基于荧光发射光谱的水质化学需氧量的检测

摘要：

采用光谱技术检测水质参数是当前的一个研究热点,提出了一种基于荧光发射光谱的水质化学需氧量(COD)的检测方法.实验样本分为两组,第一组为20份COD标准溶液,第二组为63份实际水样.实验样本的化学需氧量检测采用快速消解分光光度法,利用三维荧光分光光度计采集水样在EX=275 nm激发波长下的荧光发射光谱(荧光发射光谱范围为EM=325～450 nm),并对两类水样的荧光发射光谱数据进行了处理和建模.分别采用主成分回归(PCR)和偏最小二乘回归(PLSR)对两类水样的荧光发射光谱数据进行了预测模型的建立,并对模型效果进行了对比.为验证该方法的可行性和模型的预测能力,将所建PLSR模型预测结果与标准方法的检测结果进行了对比.结果表明,对于COD标准液来说,PLSR和PCR的主成分数分别取5和8时所得的模型的交叉检验效果最优,校正模型的决定系数分别为R2PLS=0.9999和R2PCR=0.9897,校正模型对检验集数据的预测误差不超过10％,且PLSR所建模型优于PCR模型.对于实际水样而言,PLSR和PCR的主成分数分别为6和7时,校正模型的交叉验证效果最优.PLSR法和PCR法的校正集的交叉检验均方差RMSECVPLS和RMSECVPCR分别为0.9322和0.9764 mg·L-1.对于实际水样的检验集来说,PLSR法和PCR法的预测决定系数R2PLS和R2PCR分别为0.9402和0.9190,说明PLSR法的预测效果更优,基于荧光发射光谱数据的PLSR模型具有较高的预测能力和较强的适应性,可以快速、准确的检测出水质COD.通过和传统检测方法的效果对比可知,该方法可用于检测有机污染物浓度较低的水体,有机物浓度较高时采用该方法时检测误差会变大.该研究为水质检测光学传感器的研发提供了一种新的设计思路.

关键词：水质检测、化学需氧量、荧光、发射光谱、预测模型

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分类号：O657.3(分析化学)

资助基金：国家自然科学基金项目;内蒙古自治区自然科学基金项目;内蒙古自治区高等学校科学研究项目;河北省重点研发计划项目;内蒙古自治区大学生创新训练计划项目

在线出版日期：2020-05-11（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共6页

页码：1143-1148