[發明專利]一種基于光譜分析法的氨氮水質監測儀及方法

在審

• 申請號: 202011582637.8
• 申請日: 2020-12-28
• 公開（公告）號: CN112730293A
• 公開（公告）日: 2021-04-30
• 發明（設計）人: 譚志吾
• 申請（專利權）人: 深圳市中科云馳環境科技有限公司
• 主分類號: G01N21/33
• 分類號: G01N21/33;G01N21/25;G01N21/01;G01N1/34
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司 61211
• 代理人: 董娜

本發明提供一種基于光譜分析法的氨氮水質監測儀及方法，解決現有水體中氨氮含量監測方式，存在或測量誤差，或操作較復雜、準確度差；或難以維持靈敏度和準確度的問題。該監測儀包括水質預處理模塊、光譜檢測模塊、信息采集與處理模塊、信息傳輸模塊、用戶模塊和電源模塊；水質預處理模塊用于濾除水樣中的顆粒性雜質；光譜檢測模塊包括光源模塊、光譜儀和用于存儲過濾后水樣的水樣存儲箱；光源模塊包括短波紫外探照燈、光纖和擴束鏡組，短波紫外探照燈發射的光經光纖、擴束鏡組入射至水樣存儲箱的透光窗口；光譜儀對透光窗口透過的光進行分光探測；信息采集與處理模塊收集光譜儀獲取的水樣光譜信息，并通過信息傳輸模塊傳輸至用戶模塊。

技術領域

本發明涉及一種氨氮水質監測儀，具體涉及一種基于光譜分析法的氨氮水質監測儀及監測方法。

背景技術

綠色生態已經成為發展過程中不容忽視的一環，水作為生命之源，對城市用水排放前的檢測與處理就顯得尤其重要。氨氮是水體富營養化的元兇，水體中氨氮含量過高會造成浮游植物、藻類的爆發式增長，水華的肆虐會減少水中的含氧量，使得水中其他生物無氧可用，嚴重影響生態鏈的穩定。

水中無機氮污染物包括氨氮、硝態氮和亞硝態氮，其中硝態氮含量較高時可導致水體富營養化，亞硝態氮是強致癌物質，對人體危害極大。水體中不同形態的氮在一定環境條件下可相互發生轉化，構成氮循環的重要組成部分。在有氧環境中，好氧微生物可將氨轉化為亞硝酸鹽，再進一步轉化為硝酸鹽，在無氧環境中，硝酸鹽亦可在厭氧微生物的作用下被還原為亞硝酸鹽，繼而再被還原為氨。水體的氨氮含量是指以游離態氨(NH3)和銨離子(NH4+)形式存在的含氮總量，是反映水體污染的一個重要指標；含有大量氨氮的廢水排入江河湖泊后，不僅造成自然水體的富養化污染，而且富營養化會帶來藍藻、赤潮等，使得水體缺氧，滋生有害水生物，進而導致魚類死亡，對環境造成無法挽回的損失；其中特別是游離態的氨氮，其是一種脂溶性有毒氣體，很小濃度時就對水生生物有明顯的毒害作用，導致魚類體內因攜帶氧能力下降而死亡。

隨著對環境預警監測能力建設投入的加大和地表水水質自動監測技術的日趨成熟，水質在線監測儀器已得到了廣泛應用。

目前，對于監測水體中氨氮含量主要有以下幾種方式：

1、電極法。該方法在測定過程中需將NaOH溶液按照一定比例混合，混合液再與氣敏電極接觸，通過電極檢測水樣中氨氮的濃度。然而該方法存在水樣與電極接觸不均、需調節水樣的PH值到達11等問題，較容易因環境和操作等問題造成測量誤差。

2、光度法。該方法具有靈敏、穩定等優點，但易受水體雜質、顏色、濁度和懸浮物質的干擾，試劑較難配制且穩定性要求嚴格，操作比較復雜，測試數據準確度較差。

3、蒸餾分離滴定法。主要適用于生活污水和工業廢水中氨氮的測定，具有測量范圍寬、試劑及廢液無毒性等特點。但是該方法由于混合指示劑穩定時間短等問題，難以維持測量的靈敏度和準確度。

發明內容

為了解決現有水體中氨氮含量的監測方式，或存在因環境和操作問題造成測量誤差；或操作較復雜，測試數據準確度較差；或難以維持測量靈敏度和準確度的技術問題，本發明提供了一種基于光譜分析法的氨氮水質監測儀及方法。

為實現上述目的，本發明提供的技術方案是：

一種基于光譜分析法的氨氮水質監測儀，其特殊之處在于，包括水質預處理模塊、光譜檢測模塊、信息采集與處理模塊、信息傳輸模塊、用戶模塊和電源模塊；

所述水質預處理模塊用于濾除水樣中的顆粒性雜質，并將過濾后的水樣傳輸至光譜檢測模塊；

所述光譜檢測模塊包括光源模塊、光譜儀和用于存儲過濾后水樣的水樣存儲箱，水樣存儲箱側壁設置有相對的透光窗口；

所述光源模塊包括短波紫外探照燈、光纖和擴束鏡組，短波紫外探照燈發射的短波紫外光經光纖傳輸至擴束鏡組，擴束鏡組對光束進行擴束和準直后入射至水樣存儲箱的其中一個透光窗口；