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便携式水质uv254检测设备的研究与设计

便携式水质UV254检测设备的研究与设计

作者：杜楠华中科技大学

学位级别：硕士

伴随社会文明快速发展,饮用水卫生问题逐渐受到广泛的重视。水体的污染问题在我国普遍存在,其污染涉及物理污染、化学污染、生物污染等,程度不一。水源水经过混凝、沉淀、过滤、消毒等一系列传统处理工艺成为自来水后,虽然物理和生物污... 详细信息

伴随社会文明快速发展,饮用水卫生问题逐渐受到广泛的重视。水体的污染问题在我国普遍存在,其污染涉及物理污染、化学污染、生物污染等,程度不一。水源水经过混凝、沉淀、过滤、消毒等一系列传统处理工艺成为自来水后,虽然物理和生物污染问题基本可以得到控制,但化学污染,尤其是有毒有害有机污染物的污染问题一直存在。uv值是指水样在254nm紫外光波长下经过单位比色皿光程后测得的的吸光度或透光度。水中常见的有机污染物多数具有苯环和(或)共轭双键,此类有机物在紫外光波段有显著的吸收峰或特征峰;同时,现有研究已证明:uv与TOC、COD、BOD等表征水样有机污染物浓度的参数呈高度相关性,可以作为替代参数来反映水样有机污染程度。因此uv可以作为反映水中有机物浓度的综合指标,uv吸光度的大小可以预测水样的水质好坏及毒性强弱。uv指标的检测多使用紫外分光光度计,检测设备存在造价高、便携性差、预热时间长等缺点,无法满足现代社会对于水质现场检测的快速、便携等需求。目前,现场水质检测普遍采用TDS笔,检测原理是以水样的电导率来表征水中总溶解固体(TDS)值,但TDS与水质安全性并无必然联系,此方法会在一定程度上误导大众。因此,设计制造出一种具备便携特征的水质现场uv检测设备就显得尤为迫切。针对需要便携性的水质现场uv检测的需求,本研究首先采用紫外发光二极管(uvLED)作为光源,以线性硅光电池作为检测探头,设计并组装手动式便携式水质uv检测设备,并对多地水样进行检测后验证设计的可行性。随后,为了能使便携式水质uv检测设备的精度更高,本研究又提出了自动式便携式水质uv检测设备的设计方案,并对该方案进行了硬件和软件的设计。本研究内容为:目的:设计组装出手动式便携式水质uv检测设备并对其进行可行性验证。方法:了解光电检测的基本原理,结合实际情况,购置峰值波长为265nm的uvled、线性硅光电池及其它相关材料,设计电路,组装设备,提出间接测量uv值的方法;采集多地自来水样,并使用752c型紫外可见分光光度计检测其吸光值,进行统计分析,得到间接测量uv值的转换系数k;将752c型紫外可见分光光度计的检测结果(透光度)作为纵坐标,将手动式便携式水质uv检测设备对同一样品的测量结果(电压值)作为横坐标,分别绘制邻苯二甲酸氢钾和汉口自来水的电压值与透光度关系的标准曲线,获得线性回归方程,验证二者的线性关系;使用手动式便携式水质uv检测设备和得到的线性回归方程及k值,测量多地自来水样的uv值,并与752c型紫外可见分光光度计的测量值(真实值)进行比较,评估测量精度,验证设备的可行性。结果:以752c型紫外可见分光光度计的水质测量结果作为真实值,若以uv265推算uv值,转换系数k=1.21,以此计算各地水样的uv值,最大理论误差为0.2%,最小理论误差为0;邻苯二甲酸氢钾和汉口自来水电压值与透光度关系的标准曲线均呈现强线性相关,决定系数分别为0.9999和0.9998;手动式便携式水质uv检测设备检测到的多地自来水样uv值与真实值相比,误差最大值为0.7%,最小值为0.1%。结论:以峰值波长为265nm的uvled作为光源,间接测量uv值的方法在满足一定误差要求(1%)的前提下,具有实际可行性;以峰值波长为265nm的uvled和硅光电池为核心元件的手动式便携式水质uv检测设备可以应用于uv值的检测并满足便携性的需求。设计展望:根据当今电子器件发展情况,结合成本考虑,提出自动式水质uv检测设备的整体设计方案;根据设计方案选择紫外发光二极管和线性硅光电池的配套器件,包括icl7650运算放大器、atmega88a型单片机、12864系列中文图形点阵液晶显示模块、非编码键盘。根据所选元器件设计相关硬件电路图和软件流程图。硬件设计包括:uvled恒流供电电路的设计、放大电路的设计、键盘的按键功能;软件设计包括:主程序流程、a/d转换流程、lcd显示流程、键盘控制流程和数据处理流程。设计方案自动化程度高,理论上应比手动式便携式水质uv检测设备有更快的测量速度和更高的测量精度,可满足便携式水质检测需求。

关键词： uv254 便携式紫外发光二极管硅光电池水质检测

改性膨润土颗粒制备及对微污染水中uv254和NH4-N的去除研究

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改性膨润土颗粒制备及对微污染水中UV254和NH4-N的去除研究

作者：陈仕稳广东工业大学

学位级别：硕士

随着城市化的进程和工农业的发展,目前我国许多重要流域的水源水受到了不同程度的污染,水源污染问题日益突出。微污染水的污染物种类繁多,但主要以有机物和氨氮污染物为主,给水厂的常规工艺对有机物和氨氮一般难以进行有效去除,因此为... 详细信息

随着城市化的进程和工农业的发展,目前我国许多重要流域的水源水受到了不同程度的污染,水源污染问题日益突出。微污染水的污染物种类繁多,但主要以有机物和氨氮污染物为主,给水厂的常规工艺对有机物和氨氮一般难以进行有效去除,因此为有效解决水源微污染问题,保障人民饮用水安全,迫切需要寻找一些经济高效的水处理方法。在国内外研究中,改性膨润土具有良好的吸附性能,能够有效处理微污染水和污废水,但由于粉末状的改性膨润土在水处理时难以固液分离,处理成本较高,影响了其在水处理中的实际应用,因此将膨润土制备成一种便于回收重复利用的颗粒状膨润土就有了现实意义。本课题选取钠基膨润土为原材料,AlCl3 · 6H2O作为改性剂,采用微波加热制备得到微波强化A1改性膨润土(以下简称M-Al-Bt),采用聚乙烯醇(PVA)为粘结剂和不同造孔剂(碳酸氢钠、海藻酸钠、卡拉胶、淀粉)对M-Al-Bt进行挤压造粒,制备得到不同改性膨润土颗粒(以下简称MBG1、MBG2、MBG3、MBG4)。以uv254和NH4-N的去除效果为评价指标,采用正交试验制备MBG,对不同MBG的制备工艺条件进行分析;通过SEM、EDS、XRD、FT-IR、BET和BJH等方法对MBG的表面和内部结构进行表征分析,探讨MBG的制备机理;考察不同反应条件下,MBG对微污染水中的uv254和NH4-N的去除效果,探讨MBG的去除机理;考察NaOH溶液对MBG的再生效果。MBG制备实验结果表明,M-Al-Bt的最佳制备工艺条件为Q=260 W,L/S=1 ml/g,T=6 min,A1=12 mmol/10g;不同膨润土颗粒的最佳制备工艺条件为,MBG1：PVA=10%,NaHCO3=5%,包埋量=10;MBG2：PVA=11%,SA=3%,包埋量=9.5;MBG3：PVA=11%,卡拉胶=1%,包埋量=10;MBG4：PVA=11%,淀粉=6%,包埋量=9;与MBG2、MBG3和MBG4相比,MBG1颗粒成型效果更好。MBG表征实验结果表明,由膨润土原土制备的颗粒(以下简称NBG)相比,MBG1的表面和内部孔隙结构明显改善,吸附性能明显提高;MBG1的比表面积与NBG相比,增大了约13倍,MBG1的比表面积为32.9452 m2/g;MBG1的平均孔径与NBG相比明显减小,孔容增大约12倍;MBG1的层间距与NBG相比,由1.25 nm增大至1.57 nm。MBG去除实验结果表明,与NBG、MBG2、MBG3和MBG4相比,MBG1对初始浓度20 mg/L腐殖酸、5 mg/L氨氮的微污染水去除效果最好;静态吸附实验中,在MBG1投加量3 g/L,反应时间20 min,pH=7.0的条件下,MBG1对微污染水中uv254和NH4-N的去除率最高达到98.54%和20.56%;采用1.5 mol/L的NaOH溶液对吸附饱和的MBG1可有效循环再生3次,再生后MBG1对uv254去除率均在70%以上(无添加新MBGl),为提高水处理效果,再生后可适当添加新的MBG1;动态吸附实验中,与NBG滤柱相比,MBG1滤柱去除初始浓度20 mg/L腐殖酸、5 mg/L氨氮的微污染水效果更好;在MBGl滤柱运行50 h内,对uv254的平均去除率为97.0%,出水uv254平均值为0.017cm-1,对NH4-N的平均去除率为48.4%,出水NH4-N平均值为2.6 mg/L,对浊度的平均去除率为69.3%,出水浊度平均值为0.5 NTU。

关键词：改性膨润土造粒微污染水 uv254 NH4-N

生物—氧化铁改性砂对微污染物NH3-N和uv254的处理效果研究

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生物—氧化铁改性砂对微污染物NH3-N和UV254的处理效果研究

作者：刘贝广东工业大学

学位级别：硕士

采用自制的氧化铁改性石英砂滤料（简称“改性砂”）,强化过滤技术与生物处理技术联合处理微污染水,对含NH3-N和uv254的微污染水进行强化处理试验研究。探讨了微生物在改性砂滤料表面的复合挂膜特性,进行了生物-改性砂启动性能试验,研究... 详细信息

采用自制的氧化铁改性石英砂滤料（简称“改性砂”）,强化过滤技术与生物处理技术联合处理微污染水,对含NH3-N和uv254的微污染水进行强化处理试验研究。探讨了微生物在改性砂滤料表面的复合挂膜特性,进行了生物-改性砂启动性能试验,研究了pH值与DO的变化规律,对生物相和生物量的分布以及滤料表面形态进行了分析,并将生物-改性砂滤柱（简称B-IOCS）与生物-普通砂滤柱（简称B-RQS）的挂膜特性及试验期间对微污染物NH3-N和uv254的去除效果进行对比,结果表明：采用复合挂膜的方式能成功实现对改性砂挂膜,并有利于缩短挂膜时间至8d;出水pH值、DO浓度降低及出水氨氮浓度低于0.5mg/L可作为判断挂膜是否成功的条件;B-IOCS对氨氮的去除率增长快,从2%升高至85%左右;对uv254的平均去除率为42%左右,去除效果稳定;挂膜成功后,生物膜主体是菌胶团,滤柱内生物相种类丰富,对微污染物去除效果好。普通砂与改性砂滤料均能附着足够的生物量,保证滤柱稳定运行。挂膜成功后,B-IOCS表层生物量比B-RQS表而的量要高,约为44nmolP/g滤料,且生物量主要集中在滤柱表层,约20cm厚度的滤料层;稳定运行期间,B-IOCS内DO平均消耗量为1.8mg/L,比B-RQS肖耗量高出1.3mg/L;B-IOCS对NH3-N去除效果很好,平均去除率达到了86%,去除效果稳定;B-IOCS对uv254的去除效果稳定,平均去除率达57%;改性砂表面呈现更加复杂多孔的结构,比表面积明显增大,生物能牢固附着在滤料表面。已附着生物膜使滤料表面粗糙度进一步增加。B-IOCS具备很强的物理吸附与生物氧化双重作用,对NH3-N和uv254的去除效果好。在滤柱稳定运行期间,对B-IOCS进行反冲洗试验研究,通过正交试验确定了反冲洗的最佳运行方式,并研究了在最佳反冲洗条件运行下对滤柱净水效果的影响及滤料吸附截留恢复情况。结果表明：B-IOCS适合采用气-水反冲洗方式。其最佳参数为：先气冲,q气=8L/（s·m2）,t1=6min;气-水联合反冲,q气0=8L/（s·m2）,q水0=5L/（s·m2）,t2=6min;最后用单水冲,q水=10L/（s·m2）,t3=4min。B-IOCS在反冲结束后1h后所有常规水质指标出水可达标,其中对悬浮物去除效果恢复时间为25min左右,对氨氮去除效果恢复时间约为40min左右;在佛山水业集团沙口水厂B-IOCS与B-RQS中试试验中,并研究对比了两种生物滤料在不同滤速和不同氨氮浓度工况下对氨氮去除效果以及对uv254的去除效果。结果表明：（1）在挂膜期间,B-IOCS中试对氨氮去除率从44%上升至77%,对uv254的平均去除率为42.28%;（2）稳定运行期间,B-IOCS中试对氨氮和uv254去除效果稳定,B-IOCS中试对氨氮的平均去除率可达80%左右,对uv254平均去除率为46.09%;（3）B-IOCS中试在滤速分别为2m/h、4m/h、6m/h下对应的氨氮平均去除率分别为75.2%、95.2%、86.3%,与B-RQS中试在相同滤速下比较,去除率分别增加11.7%、7%、2.1%;在滤速4m/h条件下,在同等进水氨氮浓度水平下,B-IOCS中试的去除率高于B-RQS。（4）在相同进水条件下,B-IOCS中试对uv254的平均去除率为46.15%,去除率在40%-55%之间波动,波动范围较小,去除效果稳定;且B-IOCS中试对uv254的去除率比B-RQS中试高25%左右。

关键词：氧化铁改性砂普通石英砂生物 NH3-N uv254 复合挂膜生物量过滤反冲洗去除效果形态学特性

uv254与耗氧量(CODMn)的相关性探讨

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延安职业技术学院学报 2012年第5期26卷 86-87页

作者：蒋霞詹志刚霍冰心李婵娟商丘市水务有限公司水质化验中心河南商丘476000

通过uv254与CODMn的相关分析,说明了uv254与CODMn具有很好的相关性。uv254的测定具有操作方便、检测成本低、时间短等优势,在目前国内水处理厂运行监控以及实验室研究条件下,uv254作为有机物控制的间接参数,具有较广泛的应用价值。

关键词： uv254 耗氧量(CODMn) 正相关分析

不同园林废弃物生物炭去除水中CODMn,uv254的试验研究

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广东化工 2020年第21期47卷 98-100页

作者：王欣芸裴文影吴美满庞华志余树文何钧翔陈秋丽仲恺农业工程学院城乡建设学院广东广州510225

以园林废弃物为原料制作生物炭,选取芒果树落叶、福建茶和狗牙根草为代表制作生物炭,研究园林废弃物生物炭对水中CODMn、uv254的去除特性,为园林植物废弃物的资源化利用在水处理中的应用提供科学依据。

关键词：园林废弃物生物炭 CODMn uv254

滤液浊度对uv254和SuvA254测定的影响

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工业水处理 2006年第4期26卷 90-90页

作者：李绍全

uv254和SuvA254（uv254与水中DOC的比值）是在水处理中用来指示水中溶解性有机碳（DOC）水平的两个参数。作者就如何精确测定水样的uv254和SuvA254进行了研究。尽管在标准测定方法中提到了胶体物质对水样中uv254测定结果的潜在影响，但... 详细信息

uv254和SuvA254（uv254与水中DOC的比值）是在水处理中用来指示水中溶解性有机碳（DOC）水平的两个参数。作者就如何精确测定水样的uv254和SuvA254进行了研究。尽管在标准测定方法中提到了胶体物质对水样中uv254测定结果的潜在影响，但在这些标准方法中没有清楚的表明如何避免这种影响。

关键词： uv254 精确测定浊度滤液溶解性有机碳标准方法水处理潜在影响测定结果胶体物质

混凝剂和混凝方法对uv254的处理效率研究

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水处理信息报导 2009年第6期 54-54页

给出了uv254的定义，论述了去除uv254的几种混凝剂和混凝方法，并对其进行了分析比较，进而从机理方面进行探讨，从而可以得出最佳混凝剂和混凝方法。

关键词：净水工程混凝剂混凝方法 uv254 处理效率

uv_(254)在煤制气废水处理中的指示作用

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环境工程学报 2015年第4期9卷 1809-1814页

作者：刘莹盛飞陈文婷陈雪李向南于聪张宝林中国国电北京朗新明环保科技有限公司北京100039

鉴于uv254具有操作简单、测定速度快、成本低和重现性好等优点,对uv254在煤制气废水处理中监测与指示作用进行了分析研究。结果表明,煤制气废水水质比较复杂,在各个处理单元中,COD和uv254的相关系数最高仅为0.8328,相关性不高,uv254不... 详细信息

鉴于uv254具有操作简单、测定速度快、成本低和重现性好等优点,对uv254在煤制气废水处理中监测与指示作用进行了分析研究。结果表明,煤制气废水水质比较复杂,在各个处理单元中,COD和uv254的相关系数最高仅为0.8328,相关性不高,uv254不适合代替COD作为日常监测指标。在臭氧深度处理煤制气废水的实验中,COD与uv254相关系数为0.9826和0.9812,在煤制气废水处理工艺中沿程COD和uv254相关系数为0.9879。结果表明,在水质一定的情况下进行废水处理过程中,uv254与COD的变化趋势高度一致,具有显著的相关性,uv254可以作为预测COD去除效果的指示指标,这在将在较大程度上节约时间和降低实验成本。

关键词： uv254 煤制气废水深度处理相关性

uv_(254)在炼油废水深度处理中的效果预测

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工业水处理 2008年第2期28卷 64-66页

作者：陈梅芹吴景雄茂名学院广东茂名525000

以深度处理的炼油废水为样品,探讨了uv254(以蒸馏水为参比空白)与COD、油含量的关系。试验结果表明,uv254与COD、油含量呈良好的线性关系;采用多项式拟合技术,可得到uv254与COD、油含量更为精确的关联式。因此uv254可粗略预测该炼油废... 详细信息

以深度处理的炼油废水为样品,探讨了uv254(以蒸馏水为参比空白)与COD、油含量的关系。试验结果表明,uv254与COD、油含量呈良好的线性关系;采用多项式拟合技术,可得到uv254与COD、油含量更为精确的关联式。因此uv254可粗略预测该炼油废水的深度处理效果。方法具有操作简单、快捷等优点,可作为工艺调试及日常运行的监控参考。

关键词： uv254 炼油废水预测指标石油类