[實用新型]一種基于LED光源的雙熒光信號與濁度水質監測探頭

有效

• 申請號: 201920068083.6
• 申請日: 2019-01-15
• 公開（公告）號: CN209400419U
• 公開（公告）日: 2019-09-17
• 發明（設計）人: 李文濤;左延婷;吳亞萍;李愛民;張光延;李雨軒;李燕;莊建軍;李想;朱曦;季聞翔
• 申請（專利權）人: 南京大學;江蘇南大五維電子科技有限公司
• 主分類號: G01N21/47
• 分類號: G01N21/47;G01N21/64
• 代理公司: 江蘇瑞途律師事務所 32346
• 代理人: 陳彬;蔣海軍

本實用新型公開了一種基于LED光源的雙熒光信號與濁度水質監測探頭，屬于在線水質監測技術領域。它包括外殼、內部支座、光學部件和電子電路系統，外殼內設有內部支座、光學部件和電子電路系統，所述光學部件提供光源及將熒光或熒光與散射光信號轉換成電信號，所述的電子電路系統對電信號進行處理后輸出。本實用新型的探頭通過深紫外LED同時激發、探測蛋白類熒光和腐殖質類熒光并計算兩種信號之間比值來反映水體中溶解性有機物的組成種類與濃度變化，還可通過藍光LED的散射光來反映水體濁度，輔助判斷水體污染情況。

技術領域

本實用新型涉及到環保領域的在線水質監測技術，具體涉及一種基于LED光源的熒光法探測溶解性有機物并輔以散射光探測濁度的水質監測探頭。

背景技術

自然水體中所存在的溶解性有機物(dissolved organic matter,DOM)，主要包括大分子蛋白類、中等分子量的腐殖酸、富里酸以及其他小分子物質。在飲用水處理過程中，DOM可在氯化消毒工藝中生成具有致癌作用的消毒副產物；在末端管網中，DOM可為管道中微生物的生長提供碳源，形成生物膜；在自然水體環境中，DOM是化學需氧量指標(ChemicalOxygen Demand,COD)的主要貢獻者，并影響其他污染物的遷移轉化。

分析檢測DOM濃度水平的方法主要包括化學法和光譜法。其中化學法主要包括化學需氧量測試和總有機碳測試，而光譜法主要包括紫外-可見吸光度法和熒光光譜法。化學法雖然在國家或行業標準中廣泛采用，但其在線監測設備結構復雜，體積較大，價格高昂，測試周期長，需要化學試劑，存在二次化學污染，運維與廢液處理費用高昂；而光譜法具有快速靈敏和無需化學試劑等優點。紫外吸光度法主要探測水中含有苯環等芳香性結構及其衍生物，水中的大分子蛋白類、腐殖酸、富里酸以及一些含有苯環的小分子化合物均可被紫外吸光度法所探測；溶解性有機物的熒光主要包括蛋白類熒光、腐殖質類熒光和葉綠素等色素類熒光。蛋白類熒光的發射波長范圍為310-370nm；腐殖質類熒光的發射波長范圍為400-500nm；藍藻死亡所釋放的胞內物質包含蛋白類熒光、腐殖質類熒光和葉綠素熒光，葉綠素熒光的峰值波長為685nm左右。蛋白類熒光信號主要是探測水中含有苯酚或苯胺類結構的物質，包括大分子蛋白類、腐殖質、富里酸、色氨酸、酪氨酸以及一些含有苯酚或苯胺結構的小分子化合物；腐殖質類熒光主要探測水中的腐殖酸、富里酸以及萘酚、萘胺、奎寧、蝶呤等含有多環芳香性結構的物質。在一定程度上，紫外吸光度UV254、蛋白類熒光和腐殖質類熒光，可以反映水中溶解性有機物種類及其濃度水平。隨著近年來智慧水務的快速發展，水環境監測行業迫切需求體積小、成本低和易維護等水質傳感器或監測設備，以實現廣泛地布設監測點。在此背景下，光譜法在線監測DOM濃度水平逐漸得到水質行業認可，并在一系列“河長制”水質監測項目中廣泛運用。

目前，商業化應用的反映DOM濃度水平的光譜法設備主要是基于紫外吸光度法或紫外-可見吸收光譜法。例如，采用低壓汞燈作為光源，通過測試254nm波長下的紫外吸光度(UV254)作為化學需氧量的替代性指標；采用脈沖氙燈光源，通過測試200-750nm波段的紫外-可見吸收光度，實現對硝酸鹽濃度、DOM濃度和濁度等指標的分析檢測。然而，這些基于低壓汞燈或脈沖氙燈光源的光譜法水質監測設備或探頭，仍存在體積較大，功耗較高的問題。