测量用于对含水悬浮液鉴定和分类的化学和物理参数的方法技术

单独或共同测量含有悬浮物质和颗粒的水样中的下列化合物的含量的方法，所述化合物包括硝酸盐、铁、铵、磷酸盐、总氨和总磷，其特征在于 （ａ）该样品不进行过滤； （ｂ）对该样品在紫外和可见电磁波区间的若干分散的波长进行分光光度的吸光度测量； （ｃ）在一次大范围校准过程中，已对大量含有一种已知化学成分的水溶液在紫外和可见电磁波区间的若干分散的波长进行过分光光度测定；以及 （ｄ）借助于不完全最小二乘法（ＰＬＳ）模式的算法对根据（ｂ）和（ｃ）所得到的所有数据以及描述该校准过程中所使用的水溶液的已知化学成分的数字参数一起进行数理学的一统计学的处理。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种测量废水、工艺水、海/湖水等中的化学物质含量和化学和物理特性的质量参数的方法。这样的质量参数的例子包括硝酸盐、铵、正磷酸盐、总氮、总磷和铁的含量以及化学需氧量(COD)和浊度。此外，本专利技术还涉及一种含水悬浮液的分类方法。借此，采集和分析从已知的类型和种类的含水悬浮液获得的数据，此后，可以根据测量值确定未知样品是属于已知种类之中的某一种或某些种。与已知种类图的偏差也可被记录。例如，为了监测各个净化阶段的效果在例如废水的净化过程中定期测量某个量和一些质量参数。特别令人感兴趣的是硝化和脱氮阶段过程中的硝酸根和铵的量的测量值。在硝化阶段过程中，借助于通过水泵入的空气将氨氧化成硝酸盐，借此，空气中的氧引起了氧化反应。在脱氮过程中，硝酸盐被转化成氮气，在这个过程中，由细菌产生的酶对这个转化反应起了催化作用。因此，需要使细菌能在一种碳的高能环境中，例如，在一种含有有机碳的淤泥中，或者在通过加入(例如)甲醇或乙醇形成的这样一种环境中起作用。化学和物理参数的离线和在线测量通常是有区别的。样品在离线测量时被收集在为此而指定的容器(通常是瓶或管)。这些被采集的样品的准确测得的量随后由分析化学工作者用手工进行处理，就这样仔细地过滤、加入选择性试剂、混合、加热、将混合物转移到检测池中，通过代入与预先完成的校准和示值有关的读数计算该量并报告结果。可以对这个逻辑链的某些部分进行自动化处理。在某些自动化离线分析仪中，分析人员所必须做的唯一的事情就是将样品放入一个采样—变换器(Sample—Changer)中，此后就可以自动进行前面所述的工作链的某些部分或其全部。然而，所有离线检测的特点在于采集样品本身并将它们转移到任何类型的一个分析器/检测器中的工作需要由人来完成。然而，在在线测量中，该方法暂时地或永久地与这样一种检测器连系在一起，在这种检测器中可以实现对各种工艺参数的连续的测定。这种测定可以完全自动进行而无人工因素。在市场上可买到的硝酸根和铵指示器通常是基于电化学测量。对于硝酸根真正有效的是检测硝酸根选择电极和参比电极之间的电动势(e、m、f)。具有良好选择性能的硝酸根离子选择电极的一个例子公开于英国专利GB1,565,988中。样品溶液中硝酸根含量可以通过测量若干个含有已知量的硝酸根的溶液中的e、m、f而后再测量样品溶液中的e、m、f的方式加以计算。这个方法并非没有缺陷。硝酸根选择电极的膜对于由持续地搅拌或持续地通过样品和标准溶液的液流而引起的化学损耗所导致的沉积物和功能性异常形式的破坏作用敏感。此外，在样品基体中出现阴离子(例如氯根)也干扰测量，这必须在电极系统的校正过程中加以补偿。瑞典专利SE9003014—9公开了用于克服某些但不是全部的以上所述问题的方法和装置。对于铵真正有效的是在对样品进行某种处理之后进行电化学测量。通过将PH值提高到最好是超过11.5的一个值将铵离子转化为气态氨。这是通过加入氢氧化钠实现的。氨电极在其测量部分常有一层氨可通过其向内扩散的气体选择性膜。在该电极内部有一个其表面上涂有弱缓冲溶液的PH敏感玻璃膜。当气态氨被缓冲溶液吸收时，重新形成铵离子导致缓冲剂的PH值变化。利用一个玻璃电极和一个参比电极按照与普通PH测量(直接电位测定法)相同的原理用电化学方法测量PH值的变化。关于所述铵电极的工作模式和性能特征完整的公开内容可参考一些杂志和产品数据手册，例如“Potentiometric Gas Sensing Electrodes”，IUPAC，Selective Ion—Sensitive Electrodes，Cardiff，1973，Butterworths，ISBN 0408705620，P573(作者J.W.Ross，J.H.Riseman和J.A.Krueger)。还有另外一种类型的市场有售的硝酸根指示器，即基于UV测量的那些指示器。硝酸根离子在紫外区显示出典型的吸收特性，在大约205nm处具有最大吸光度。测定在一个波长处或多个单独的波长处的UV吸光度，而后就可以直接将测得的吸光度与样品中硝酸根的含量建立关系式。这种测量要求样品中没有可吸收或反射高能量的UV辐射的物质和颗粒。即使因为不能进行可靠的数量测量从选择性方面看来并非没有缺陷，也可以很容易地测量出硝酸根含量的明显变化。德国专利DE3324606A1公开了基于UV测量的具有代表性的测量仪器的原理和功能。O.Thomas等在一科技期刊出版物(Fresenius′J.Amal.Chem.338234—244，1990)，中指出如何通过增加进行吸光度测量所在的UV区之内的波长数量克服某些涉及变化的本底吸光度的问题，如对于以上UV方法所证实的那样。公开的内容还包括关于如何用数理方法估计不同的UV吸收化合物各自对所测定的总UV吸光度的影响的可能性。作者还提供了一些有关如何测定硝酸盐和铬酸盐含量的例子。即使与本底吸收化合物有关的所有问题都没解决，与仅在少数几个波长下的测量值相比较，利用这个方法也能使结果得到改善。虽然还讨论了测定化学需氧量(COD)和生物需氧量(BOD)的可能性，但是没有公开令人信服的测量结果，在测量硝酸根过程中必须首先记录对于一个标准溶液(5mg NO3-/升)在205—250nm区间的完整的测量光谱。除此之外，样品的预处理并不是必须的，但对于带有高含量的悬浮物质的样品参考方法和公开方法之间的一致性被降低了。此外，某些样品基体需要一些改性标准溶液。然而，在进行UV测量之前，铬酸盐的测定总需要加氢氧化钠，以便得到9.0—9.5区间的PH值。所公开的方法只允许在一个时刻测定一个单一参数并且没有能力自身指示在样品成分中由于存在无关的UV吸收化合物而引起的偏差。0.Thomas等人在他们的数学模型中预先假定由于存在UV吸收化合物和粒子所引起的所有干扰在所有样品中同样地影响UV吸光度的记录值—一个可能很成问题的假定。对于每次硝酸根测定要记录45个波长范围为205—250nm区间的吸光度值。如果将所记录吸光度值标绘成波长的函数，那么就得到一条曲线，假定可以用一个多项式描述。通常，四级多项式足以用来描述本底吸光度。Thomas的方法不能用于测定无关的化合物并且对于未经处理的样品只能用于测定硝酸根。B.J.Beemster和K.J.Schlager业已公开了一种借助UV测量来测定硝酸根的在线方法(American Water Association，WaterOuality Technology Conference，November 10—14，1991，Orlando，Fl，U.S.A)。该测量方法的原理可以说是以上所参考的O.Thomas的方法的改进。在测定一个样品的过程中，在200—800nm的波长范围内同时记录1024个吸光度值。向后使用化学统计学计算法。在第一阶段选择了某些波长。而后对吸光度值进行预处理，接下去进行回归和判别式(discriminant)分析。将推算值与人工编制的值比较并且选择初级的预处理—分析处理组合，即可以给出起码的精度的组合。总共使用30个标准溶液，这些溶液中的硝酸根含量在0—500ppm范围内，其中26个校准溶液相当于一个所谓的测量组(learning set)，其余4个相本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：B·卡尔博格，M·卡尔松，
申请(专利权)人：特卡特公司，
类型：发明
国别省市：