[发明专利]一种溶液中多金属离子浓度检测方法

说明书

本发明公开了一种溶液中多金属离子浓度检测方法，执行如下：计算待测溶液中每种离子在原始波长区间内每个波长对应的吸光度系数，并构建待测溶液的目标波长区间；获取待测溶液吸光度的比值光谱导数信息，将一种离子M的标准溶液作为除数因子对待测溶液的吸光光谱进行比值光谱导数处理得到吸光度的比值光谱导数信息；然后，在目标波长区间内采用卡尔曼滤波分光光度法计算出待测溶液中剩余离子的浓度，再基于剩余离子的浓度计算出作为除数因子的离子M的离子浓度。本发明具有速度快、使用简单、高灵敏度，不需要对离子进行预分离则可以同时检测多金属离子的浓度，易实现自动化，适合用于溶液中多金属离子同时检测。

技术领域

本发明属于光谱定量检测溶液离子浓度的技术领域，具体涉及一种溶液中多金属离子浓度检测方法。

背景技术

湿法冶锌工业废水主要包括大量的锌(Zn)和痕量金属离子，如铜(Cu)，钴(Co)和镍(Ni)，主要锌离子与痕量离子浓度比高达10³，由于重金属离子固有的毒性，过量的排放会严重污染水资源和影响人体健康。因此，实时检测和严格控制金属离子浓度具有重要意义。

目前，已经提出了多种方法用于同步测定金属离子，如原子吸收光谱、伏安法、高效液相色谱、紫外可见光谱以及原子荧光光谱等。在这些方法中，紫外可见光谱由于其在准确性、速度快以及简单性和成本效益方面的优越性而长期被广泛使用，成为测定重金属离子的一种重要的分析方法。

然而，传统的紫外可见光谱检测主要用于单离子。当应用于多金属离子时，必须通过化学方法预先分离每个组分，步骤繁琐，并且实时性差。为了避免分离步骤，已经广泛使用几种分光光度法进行多组分分析。这些方法包括主成分回归(PCR)，差分分光光度法，偏最小二乘回归(PLSR)，导数分光光度法，卡尔曼滤波分光光度法和多波长线性回归分析(MLRA)。但是，这些方法主要用于分析浓度相近的多组分离子。对于湿法冶锌工业废水，溶液中主要成分锌和痕量金属离子的浓度比高达10³，混合物中存在严重的重叠和干扰。到目前为止，由于痕量离子的灵敏度较低，且离子间谱峰重叠严重和相互干扰，还没有一种检测方法能够同步精确测定工业废水中的锌和痕量离子。因此亟待寻找一种面向湿法炼锌工业废水溶液中多金属离子同步检测的方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种溶液中多金属离子浓度检测方法，其实现了溶液中多种金属离子浓度的同步检测的方法，其可以精确测定工业废水中锌和痕量离子浓度。

本发明提供的一种溶液中多金属离子浓度检测方法，执行过程如下：

计算待测溶液中每种离子在原始波长区间内每个波长对应的吸光度系数，并构建待测溶液的目标波长区间；

其中，所述目标波长区间由相关系数R大于阈值的波长点构成，所述相关系数R表示波长点处包含的离子特征信息，相关系数R越大，对卡尔曼滤波模型的贡献越大；

获取待测溶液吸光度的比值光谱导数信息；

其中，获取待测溶液的吸收光谱，并将一种离子M的标准溶液作为除数因子对待测溶液的吸光光谱进行比值光谱导数处理得到吸光度的比值光谱导数信息，所述吸光度比值光谱导数与剩余离子浓度相关，与离子M无关；

然后，基于待测溶液吸光度的比值光谱导数、离子的吸光度系数并在目标波长区间内采用卡尔曼滤波分光光度法计算出待测溶液中剩余离子的浓度，再基于剩余离子的浓度计算出作为除数因子的离子M的离子浓度。