[发明专利]一种在线监测水体内多种重金属含量的方法及监测装置

说明书

技术领域

本发明属于借助于测定材料的化学或物理性质来测试或分析材料的技术领域，特别涉及一种利用光学法，通过设置能提供多个波长的光源或提供连续波长的光源的测量光源，并循环监测流程使得任意多种不同的重金属元素在与适当的显色试剂及待测组分进行反应后与设定好的最大吸收波长光强度的变化比较以实时测量出水样中该重金属污染物的含量的在线监测水体内多种重金属含量的方法及监测装置。

背景技术

重金属是指比重大于5的金属，在人体中累积达到一定程度，会造成慢性中毒，其中对人体危害最大的有铅Pb、汞Hg、镉Cd、铬Cr、砷As等，这五种重金属被定义为目前国内最严重且最迫切需要严密监控的重金属元素。这些重金属在水中不能被分解，若没有完善的监控机制、严密的监测设备，生物会从环境中摄取重金属，并经过食物链的生物放大作用，在较高级生物体内富集，转化为毒性更强的金属化合物，最终通过食物进入人体，危害人体健康。众所周知的水俣病(汞污染)和骨痛病(镉污染)就是由重金属污染造成的。因此，对重金属的防治刻不容缓，而水中重金属污染是目前所有重金属污染最严重和最迫切需要解决的问题，水中重金属的防治又必须以重金属的监测为首要任务。

国家标准中规定了水中各种重金属元素的检测方法，国内外文献对此也有相关表述。现有技术中广泛采用的主要有分光光度法、原子吸收光谱法、电化学法及原子荧光法等。其中分光光度法可测定各种水中重金属的含量，该方法由于操作简单，定性、定量准确，并且与国家标准及行业标准的符合度高，因此被广泛应用于实验室测定和在线监测水中重金属含量，但该方法由于显色反应每次的颜色不同以及试剂间会产生相互干扰致使在线监测设备每次只能测定一种重金属的含量，效率较低。对于原子吸收光谱法和原子荧光法，由于待测重金属本身化学性质的差异和水样预处理的复杂使得这两种方法本身就无法应用于在线监测，而仅仅适合被应用于实验室以人工取样方式来测定水中重金属含量。电化学法是目前除了光度法之外另一种被广泛应用于在线监测水中重金属含量的重要方法，可单独在线测定水中大部分重金属物质，也可同时测定几种特定的重金属物质，如铅、镉、铜，但对于想随意组合同时在线测定多种水中重金属的需求则不可能实现。

发明内容

本发明解决的技术问题是，由于现有技术无法兼顾监测成本和监测的实时效果可靠，而导致的用户一无法根据自身水质的特点随意选择需要监测的重金属因子的数量，二当需要监测多个待测因子时需要多台监测仪器，成本偏高，且需要大量的空间置放，三即使一次性监测到多种重金属的含量，其监测精度亦无法满足国家环保局提出的污染源水质重金属浓度的监测要求的问题，进而提供了一种在线监测水体内多种重金属含量的方法及监测装置。

本发明所采用的技术方案是，一种在线监测水体内多种重金属含量的方法，方法采用能提供多个波长的光源或提供连续波长的光源的测量光源；控制系统根据需要设定N个测量含量的重金属个数，N≥1；设定反应温度T、反应时间t1、比色时间t2；确定待测水样、反应溶液和显色溶液；确定电磁阀组中选用电磁阀的个数；控制系统通过取样系统取N体积待测水样A并置入反应装置，控制反应温度到设定值T；反应时间t1后停止对反应温度T的控制并使反应温度T降低到环境温度，得到反应液B；控制系统控制取样系统取一体积反应液B及定量的显色溶液置入比色装置，反应得到比色液C，显色t2时间；采用测量光源中特定波长的光对比色液C进行吸光度测量，根据产生的光强度变化，由光学检测装置测量光强度变化，所述光学检测装置为能测量所述测量光源所提供的N种入射光的强度的光学传感器或具有分光功能的光谱仪；控制系统测得待测水样中特定波长的光对应的重金属污染物的含量后，此波长的光对应的重金属含量测定结束；控制系统控制比色装置排出比色液C；重复将一体积反应液B与适当的定量显色溶液置入比色装置并进行另外波长的光的吸光度测量，直至所有重金属污染物的含量测定结束。

优选地，若反应时间t1的反应过程需要氧化剂，则控制系统控制取样系统将定量的氧化剂与样本A一起置入反应装置进入反应阶段，控制反应温度到设定值T；反应一定时间t1后，停止对反应温度T的控制，并使反应温度T降低到环境温度；控制系统控制取样系统取定量的还原剂与上述溶液反应得到反应液B。

优选地，所述测量光源为多波长测量光源或连续波长测量光源，所述测量光源包括分光器或所述测量光源为旋转光源装置；所述测量光源可以常开或在需要使用时才开启。

优选地，所述显色溶液包括缓冲溶液、掩蔽剂和特性显色剂。

优选地，0℃≤T≤200℃。

优选地，0s≤t1≤3600s。