申请日2017.05.23
公开(公告)日2017.08.18
IPC分类号G01N1/38; G01N21/73
摘要
本发明涉及一种用于电镀污泥中重金属浓度的在线监测方法，对含有不同标准浓度待测重金属的污泥进行激光诱导激光光谱(LIBS)信号采集，获取相应的标准特征峰，通过定位特征峰，对相应浓度所产生的LIBS谱峰分析，计算特征峰的峰强度及峰面积，同时对应相应的重金属浓度，建立污泥中重金属的标准曲线;将待检测的电镀污泥进行标准化处理，取处理好的污泥传输至检测平台进行LIBS信号采集，对其峰型与标准样品对比，根据标准曲线获知其浓度;系统后台将其浓度比对国家标准，并将所监测到的重金属浓度信息传输至监控后台，提供预警信息。本发明能够实现在线监测、分析电镀污泥中的重金属含量，为绿色排放提供有力的监控手段。
权利要求书
1.一种用于电镀污泥中重金属浓度的在线监测方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)制备电镀污泥中所有待测重金属的标准样品组，各标准样品组的制备按以下步骤进行：取一种待测重金属的分析纯重金属盐配比成若干份不同浓度的标准溶液，将若干份不同浓度的标准溶液分别与污泥均匀混合，形成若干份含不同标准浓度待测重金属的污泥，所述若干份含不同标准浓度待测重金属的污泥即为该待测重金属的标准样品组;
2)通过LIBS检测各标准样品组，定位LIBS图谱中各标准样品组的特征峰，不同的待测重金属在LIBS图谱中的特征峰位置不同;同一标准样品组中各份含不同标准浓度待测重金属的污泥在LIBS图谱中的特征峰的峰强度和峰面积均不同，且呈随标准浓度变化一致的趋势;
3)计算每种待测重金属的标准样品组中各标准样品的特征峰的峰强度和峰面积，建立各待测重金属污泥的标准曲线，所述标准曲线参照公式(1)所示：
C=aHm+bSn (1)
其中：C为重金属浓度，H为峰强度，S为峰面积，a、b为待求系数，m、n为待求指数;
4)将待检测的电镀污泥按照标准化流程进行处理，使得电镀污泥达到所需的含水率，将处理后的电镀污泥运输至测试平台进行LIBS检测，定位该电镀污泥中各待测重金属的特征峰，计算各特征峰对应的峰强度和峰面积，然后通过各待测重金属的标准曲线计算出该待测重金属的浓度;
5)将检测得到的电镀污泥中所含的各重金属浓度的信息上传监控系统与国家标准对比，当所监测到的重金属浓度大于国家标准后，将所监测到的重金属浓度信息传输至监控后台，提供预警信息。
2.根据权利要求1所述的一种用于电镀污泥中重金属浓度的在线监测方法，其特征在于：所述步骤3)中特征峰的峰强度和峰面积的计算方法如下：
21)峰强度计算：峰强度为特征峰峰顶到峰底部的距离，所述峰底部是连接峰左右两边基点的连接线;峰顶到峰底部的距离是自峰顶端向下的水平垂直线到与连接线相交为止的线的长度;
22)峰面积计算：采用平均总峰面积法：从特征峰顶部位置出发，分别向左右两边延伸，在峰底部第一次到达最小值作为左边界L和右边界R，从左边界L、右边界R开始，逐次向外延伸，即L,L-1，L-2…;R,R-1，R-1，R-2…;直到遇到新峰边界或预定值为止，结合高斯分布，确定峰边界,每次改变边界，均重新计算峰面积，最后将所计算的峰面积求出平均值，即为峰面积值;峰面积计算公式如公式(2)、(3)所示：
其中：A为峰面积，Ak为每次边界延伸所计算的峰面积，L为峰左边界，R为峰右边界。
3.根据权利要求2所述的一种用于电镀污泥中重金属浓度的在线监测方法，其特征在于：所述确定峰边界方法如下：根据峰位置，通过高斯分布判断峰值区域，具体参照公式(4)所示：
其中，x为随机变量，y为概率密度函数，u为高斯分布平均值，σ为均方差;当曲线拐点在x=u±2σ处。当|x-u|≤3σ时，y=0.9974，即函数曲线下99.74%的面积在平均值左右三个标准差3σ的范围内，表明落在此区间外的面积不足0.3%，则可认为x几乎在该区间外取值，当|x-u|≤6σ时，y=0.9999966，则可认为x完全不在该区间外面取值。
4.根据权利要求1所述的一种用于电镀污泥中重金属浓度的在线监测方法，其特征在于：还包括步骤6)相关处理部门根据预警信息调整处理方案，实现电镀污泥排放符合国家标准的要求;同时将所监测到的信息远程传输至监管部门，实现远程监控。
说明书
一种用于电镀污泥中重金属浓度的在线监测方法
技术领域
本发明涉及工业废弃污泥中重金属监测技术领域，具体涉及一种用于电镀污泥中重金属浓度的在线监测方法。
背景技术
电镀污泥随着经济的发展，排放量也越来越大，由于电镀污泥中含有大量的危害物质，尤其是重金属，因此经常作为危废物品存放。而每年由于工业所产生的污泥数量巨大，通常使用的处理方法有填埋和焚烧，不仅会造成二次污染，而且需要浪费大量燃料;目前对电镀污泥中重金属的检测方法的繁琐、耗时、效率低下，缺乏一种便捷、可靠、客观的在线监测方法。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，填补现有技术的空白，提供一种用于电镀污泥中重金属浓度的在线监测方法，有助于污泥处理厂家实时掌握污泥中重金属的含量，及时调整处理方案，调整重金属排放达到国家农用污泥使用标准，做到绿色排放。本发明的具体技术方案如下：
一种用于电镀污泥中重金属浓度的在线监测方法，包括以下步骤：
1)制备电镀污泥中所有待测重金属的标准样品组，各标准样品组的制备按以下步骤进行：取一种待测重金属的分析纯重金属盐配比成若干份不同浓度的标准溶液，将若干份不同浓度的标准溶液分别与污泥均匀混合，形成若干份含不同标准浓度待测重金属的污泥，所述若干份含不同标准浓度待测重金属的污泥即为该待测重金属的标准样品组;
2)通过LIBS检测各标准样品组，定位LIBS图谱中各标准样品组的特征峰，不同的待测重金属在LIBS图谱中的特征峰位置不同;同一标准样品组中各份含不同标准浓度待测重金属的污泥在LIBS图谱中的特征峰的峰强度和峰面积均不同，且呈随标准浓度变化一致的趋势;
3)计算每种待测重金属的标准样品组中各标准样品的特征峰的峰强度和峰面积，建立各待测重金属污泥的标准曲线，所述标准曲线参照公式(1)所示：
C=aHm+bSn (1)
其中：C为重金属浓度，H为峰强度，S为峰面积，a、b为待求系数，m、n为待求指数;
4)将待检测的电镀污泥按照标准化流程进行处理，使得电镀污泥达到所需的含水率，将处理后的电镀污泥运输至测试平台进行LIBS检测，定位该电镀污泥中各待测重金属的特征峰，计算各特征峰对应的峰强度和峰面积，然后通过各待测重金属的标准曲线计算出该待测重金属的浓度;
5)将检测得到的电镀污泥中所含的各重金属浓度的信息上传监控系统与国家标准对比，当所监测到的重金属浓度大于国家标准后，将所监测到的重金属浓度信息传输至监控后台，提供预警信息。
进一步，所述步骤3)中特征峰的峰强度和峰面积的计算方法如下：
21)峰强度计算：峰强度为特征峰峰顶到峰底部的距离，所述峰底部是连接峰左右两边基点的连接线;峰顶到峰底部的距离是自峰顶端向下的水平垂直线到与连接线相交为止的线的长度;
22)峰面积计算：采用平均总峰面积法：从特征峰顶部位置出发，分别向左右两边延伸，在峰底部第一次到达最小值作为左边界L和右边界R，从左边界L、右边界R开始，逐次向外延伸，即L,L-1，L-2…;R,R-1，R-1，R-2…;直到遇到新峰边界或预定值为止，结合高斯分布，确定峰边界,每次改变边界，均重新计算峰面积，最后将所计算的峰面积求出平均值，即为峰面积值;峰面积计算公式如公式(2)、(3)所示：
其中：A为峰面积，Ak为每次边界延伸所计算的峰面积，L为峰左边界，R为峰右边界。
进一步，所述确定峰边界方法如下：根据峰位置，通过高斯分布判断峰值区域，具体参照公式(4)所示：
其中，x为随机变量，y为概率密度函数，u为高斯分布平均值，σ为均方差;当曲线拐点在x=u±2σ处。当|x-u|≤3σ时，y=0.9974，即函数曲线下99.74%的面积在平均值左右三个标准差3σ的范围内，表明落在此区间外的面积不足0.3%，则可认为x几乎在该区间外取值，当|x-u|≤6σ时，y=0.9999966，则可认为x完全不在该区间外面取值。
进一步，还包括步骤6)相关处理部门根据预警信息调整处理方案，实现电镀污泥排放符合国家标准的要求;同时将所监测到的信息远程传输至监管部门，实现远程监控。
本发明的有益效果是：本发明通过LIBS(激光诱导激光光谱)检测实现对电镀污泥中重金属的准确监测，及时获取污泥中的重金属含量，并将所检测到的数据与国家标准对比，提供预警信息，根据预警信息，及时调整处理方案，实现重金属排放符合国家标准的要求，为相关部门提供有力的监测和监管支持;解决了目前电镀污泥重金属检测的繁琐、耗时、效率低下等问题。
