【技术实现步骤摘要】
一种荧光光谱法监测水体中溶解性有机物的装置及检测方法
[0001]本专利技术属于环境保护
，特别涉及该领域中的一种荧光光谱法监测水体中溶解性有机物的装置及检测方法。
技术介绍
[0002]利用光学手段对水体质量参数进行光谱法监测是一项水质在线监测新技术，因为监测设备无需使用化学试剂，具有信息量丰富、测量周期短、检测速度快、维护使用成本低等特点，逐渐受到用户的关注。
[0003]当前现有的水质在线监测预警溯源仪大多基于被测水样的荧光光谱变化进行设计与开发，其工作原理是利用水样中的有机物在一定波长的激发光照射下，有机物发出特定波长的发射光。通过对这种特定发射波长的光谱识别，从而揭示水样中不同有机物的组成和含量，是荧光光谱法水质在线监测预警溯源技术的基础。但是这种荧光光谱法的水质在线监测装置在对混合有各种不同有机物，特别是当混合的有机物具有相近的发射光谱、或虽不具有相似光谱，但水体中的其它有机物的发射光谱荧光强度明显大于我们所关注的有机物时，在荧光谱图上，就不能有效地观测到所关注的有机物，因此难以准确地完成对水体中溶解性有机物的溯源。
[0004]对于上述问题的解决，通常有两种做法，一种做法是对扫描获得的荧光光谱数据进行平行因子解析分离、非负矩阵解析分离、交替三线性解析分离等数学意义上的盲分离，以获取分离后各组分的荧光光谱信息，从而通过进一步的识别比对，得到溯源结果；另一种做法是，当现场在线监测设备不能有效识别有机物时，监测设备自动留样，然后工作人员将留样带回实验室，利用高效液相排阻色谱进行分离，对分...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种荧光光谱法监测水体中溶解性有机物的装置，其特征在于：包括原液供给组件、原液分离组件、样品采集检测与稀释组件、清洗吹扫组件和系统控制组件；原液供给组件包括原液水槽（11），在原液水槽（11）上安装三个管道，其中的第一管道的出口与废液管或清洗液排放管相连接，在该管道上朝着出口方向依次安装流量计（91）、电磁阀（512）和电磁阀（511），在第二管道上朝着出口方向依次安装压力泵（21）和电磁阀（513），在第三管道上安装泄压阀（311），并将第三管道连接至第二管道上电磁阀（513）与出口之间的部分；原液分离组件由N个滤膜组件（51—5N）串联或者并联组成，N为≥2的自然数，每个滤膜组件有一个入口，两个出口，分别是浓缩液出口和透过液出口；并联时，在第二管道上靠近出口处安装电磁阀（514），各滤膜组件的入口分别通过一个带电磁阀的管道连接到原液水槽第二管道电磁阀（513）与电磁阀（514）之间的部分，各滤膜组件的浓缩液出口分别通过一个带压力调压阀和电磁阀的管道连接到原液水槽第一管道电磁阀（512）和电磁阀（511）之间的部分，各滤膜组件的透过液出口分别连接一个三通，该三通的另外两路中，一路通过管道与多路阀（94）的一个入口相连，另一路则通过带电磁阀的管道与清洗吹扫组件的清洗管道相连；串联时，各滤膜组件的浓缩液出口分别通过一个带压力调压阀和电磁阀的管道连接到原液水槽第一管道电磁阀（512）和电磁阀（511）之间的部分，各滤膜组件的透过液出口分别连接一个三通，该三通的另外两路中，一路通过一个安装电磁阀的管道与多路阀（94）的一个入口相连，另外一路各滤膜组件头尾相连，即排头滤膜组件（51）通过安装电磁阀的管道连接滤膜组件（52）的入口，滤膜组件（52）通过安装电磁阀的管道连接滤膜组件（53）的入口，依次类推直至滤膜组件（5（N-1））通过安装电磁阀的管道连接排尾滤膜组件（5N）的入口，滤膜组件（5N）通过管道与清洗吹扫组件的清洗管道相连；排头滤膜组件（51）的入口与安装电磁阀（611）的管道相连接，在该管道的入口上安装三通，该三通的另外两路中，一路与原液水槽第二管道的出口相通，另一路与安装电磁阀（514）的管道相通；样品采集检测与稀释组件包括样品池（14），在样品池内安装液位传感器，该液位传感器与压力泵（21）电连接，在样品池上设置四个接口，四个接口分别与安装三通的第四管道、安装电磁阀（517）和三通的第五管道、安装电磁阀（417）的第六管道和安装三通的第七管道相连，第四管道三通的另外两路中，一路与安装电磁阀（418）的管道相通，另一路与安装电磁阀（411）的管道相通，该管道的入口与干燥空气单元（95）的出风口相连接，第五管道三通的另外两路中，一路与安装电磁阀（516）的管道相通，一路与安装流量计（92）的管道相通，该管道的入口与多路阀的出口相通，第六管道的入口处安装三通，该三通的另外两路中，一路通过管道与恒流泵（31）的进液口相通，另一路与安装电磁阀（416）的管道相通，该管道与储液罐（15）上的一个接口相通，恒流泵（31）的出液口与三通混合器（93）的一个入口相通，第七管道三通的另外两路中，一路与安装电磁阀（412）的管道相通，另一路与安装电磁阀（413）的管道相通，该管道的入口处安装三通，该三通的另外两路中，一路通过管道与恒流泵（32）的出液口相通，另一路通过电磁阀（414）与三通混合器（93）的一个入口相通，恒流泵（32）的进液口通过管道与纯水池（13）相通，储液罐（15）上有四个接口，一个接口与安装电磁阀（416）的管道相通，一个接口与安装电磁阀（420）的管道相通，一个接口与安装电磁阀（421）的管道相通，一个接口与安装电磁阀（419）和三通的管道相通，该三通的另外两路中，
一路通过安装电磁阀（415）的管道与三通混合器（93）的一个入口相通，另一路与检测组件（96）的进液口相通，检测组件的出液口与安装电磁阀（422）的管道相通；清洗吹扫组件包括清洗水槽（12）、上述的纯水池（13）、上述的电磁阀（411）和上述的干燥空气单元（95），清洗水槽有两个接口，其中一个接口通过管道与清洗泵（22）的入口相通，清洗泵的出口通过安装电磁阀（515）的管道与三通相接，该三通的另外两路中，一路与清洗管道相连接，另一路通过泄压阀（312）与清洗水槽的另一个接口相连接；系统控制组件控制装置内的各部件工作。2.根据权利要求1所述荧光光谱法监测水体中溶解性有机物的装置，其特征在于：原液水槽是一个由不锈钢或有机玻璃材料制成的圆筒状的容器；原液水槽与第一管道和第三管道相连接的接口位于原液水槽的顶部，与第二管道相连接的接口位于原液水槽的底部，第二管道的入口通过法兰或卡扣与该接口相连接。3.根据权利要求1所述荧光光谱法监测水体中溶解性有机物的装置，其特征在于：原液分离组件包括5个滤膜组件（51—55）；并联时，滤膜组件（51-55）的入口分别通过一个带电磁阀（611-615）的管道连接到原液水槽第二管道电磁阀（513）与电磁阀（514）之间的部分，滤膜组件（51-55）的浓缩液出口分别通过一个带压力调压阀（81-85）和电磁阀（811-815）的管道连接到原液水槽第一管道电磁阀（512）和电磁阀（511）之间的部分，滤膜组件（51-55）的透过液出口分别连接一个三通，该三通的另外两路中，一路通过管道与多路阀（94）的一个入口相连，另一路则通过带电磁阀（711-715）的管道与清洗吹扫组件的清洗管道相连；串联时，滤膜组件（51-55）的浓缩液出口分别通过一个带压力调压阀（81-85）和电磁阀（811-815）的管道连接到原液水槽第一管道电磁阀（512）和电磁阀（511）之间的部分，滤膜组件（51-55）的透过液出口分别连接一个三通，该三通的另外两路中，一路通过一个安装电磁阀（711-715）的管道与多路阀（94）的一个入口相连，另外一路各滤膜组件头尾相连，即排头滤膜组件（51）通过安装电磁阀（612）的管道连接滤膜组件（52）的入口，滤膜组件（52）通过安装电磁阀（613）的管道连接滤膜组件（53）的入口，滤膜组件（53）通过安装电磁阀（614）的管道连接滤膜组件（54）的入口，滤膜组件（54）通过安装电磁阀（615）的管道连接排尾滤膜组件（55）的入口，滤膜组件（55）通过管道与清洗吹扫组件的清洗管道相连。4.根据权利要求1所述荧光光谱法监测水体中溶解性有机物的装置，其特征在于：滤膜组件包括表面微孔孔径范围在0.1-0.5μm之间，截留分子量大于500kDa的微滤膜；表面微孔孔径范围在0.001-0.1μm之间，截留分子量在1000Da-500kDa之间的超滤膜；表面微孔孔径范围在1-10nm之间，截留分子量在100Da-2000Da之间的纳滤膜。5.根据权利要求3所述荧光光谱法监测水体中溶解性有机物的装置，其特征在于：多路阀（94）为电磁电机制动的多路阀，有一个出口，五个入口，出口编号0，入口编号1、2、3、4、5，不通电时为常闭状态，通电时，电机转动至1号位时，多路阀94-1-0接通，电机转动至2号位时，多路阀94-2-0接通，依次类推，电机转动至5号位时，多路阀94-5-0接通。6.根据权利要求1所述荧光光谱法监测水体中溶解性有机物的装置，其特征在于：样品池（14）是一个由玻璃或有机玻璃制成的有底有盖的圆筒状容器，样品池上连接第四管道、第五管道和第六管道的接口位于样品池顶部，样品池上连接第七管道和液位传感器的接口位于样品池底部；储液罐（15）是一个由玻璃或有机玻璃制成的有底有盖的圆筒状容器，储
液罐上与安装电磁阀（416）的管道、与安装电磁阀（420）的管道、与安装电磁阀（419）的管道相通的接口位于储液罐的顶部，与安装电磁阀（421）的管道相通的接口位于储液罐的底部。7.根据权利要求1所述荧光光谱法监测水体中溶解性有机物的装置，其特征在于：检测组件包括荧光光谱仪或荧光检测器、激发光源、激发单色器、发射单色器、样品检测流通池、检测与信号放大系统，光谱测量范围为220nm～800nm，样品检测流通池分别与激发单色器和发射单色器相连，激发单色器出射狭缝与发射单色器的入射狭缝成90度直角，激发单色器与激发光源相连，激发光源包括但不限于氙灯，发射单色器与检测与信号放大系统相连，检测与信号放大系统包括顺序相连的检测器、放大电路、A/D转换电路、PLC控制系统和显示器，检测器包括但不限于光电倍增管。8.根据权利要求1所述荧光光谱法监测水体中溶解性有机物的装置，其特征在于：清洗水槽（12）是由不锈钢或有机玻璃制成的圆筒状的容器，清洗水槽与清洗泵相通的接口位于清洗水槽的底部，清洗水槽与泄压阀相通的接口位于清洗水槽的顶部，清洗水槽中的清洗液由纯水或纯水加螯合剂组成；干燥空气单元包括无油空压机、过滤器和干燥管。9.根据权利要求1所述荧光光谱法监测水体中溶解性有机物的装置，其特征在于：系统控制组件包括三个模块，第一个模块控制装置中除检测组件外的部件工作，第二个模块控制检测组件工作；第三个模块为数据处理单元。10.一种检测方法，适用于权利要求5所述的装置，其特征在于，包括如下步骤：（1）进样准备：（11）滤膜组件并联时的清洗：（111）正向清洗：（1111）滤膜组件及浓缩液管道的正向清洗：正向清洗步骤（11111）：开启压力泵（21）、电磁阀（513）、电磁阀（611）、电磁阀（811）、电磁阀（511）；使原液水槽（11）中的原液沿管道经压力泵（21）、电磁阀（513）、电磁阀（611）、滤膜组件（51）的浓缩液出口、电磁阀（811）、电磁阀（511）排入废液管；正向清洗步骤（11112）：正向清洗步骤（11111）结束后，关闭电磁阀（611）和电磁阀（811），同时开启电磁阀（612）和电磁阀（812），使得原液水槽（11）中的原液沿管道经压力泵（21）、电磁阀（513）、电磁阀（612）、滤膜组件（52）的浓缩液出口、电磁阀（812）、电磁阀（511）排入废液管；正向清洗步骤（11113）：正向清洗步骤（11112）结束后，关闭电磁阀（612）和电磁阀（812），同时开启电磁阀（613）和电磁阀（813），使得原液水槽（11）中的原液沿管道经压力泵（21）、电磁阀（513）、电磁阀（613）、滤膜组件（53）的浓缩液出口、电磁阀（813）、电磁阀（511）排入废液管；正向清洗步骤（11114）：正向清洗步骤（11113）结束后，关闭电磁阀（613）和电磁阀（813），同时开启电磁阀（614）和电磁阀（814），使得原液水槽（11）中的原液沿管道经压力泵（21）、电磁阀（513）、电磁阀（614）、滤膜组件（54）的浓缩液出口、电磁阀（814）、电磁阀（511）排入废液管；正向清洗步骤（11115）：正向清洗步骤（11114）结束后，关闭电磁阀（614）和电磁阀（814），同时开启电磁阀（615）和电磁阀（815），使得原液水槽（11）中的原液沿管道经压力泵（21）、电磁阀（513）、电磁阀（615）、滤膜组件（55）的浓缩液出口、电磁阀（815）、电磁阀（511）
排入废液管；（1112）滤膜组件及透过液管道、多路阀的正向清洗：正向清洗步骤（11121）：开启压力泵（21）、电磁阀（513）、电磁阀（611）、多路阀94-1-0、电磁阀（516），使得原液水槽（11）中的原液沿管道经压力泵（21）、电磁阀（513）、电磁阀（611）、滤膜组件（51）透过液出口、多路阀94-1-0、流量计（92）、电磁阀（516）排入废液管；正向清洗步骤（11122）：正向清洗步骤（11121）结束后，关闭电磁阀（611），关闭多路阀94-1-0；同时开启电磁阀（612）、多路阀94-2-0，使得原液水槽（11）中的原液沿管道经压力泵（21）、电磁阀（513）、电磁阀（612）、滤膜组件（52）透过液出口、多路阀94-2-0、流量计（92）、电磁阀（516）排入废液管；正向清洗步骤（11123）：正向清洗步骤（11122）结束后，关闭电磁阀（612），关闭多路阀94-2-0；同时开启电磁阀（613）、多路阀94-3-0，使得原液水槽（11）中的原液沿管道经压力泵（21）、电磁阀（513）、电磁阀（613）、滤膜组件（53）透过液出口、多路阀94-3-0、流量计（92）、电磁阀（516）排入废液管；正向清洗步骤（11124）：正向清洗步骤（11123）结束后，关闭电磁阀（613），关闭多路阀94-3-0；同时开启电磁阀（614）、多路阀94-4-0，使得原液水槽（11）中的原液沿管道经压力泵（21）、电磁阀（513）、电磁阀（614）、滤膜组件（54）透过液出口、多路阀94-4-0、流量计（92）、电磁阀（516）排入废液管；正向清洗步骤（11125）：正向清洗步骤（11124）结束后，关闭电磁阀（614），关闭多路阀94-4-0；同时开启电磁阀（615）、多路阀94-5-0，使得原液水槽（11）中的原液沿管道经压力泵（21）、电磁阀（513）、电磁阀（615）、滤膜组件（55）透过液出口、多路阀94-5-0、流量计（92）、电磁阀（516）排入废液管；为缩短清洗时间，所述的正向清洗步骤（11111）和正向清洗步骤（11121）可以同时进行，正向清洗步骤（11112）和正向清洗步骤（11122）可以同时进行，依此类推；（112）反向清洗：反向清洗步骤（1121）：开启清洗泵（22）、电磁阀（515）、电磁阀（711）、电磁阀（611）、电磁阀（514）；使得清洗水槽（12）中的清洗液沿管道经清洗泵（22）、电磁阀（515）、电磁阀（711）、滤膜组件（51）、电磁阀（611）、电磁阀（514）排入废液管；反向清洗步骤（1122）：反向清洗步骤（1121）结束后，关闭电磁阀（711）和电磁阀（611），同时开启电磁阀（712）和电磁阀（612），使得清洗水槽（12）中的清洗液沿管道经清洗泵（22）、电磁阀（515）、电磁阀（712）、滤膜组件（52）、电磁阀（612）、电磁阀（514）排入废液管；反向清洗步骤（1123）：反向清洗步骤（1122）结束后，关闭电磁阀（712）和电磁阀（612），同时开启电磁阀（713）和电磁阀（613），使得清洗水槽（12）中的清洗液沿管道经清洗泵（22）、电磁阀（515）、电磁阀（713）、滤膜组件（53）、电磁阀（613）、电磁阀（514）排入废液管；反向清洗步骤（1124）：反向清洗步骤（1123）结束后，关闭电磁阀（713）和电磁阀（613），同时开启电磁阀（714）和电磁阀（614），使得清洗水槽（12）中的清洗液沿管道经清洗泵（22）、电磁阀（515）、电磁阀（714）、滤膜组件（54）、电磁阀（614）、电磁阀（514）排入废液管；反向清洗步骤（1125）：反向清洗步骤（1124）结束后，关闭电磁阀（714）和电磁阀（614），同时开启电磁阀（715）和电磁阀（615），使得清洗水槽（12）中的清洗液沿管道经清洗泵（22）、电磁阀（515）、电磁阀（715）、滤膜组件（55）、电磁阀（615）、电磁阀（514）排入废液管；
（12）滤膜组件串联时的清洗：（121）正向清洗：（1211）滤膜组件及浓缩液管道的正向清洗：开启压力泵（21）、电磁阀（513）、电磁阀（611-615）、电磁阀（811-815）、电磁阀（511）；使原液水槽（11）中的原液沿管道经压力泵（21）、电磁阀（513）、电磁阀（611）、滤膜组件（51）的浓缩液出口、电磁阀（811）、电磁阀（511）排入废液管；使原液水槽（11）中的原液沿管道经压力泵（21）、电磁阀（513）、电磁阀（611）、滤膜组件（51）透过液出口、电磁阀（612）、滤膜组件（52）的浓缩液出口、电磁阀（812）、电磁阀（511）排入废液管；使原液水槽（11）中的原液沿管道经压力泵（21）、电磁阀（513）、电磁阀（611）、滤膜组件（51）透过液出口、电磁阀（612）、滤膜组件（52）透过液出口、电磁阀（613）、滤膜组件（53）的浓缩液出口、电磁阀（813）、电磁阀（511）排入废液管；使原液水槽（11）中的原液沿管道经压力泵（21）、电磁阀（513）、电磁阀（611）、滤膜组件（51）透过液出口、电磁阀（612）、滤膜组件（52）透过液出口、电磁阀（613）、滤膜组件（53）透过液出口、电磁阀（614）、滤膜组件（54）的浓缩液出口、电磁阀（814）、电磁阀（511）排入废液管；使原液水槽（11）中的原液沿管道经压力泵（21）、电磁阀（513）、电磁阀（611）、滤膜组件（51）透过液出口、电磁阀（612）、滤膜组件（52）透过液出口、电磁阀（613）、滤膜组件（53）透过液出口、电磁阀（614）、滤膜组件（54）透过液出口、电磁阀（615）、滤膜组件（55）的浓缩液出口、电磁阀（815）、电磁阀（511）排入废液管；（1212）滤膜组件及透过液管道、多路阀的正向清洗：滤膜组件及浓缩液管道的正向清洗完毕后，关闭电磁阀（612-615），开启电磁阀（711）、电磁阀（516），使得原液水槽（11）中的原液沿管道经压力泵（21）、电磁阀（513）、电磁阀（611）、滤膜组件（51）透过液出口，电磁阀（711）、多路阀94-1-0、电磁阀（516）排入废液管；关闭电磁阀（711），开启电磁阀（612）、电磁阀（712），使得原液水槽（11）中的原液沿管道经压力泵（21）、电磁阀（513）、电磁阀（611）、滤膜组件（51）透过液出口，电磁阀（612），滤膜组件（52）透过液出口、电磁阀（712）、多路阀94-2-0、电磁阀（516）排入...
【专利技术属性】
技术研发人员：何鹰，魏峨尊，高贝贝，王欣，林海靖，贺颖，
申请(专利权)人：华夏安健物联科技青岛有限公司，
类型：发明
国别省市：
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