تحليل جودة المياه باستخدام مقياس الطيف الضوئي

مبدأ تحليل جودة المياه الطيفية هو قياس البيانات الطيفية لعينات المياه داخل نطاق الطول الموجى للضوء فوق البنفسجي إلى المرئي ، وتحليل الخصائص الطيفية للامتصاص بناءً على نماذج خوارزمية دقيقة. يمكنه قياس معايير جودة المياه المختلفة في وقت واحد مثل TOC ، وسمك القد ، ولي ، واللون ، والتعكر ، وما إلى ذلك.

مبدأ تحليل نوعية المياه الطيفية هو قياس البيانات الطيفية لعينة المياه داخل نطاق الطول الموجى للضوء المرئي والأشعة فوق البنفسجية. بناءً على نماذج خوارزمية دقيقة ، يتم تحليل الخصائص الطيفية للامتصاص ، ويمكن قياس مختلف معايير جودة المياه مثل TOC ، و COD ، و ange ، و color ، و تعكر في وقت واحد. يكمن جوهر مبدأ تنفيذها في حقيقة أن عوامل المكونات المختلفة لها خصائص امتصاص مختلفة في نطاقات طول موجي مختلفة. على سبيل المثال ، يحدث امتصاص النترات والنيتريت والنيتروجين بشكل رئيسي تحت صغر الطول الموجب فوق البنفسجي ، بينما يحدث الطلب على الأكسجين الكيميائي والمواد العضوية بشكل رئيسي في نطاق الطول الموجي فوق البنفسجي تحت طول موجي. يتم قياس اللون والتعكر في منطقة الضوء المرئي. كما هو موضح في الشكل التالي.

الشكل 1 خصائص الامتصاص الطيفي لمكونات الملوثات المختلفة

يتم عرض تركيبة نظام قياس وتحليل جودة المياه الطيفية المستخدمة بشكل شائع في الشكل التالي. يتم تحويل شعاع الضوء عريض النطاق أولاً إلى ضوء متوازي بواسطة العدسة الموازية ، ويمر عبر عينة المياه في خلية العينة ، ثم يتم تركيزه بواسطة عدسة التركيز ودمجه في المطياف. يتشتت الضوء فوق البنفسجي المرئي في حزم أحادية الطول الموجية ، والتي يتم تشعيعها على الكاشف لإكمال تحويل الإشارات الضوئية. جنبا إلى جنب مع معايرة الخوارزمية وغيرها من العمليات ، يتم تحقيق قياس مكونات جودة المياه. هذا النظام مناسب لقياس العوامل المتعددة. لقياس عامل واحد ، يمكن استبدال مقياس الطيف بجهاز تصوير ضوئي ، ويمكن تحقيق قياس إشارة شدة الضوء عند طول موجي ثابت.

الشكل 2 الرسم التخطيطي لنظام قياس جودة المياه الطيفية

قياس الإشارات الطيفية هو في الواقع قياس الامتصاص. ترتبط إشارة الضوء التي تمر عبر عينة المياه بتركيز المواد فيها وفقًا لمعادلة قانون لامبرت بير:

امتصاص A = log (Io/I) = K * C * OPL

الجمع بين تكنولوجيا التحليل الطيفي الجزيئي والخوارزميات الكيميائية ، من الإشارات الطيفية التي تم الحصول عليها أثناء أخذ العينات ، يمكن اشتقاق معلومات تركيز مؤشرات التلوث بدقة وشمولية. برولايت برامج الكمبيوتر المستوى العلوي يمكن أن تدعم النمذجة التركيز الأساسية عامل واحد. لتحليل العوامل المتعددة ، يحتاج العملاء إلى إجراء تطوير ثانوي بناءً على البيانات الطيفية.

الشكل 3 منحنيات الامتصاص لتركيزات مختلفة من KMnO4 وحساب التركيز

يمكن أن تكون مصادر الإضاءة في النظام إما مصدر مصباح BIM-deuterium-tungsten أو مصدر مصباح الزينون الوامض. يوفر الأول طيفًا مستقرًا بالأشعة فوق البنفسجية المرئية ويمكن استخدامه في أجهزة الكشف عن جودة المياه المختبرية ، بينما يوفر الأخير أطياف نبضية بالأشعة فوق البنفسجية المرئية وهو أكثر ملاءمة للاندماج في الأجهزة المحمولة الصغيرة. يمكن لمقياس الطيف اختيار مقياس الطيف التقليدي المصغر. وإذا كان يحتاج إلى دمجه في أداة من نوع المسبار ، فيمكن اختيار مقياس الطيف الصغير BIM-our.

الشكل 4 رسم تخطيطي لنظام قياس جودة المياه من نوع المسبار

تحليل جودة المياه الطيفية يتميز بمزايا سرعة respoNse ، لا حاجة إلى الكواشف ، لا تلوث ثانوي ، تكلفة صيانة منخفضة ، والقدرة على قياس عوامل متعددة. إنها مناسبة للغاية لسيناريوهات الكشف عبر الإنترنت ، مثل المراقبة السريعة عبر الإنترنت لأنابيب مياه الأمطار والصرف الصحي ، ومنافذ الأنهار والبحيرات.