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2024-12-06
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水体中硝酸盐氮含量的UV-Vis光谱学在线测量方法
随着环境污染的日益加剧,水体的安全和质量问题越来越受到人们的关注。硝酸盐氮是一种重要的废水污染物,如何实时快速准确地测量水体中的硝酸盐氮含量,对于环保监测、水质治理和环境保护有着重要的意义。本文主要探讨基于紫外-可见(UV-Vis)光谱学的在线硝酸盐氮测量方法,旨在为环保管理和水质监测提供一种新的技术手段。
一、紫外可见光谱
紫外-可见(UV-Vis)光谱学是一种常用的光谱测量技术。它利用光的特性,测量样品中吸收或透过光的强度的变化,从而推断样品的物理和化学特性。UV-Vis光谱的测量原理是根据光对物质的吸收特性来分析物质,物质分子中的电子吸收紫外或可见光时,它们会跃迁到高能级,形成带有特定吸收特征的吸收带。在可见光区域,许多物质都美丽多彩,可以通过各种颜色区别来识别它们。而在紫外区域,物质吸收的光波长非常短,不能被人眼看到。
二、硝酸盐氮的特性
硝酸盐氮是一种蓝色环保指标物,是废水和自然水体中重要的污染指标物之一。硝酸盐氮的污染来源包括生活污水、工业废水、农业排泄物等,进入水体后,会导致水环境严重污染,甚至影响人体健康。因此,快速准确测量水体中的硝酸盐氮含量是环保监测和水质监测等方面的核心问题。
硝酸盐氮的鉴定方法包括化学方法和仪器分析方法。其中,化学方法包括重铬酸钾-铜-钴还原法、厌氧分子筛法和硫酸铈法等,这些方法准确性较高,但是仪器重量大、分析时间长、操作较为繁琐,不能实现实时在线监测。而仪器分析方法包括液相色谱和质谱等,这些方法可以实现快速准确分析硝酸盐氮含量,但是设备价格高昂、运行成本较高,对操作人员的技能要求较高。因此,一些研究者探索了基于紫外可见光谱学的在线硝酸盐氮测量方法。
三、基于紫外可见光谱的在线硝酸盐氮测量方法
利用紫外可见光谱技术测量硝酸盐氮含量的原理是,硝酸盐氮离子具有固有的吸收波长,可以在特定波长下吸收光,进而测量盐酸盐氮的浓度。根据Tujin等人的研究,水中硝酸盐含量与254nm处吸光度呈正相关关系。
紫外可见光谱的测量方法主要包含两种,一种是扫描波长光谱法;另一种是固定波长对比法。扫描波长光谱法是将光谱范围内所有波长均扫描后,寻找存在吸光度谱带的波长进行硝酸盐氮的浓度分析,测量范围广泛,但要求光谱仪的分辨率高,而且有一定的误差。固定波长对比法则选择一定波长附近存在谱峰的波长点,计算其吸光度进行对比分析,要求数据准确,抗干扰能力较差,但系统简单,便于实施。上述两种方法各有优缺点,根据应用场景和需要,可以选择合适的方法。
如果采用固定波长测量法实现硝酸盐氮的在线测量,可以通过硝酸盐氮的吸收特性来选择评估波长。据文献报道,硝酸盐氮具有吸收特性-比较强的吸收峰在220-250nm波长区域。因此,可以在220-250nm波长区域内选择一个合适的波长点来进行硝酸盐氮浓度的测量。需要注意的是,在测量中还要同时测量同时进行吸收强度参考标准,然后将样品的吸收强度与该标准的吸光度进行稀释,然后进行硝酸盐氮浓度的计算。
四、结论
总之,基于紫外可见光谱技术实现水体中硝酸盐氮含量的在线测量方法有较大的优势。不仅能够捕捉到水中硝酸盐氮的吸收特征,同时还能够快速准确地测量它们的浓度。通过选择合适的波长进行测量,可以避免系统中的干扰,并提高测量的准确性和可靠性。在未来,这种基于UV-Vis光谱测量硝酸盐氮的在线测量方法将在水质监测和环保监测等领域得到更广泛的应用。
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