[发明专利]用于确定液体样品的参数的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于通过光谱测量，尤其是借助于光谱仪或光谱测定设备确定液体样品的参数，尤其是化学需氧量(COD)、总有机碳(TOC)或者一个或多个成分的浓度的方法，所述光谱测定设备的示例包括光谱测量探针和光谱测定传感器。

背景技术

化学需氧量COD是表示为化合物，通常诸如高锰酸钾或重铬酸钾的强氧化剂的氧当量的量，其在指定方法的反应条件下被包含在特定容积的液体样品中的可氧化成分消耗。在河水和废水的情形中，以及在废水处理厂中，COD值是用于对污染程度，尤其是存在有机杂质的污染程度进行分类的重要参数。相关的参数是总有机碳TOC。此参数表示包含在液体样品中的有机化合物中的总碳量。

在大部分用于确定化学需氧量的方法的情形中，利用已知过量的氧化剂对样品进行处理，然后例如通过未消耗的剩余物的回滴定来确定氧化剂的消耗。将所消耗的氧化剂的量转换成给出COD值的氧当量。确定总有机碳经常根据的方法为，在对无机结合碳进行分离之后，使液体样品在有氧气的情况下燃烧，从而全部有机结合碳被转化成二氧化碳(CO₂)。通过红外探测器来确定如此产生的二氧化碳的量。

这些方法提供非常精确的结果。然而在这些方法的情形中不利的是，例如它们在工业过程中或在废水处理厂中的应用伴随着相对高的设备复杂性和维修努力。此外尤其在确定COD的情形中不利的是，所应用的分析法根据标准方法操作，因此，经常包括化学品，诸如上文指定的氧化剂，通常，所述氧化剂必须进行复杂的处理或加工。

与此对比，借助于光谱测定方法能进行参数COD或TOC的相对简单的现场或联机确定。此方法还能用于确定液体样品的浑浊度或者一个或多个预定成分，诸如硝酸盐的浓度。在此方面中，一种合适的方法在欧洲专利EP1472521B1中公开，其中可纵向移动的活塞或活塞阀将待检查的液体样品吸入用作测量空间的玻璃筒中并在测量已进行之后将该样品排出。光源和光接收器彼此相对地布置，使得光源与光接收器之间的光束路径，测量路径的光轴基本垂直于玻璃筒的筒轴延伸。这样，在光源与光接收器之间延伸的测量路径被引导通过待检查的液体样品。光源例如能是紫外线光源，例如闪光灯。光接收器包括具有诸如棱镜或光栅的色散元件的光谱仪，该光谱仪将所接收的光波长受控制地引导到光电二极管排或光电二极管阵列上。这样，能记录液体样品的紫外线吸收光谱。

利用此方法或类似的方法，除了其它的测量变量，诸如液体样品的浑浊度或硝酸盐浓度之外，还能确定液体样品的COD和TOC值。为此，能在例如240nm与400nm之间的预定紫外线波长范围上对吸收光谱或者也可单独对影响吸收光谱的COD或TOC进行积分，并根据所确定的积分值，基于通过对参考样品的校准测量获得的赋值规则或相互关系，能得到液体样品的COD或TOC值。

只要液体样品的基本组成与执行校准测量所用的参考样品的组成基本相等，则此方法运行可靠。然而，如果液体样品的组成在探针的使用期间发生明显的变化，例如当先前不存在的物质被高浓度地引入监控的水流或水体中时，利用所存储的校准参数确定的COD和TOC值会与液体样品的实际值产生显著的偏差。然而，这在从现有技术已知的方法中没有被注意到，这是因为仅在吸收测量的基础上，不能辨别出所检测到的吸收的变化是仅由于浓度变化而组成保持基本相等，还是由于例如由于新进入成分而导致的组成的变化。这源于如下事实：吸收光谱是样品中的所有光吸收物质的和信号，其中这些物质能以不同的浓度存在，并且其中参照物质量单元的吸收强度取决于光吸收物质的化学结构，因此，基于物质的量的吸收强度能是不同的。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种用于确定液体样品的参数，尤其是化学需氧量、总有机碳或预定物质的浓度的方法，该方法克服了这些缺点。尤其是，该方法应允许对所确定的参数的测量值的可靠性进行估计。

此目的通过一种用于根据液体样品通过光谱测定设备确定该液体样品的参数，尤其是化学需氧量(COD)、总有机碳(TOC)或者一个或多个预定成分的浓度的方法来实现，该方法包括如下步骤：

至少在预定波长范围中确定液体样品的吸收光谱；

根据该预定波长范围中的吸收光谱来确定液体样品的参数的测量值；

将所确定的预定波长范围中的吸收光谱与已知组成的至少一个参考样品的至少一个参考吸收光谱相比较；

基于该比较，确定至少一个相似性参数，该相似性参数表示所确定的吸收光谱与参考吸收光谱之间的相似性的程度；以及

基于该至少一个相似性参数来对所确定的测量值进行分类。