基于三维荧光光谱的油类污染物检测方法研究

论文摘要

矿物油引起水体污染是当前亟待解决的重要环境难题。采用有效方法识别并检测油污种类及含量是解决水体污染的关键问题,也是后续清污净水实现绿色发展的重要前提。开展室内荧光分析实验,配制油类混合物的四氯化碳溶液进行荧光光谱分析研究,完成的主要研究工作如下:1)基于光致发光机理与朗伯-比尔定律,设计石英玻璃微通道样品池与双光路荧光光谱检测系统,增强荧光信号的强度,实现被测物荧光的高效收集。2)针对荧光光谱中存在的散射干扰,采用空白扣除法消除拉曼散射,采用缺损数据修复-主成分分析（MDR-PCA）法对瑞利散射进行处理,并与Delaunay三角形内插值法消除瑞利散射效果进行对比。Delaunay三角形内插值法消除瑞利散射后拟合值与真实值间的平均绝对偏差为8.56%;MDR-PCA法处理后散射区数值与真实值平均绝对偏差为2.74%。结果表明MDR-PCA法是一种更为理想的瑞利散射消除方法。3)结合平行因子分析、交替三线性分解与自加权交替三线性分解方法优点,提出应用组合算法（ACM）对柴油、汽油和煤油的混合溶液进行定性分辨与定量测定,柴油、汽油和煤油的平均回收率分别为96.68%、97.83%、97.11%,提高了对复杂混合物体系的识别与解析能力。图27幅;表7个;参59篇。

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摘要

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引言

第1章绪论

1.1 课题的研究背景及意义

1.2 油类污染物的检测方法

1.3 荧光光谱技术在油类污染物检测中的研究现状

1.3.1 荧光光谱法在油类污染物检测中的应用

1.3.2 化学计量学方法在荧光光谱分析中的应用

1.4 课题主要研究内容

第2章荧光分析法检测油类污染物的原理

2.1 荧光产生机理

2.2 荧光物质的特征光谱

2.3 荧光强度与溶液浓度的关系

2.4 散射对测量的影响

2.4.1 瑞利（Rayleigh）散射对荧光光谱测量的影响

2.4.2 拉曼（Raman）散射对荧光光谱测量的影响

2.5 荧光法检测油类污染物的可行性

2.6 三维荧光光谱技术

2.6.1 三维荧光光谱的图形表示

2.6.2 三维荧光光谱的矩阵表示

2.7 本章小结

第3章石英玻璃微通道荧光光谱检测系统

3.1 荧光光谱检测系统研究现状

3.2 F-7000 荧光光谱仪结构

3.3 石英玻璃微通道样品池的设计

3.4 荧光光路设计

3.5 石英玻璃微通道荧光光谱检测系统实验研究

3.5.1 纯组分样品的荧光测试对比分析

3.5.2 标准溶液样品的荧光测试对比分析

3.6 本章小结

第4章荧光光谱的校正与散射处理

4.1 荧光光谱仪的校正

4.2 荧光光谱中散射的消除方法

4.2.1 空白扣除法

4.2.2 Delaunay三角形内插值法

4.2.3 缺损数据修复-主成分分析（MDR-PCA）法

4.3 矿物油-四氯化碳溶液的三维荧光光谱

4.4 散射消除效果对比

4.4.1 空白扣除法消除拉曼散射

4.4.2 Delaunay三角形内插值法消除瑞利散射

4.4.3 缺损数据修复-主成分分析（MDR-PCA）法消除瑞利散射

4.4.4 Delaunay三角形内插值法与MDR-PCA分析结果比较

4.5 本章小结

第5章油类污染物三维荧光光谱检测方法研究

5.1 多维数据的校正方法

5.2 几种二阶校正算法的比较

5.2.1 平行因子模型

5.2.2 交替三线性分解（ATLD）算法

5.2.3 自加权交替三线性分解（SWATLD）算法

5.3 组合算法（ACM）

5.4 三线性模型中组分数的确定

5.4.1 核一致诊断法（CORCONDIA）

5.4.2 残差分析法

5.5 组合算法在油污检测中的应用

5.5.1 样品的配制及仪器参数的设置

5.5.2 ACM算法分辨柴油和汽油混合溶液

5.5.3 ACM算法分辨柴油、汽油和煤油混合溶液

5.6 本章小结

结论

参考文献

致谢

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文章来源

类型: 硕士论文

作者: 黄微

导师: 陈至坤

关键词: 油类污染物,三维荧光光谱,样品池,缺损数据重构,组合算法

来源: 华北理工大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

专业: 物理学,环境科学与资源利用

单位: 华北理工大学

分类号: X832;O433.59

总页数: 66

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