[发明专利]一种基于紫外光谱的水中氮含量检测算法

说明书

一种基于紫外光谱的水中氮含量检测算法，它包括以下步骤：步骤一：对溶液进行预处理并根据溶液的吸光度进行光谱区的选择；步骤二：构建基于偏最小二乘法的从光谱到氮浓度的检测模型；步骤三：获取步骤二中所构建的检测模型中的各主因子；步骤四：采用所获得的检测模型对样本进行氮含量的检测。本发明的目的是为了精确的对水中氮物质进行氮含量的检测，且实现对水中氮含量无添加、无接触、无二次污染的检测，而提供的一种基于紫外光谱的水中氮含量检测算法。

技术领域

本发明属于环境检测技术领域，具体涉及一种基于紫外光谱的水中氮含量检测算法。

背景技术

水资源作为人类赖以生存的重要资源，其品质问题始终是人们关注的重点问题。而通过行之有效的水质监测，可改善水环境污染现状并可有效保障水环境稳定与安全。随着我国不断加大生态环境保护的力度，水环境保护作为污染防治的三大攻坚战之一，备受关注，而总氮作为水环境质量的重要衡量指标，受到了越来越多的重视，且精准测定水体中总氮含量是水环境监测的基础。总氮是水体中有机氮和各种无机氮化物的总称。近年来，水中总氮的测定方法有紫外分光光度法、高温氧化-化学发光检测法、离子色谱法、连续流动分析法等。

紫外分光光度法中，碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法是目前实验室应用最广泛的水中总氮测定方法。该方法的原理是在高温的碱性介质中，过硫酸钾可充分分解产生具有强氧化性的硫酸根自由基，该自由基能将水中的含氮化合物氧化为硝酸盐，而后用紫外分光光度法测定硝酸盐的吸光度，进而计算出总氮含量。但紫外分光光度法存在干扰物多、选择性差的问题；高温氧化-化学发光检测法是基于总氮浓度与化学发光强度呈良好的线性关系，通过检测化学发光强度，可测得样品中总氮浓度。样品由载气带入高温炉中，经高温完全气化、氧化裂解，含氮类化合物被定量转为NO，进而被O3氧化成激发态的NO2*,NO2*向基态跃迁发射光子，通过对光子浓度的检测，进而确定总氮的浓度。但该方法需定期更换催化剂；采用离子色谱法测定水中总氮，通常是先将样品中的含氮类化合物氧化成硝酸盐，而后用离子色谱分析检测出硝酸盐浓度，进而计算得到总氮浓度。离子色谱法虽然可以避免有机物的干扰，但在碱性过硫酸钾消解的过程中过硫酸钾会把体系中的氯离子氧化为氯酸盐，氯酸盐会干扰硝酸盐的测定；我国于2013年颁布了关于连续流动分析法测定水中总氮的标准(HJ667—2013)，其化学反应原理是首先利用氧化剂将氮类化合物氧化成硝酸盐，后经镉柱还原为亚硝酸盐，再采用亚硝酸盐氮的测定方法(GB7493—1987)进行测定，从而测得水中总氮含量。但连续流动分析法中，将硝酸盐还原为亚硝酸盐的镉柱需要周期性地进行效能检定，并且镉柱中镉会溶出，会对环境造成污染。

发明内容

本发明的目的是为了精确的对水中氮物质进行氮含量的检测，且实现对水中氮含量无添加、无接触、无二次污染的检测，而提供的一种基于紫外光谱的水中氮含量检测算法。

一种基于紫外光谱的水中氮含量检测算法，它包括以下步骤：

步骤一：对溶液进行预处理并根据溶液的吸光度进行光谱区的选择；

步骤二：构建基于偏最小二乘法的从光谱到氮浓度的检测模型；

步骤三：获取步骤二中所构建的检测模型中的各主因子；

步骤四：采用所获得的检测模型对样本进行氮含量的检测。

在步骤一中，通过测定硝酸根粒子在指定波长点A的吸光度测定硝酸盐氮的含量，在指定波长点B再进行吸光度的测量来校正硝酸盐氮值，所采用的硝酸盐氮含量的计算公式为：

A_校＝A₂₂₀-2A₂₇₅       (1.1)。

在步骤一中，在进行预处理时，采用絮凝共沉淀和/或大孔中性吸附树脂，对水样中具有干扰性的有机物进行滤除。

在步骤二中，还包括分析模型评价指标步骤，所评价的指标包括校正均方根误差、预测均方根误差和RMSEP/RMSEC比值；