见, 与传统的其他预处理方法相比,OSC 法具有独特的优势, 能更有效地扣除水溶液近红外光谱中的主要干扰信息, 从而显著提高定量模型的预测精度.3 结论本文主要利用近红外光谱技术对废水厌氧发酵处理过程进行了监测分析, 建立了厌氧发酵过程中蔗糖和挥发性脂肪酸浓度的预测模型. 然而在水溶液的近红外光谱分析中, 待测物质的吸收谱信息总是被淹没于水的吸收谱中, 而且噪音及与浓度无关的光谱系统干扰也会对定量分析结果造成较大的影响. 为解决这一问题, 采用OSC 算法扣除与浓度无关的背景信息, 对厌氧发酵罐出水样品的近红外光谱进行了处理, 实现了对蔗糖以及VFA 各组分浓度的快速准确预测, 预测集中的预测浓度与实测浓度的相关系数分别达到了0.930, 0.960, 0.900, 0.953 和0.951. 这表明近红外方法可用于厌氧发酵过程中液相各组分的快速测定, 在厌氧发酵过程的现场监测方面具有良好的应用前景.。

近红外光谱法检测炼化污水中COD含量

近红外光谱法检测炼化污水中COD含量发布时间：2021-11-04T06:19:12.197Z 来源：《中国科技人才》2021年第21期作者：白雪[导读] 所以本文参考《水污染源在线监测系统运行技术规范》中的要求进行结果分析与评价。

中国石油天然气股份有限公司乌鲁木齐石化分公司研究院新疆乌鲁木齐 830019摘要：近红外光谱技术具有快速高效、不破坏样品、不消耗化学试剂、无污染等优点。

本文通过近红外光谱技术对炼化污水COD含量进行检测，并将结果与国标重铬酸盐法检测结果进行比较，结果表明近红外光谱法测定污水COD含量结果准确可信。

关键词：近红外光谱重铬酸盐法 COD 炼化污水在水质监测过程中，常采用综合性指标表征有机污染程度。

化学需氧量（COD）是最重要的指标之一。

目前国内外测定COD指标的方法主要有重铬酸钾法、库伦法和比色法，而这些分析方法需要使用各类化学试剂,部分试剂具有毒性,可能对环境和分析人员产生不良影响,且分析时间较长,无法满足当前监测快速的需求。

近年来，近红外光谱分析技术迅速发展，利用该技术分析样品具有快速高效、不破坏样品、不消耗化学试剂、无污染、便于在线分析等优点，因此在诸多领域得到了广泛应用[1]。

本文以炼化污水为研究对象，对其COD含量采用近红外光谱进行分析测定，并与标准方法测定结果进行比较。

因为近红外光谱法可应用于废水COD在线监测过程，所以本文参考《水污染源在线监测系统运行技术规范》中的要求进行结果分析与评价。

1近红外光谱技术测定污水中COD的原理红外光谱根据波长的不一样可以分为近红外区、中红外区以及远红外区。

近红外光是指波长范围为700-2526nm的电磁波。

在近红外光谱区主要对C-H 、N-H、0-H键等的倍频或者组频的吸收情况进行研究，几乎所有有机物的主要结构和组成都可以在它们的近红外光谱中找到信号且谱图稳定[2]。

通过对污水样品的近红外光谱简单预处理后与其COD的标准值进行关联，建立测定模型，既可使用近红外光谱技术对污水中COD含量进行检测。

近红外光谱技术在水质监测中的应用

近红外光谱技术在水质监测中的应用谢志刚;牟丽艳;廖诗佳【摘要】近红外光谱技术(NIRS)可通过建立校正模型实现对未知样品的定性或定量分析,在废水总氮、总磷的快速分析和废水综合指标BOD、COD、pH监测分析中,都能获得理想的结果,与国标法具有较高的相关性.综述了近红外光谱分析技术的特点及其在水质监测领域的应用,展望了近红外光谱分析技术在水质监测领域的广阔前景和研究领域.【期刊名称】《贵州农业科学》【年(卷),期】2013(041)008【总页数】4页(P212-215)【关键词】近红外光谱;水质监测【作者】谢志刚;牟丽艳;廖诗佳【作者单位】重庆文理学院材料与化工学院,重庆402160;四川省天全县华英中学,四川天全625501;重庆市永川区粮油质量检测站,重庆402160【正文语种】中文【中图分类】X132;O657.3美国材料测试协会（American Society for Testing Materials，ASTM）定义，近红外光谱区（Near－Infrared Spectroscopy，NIRS）是指波长在780～2 526nm的电磁波。

在近红外光波长范围内，特定的成分（如脂肪、蛋白质、水分等）均有其相应的特征吸收波长并且符合比尔定律。

因此，可通过测定样品对某一特殊波长光的吸收值计算对应成分的百分含量（聚集度）。

近红外光谱分析技术是利用有机化学物质在近红外光谱区的光学特性快速检测样品中一种或几种化学成分含量的新技术，是20世纪90年代以来发展最快、最引人注目的光谱分析技术，已在农业、食品、医药、石油化工等领域有了广泛的应用。

有机污染物是水体主要污染物之一，是环境监测的重要指标。

传统的分析方法大多存在分析时间长、操作繁琐以及消耗大量化学试剂造成二次污染等缺点，无法满足常规监测的需要。

近红外光谱技术可以解决现有分析方法的不足，在环境监测领域尤其是有机污染物的监测展示了其广阔的应用前景，并取得良好的社会效益和经济效益。