关键词:
苯系物
荧光分析法
水质检测
回归模型
摘要:
石油、化工等在产场地地下水含有的苯系物对人体有很强的致癌性。光谱水质检测技术在水污染原位检测领域具有明显优势,但由于苯系物细分参数具有很强的光谱特异性,且目前地下水水质检测设备普遍存在建设成本和检修维护成本高、体积大,二次污染等问题,无法实现原位检测。苯系物作为威胁地下水安全的重要指标,迫切需要低成本、多参数、原位快速检测装备。本文以典型的苯、甲苯污染物为研究对象,设计一种光学法的地下水原位检测传感器,并对该技术进行研究。主要研究内容如下:
1.针对上述难题,提出了荧光光谱有机污染物水质检测技术,以苯、甲苯为研究对象,从分子结构方面分析了两种物质的化学光谱特性,以三维荧光光谱检测验证得出,二维荧光法检测的最佳激发波长为255nm。
2.选择递推平均滤波和小波变换滤波算法对实验数据进行降噪处理以减少变量之间的共线性,并构建RF、BP、SVM回归模型,通过比较模型参数来寻找对本研究数据处理最佳的回归模型。
3.基于朗伯比尔定律和荧光分析法检测原理,深入研究了针对石化行业在产场地有机污染物检测的传感器设计,并根据实际应用需求,将整个设计分为三大部分:机械结构、硬件电路和软件系统。硬件电路设计方面为包括信号采集板和控制板两部分。软件设计方面,通过使用Keilu Vision5开发微控制器单元(MC U)和显示界面程序,实现了检测流程的管理、数据处理和存储功能。
4.研究温度、硝氮对荧光光谱的影响。实验中使用中心波长为255nm的LE D灯作为二维荧光光谱仪的激发光源,确保了实验的准确性和可比性。苯与甲苯的RF模型中的R值均接近于1,苯为0.99728,甲苯为0.99427,均方根误差R MSE,苯为3.0571,甲苯为0.039741;均远优于其他两种模型。实验验证了该回归模型有效提高水质检测的准确性和效率,也证明了荧光光谱法可以很好的应用于地下水检测。