[发明专利]一种在线检测水质中硫化物浓度的光纤传感器装置及检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及检测水样中硫化物的方法，尤其涉及一种在线检测水质中硫化物浓度的光纤传感器装置及检测方法。

背景技术

水质中的硫化物主要有两部分的来源：一是水中矿物本身含有硫化物，二是皮革、造纸、化工、印染等行业排放出的废水含有大量的硫化物。硫化物含量的高低是衡量水质，特别是海洋底质环境优劣的一项重要指标。有研究表明，在沉积环境中硫化物含量与有机负荷量呈正相关，与生物量呈负相关，并对耗氧速率产生很大影响。硫离子对生物体内新陈代谢中的许多金属离子有较强的化学作用, 同时对植物根茎有强腐蚀作用。另外，硫化物受温度、pH、微生物等的影响易形成具有臭鸡蛋气味的有毒气体H₂S，进一步会污染大气，腐蚀管道设备，影响人类生存环境。因此, 对水质中硫化物的测定是环境监测的一项重要指标, 同时,废水中硫化物的有效治理亦是环境保护的一项重要任务。因此，研制一种快速长效的检测水中硫化物含量的装置和方法，能够实时在线检测硫化物含量的变化，成为我们急需解决的问题。

 水样中的硫化物，主要有可溶性的H₂S，HS^-，S^2-和酸溶性的金属硫化物及有机硫化物、不可溶的硫化物。这些硫化物一般都转化为H₂S 或S^2-后加以测定。通常意义上的硫化物指可溶性的无机硫化物，而一般所测定的硫化物系指溶解性硫化物及酸溶性硫化物。目前检测水中硫化物含量的方法主要有光谱法，电化学方法，色谱法，碘量法等。现有技术中测量过程费时、费力、耗材成本高，且不易实现在线监测。

目前水体中硫化物的光纤化学传感器尚未见报道。

发明内容

本发明的目的在于解决目前水样中硫化物无法现场原位监测的不足，提出一种在线检测水质中硫化物浓度的光纤传感器装置及检测方法。本发明利用样品酸化、气体平衡、溶液吸收、光学检测等系列技术组件，形成系统集成的检测装置，检测过程简便快捷、检测结果准确可靠，检测成本低，可以长时间连续实时在线监测。

为实现上述发明目的，本发明采用下述技术方案予以实现： 

一种在线检测水质中硫化物浓度的光纤传感器装置，它包括样品酸化组件、气体平衡组件、溶液吸收组件、光学检测组件；

所述样品酸化组件包括相互连接的进样泵和混合器；

所述气体平衡组件包括中空管套和第一输送管，所述第一输送管的入口与混合器的出口连接，所述第一输送管出口与中空管套一端呈固定密封连接；

所述溶液吸收组件包括依次连接的用于进样吸收试剂的脉冲微量泵、第二输送管、设于中空管套内的吸收管，所述吸收管也为中空结构，所述吸收管与第二输送管呈固定密封连接；

所述光学检测组件包括氙灯、光纤、石英玻璃窗、光电采集器和计算机处理器，所述光纤与石英玻璃窗固定连接，石英玻璃窗与光电采集器、计算机处理器依次连接。

进一步的，所述吸收管为Teflon AF波导纤维管。

进一步的，所述进样泵为蠕动泵或脉冲微量泵。

进一步的，所述光学检测组件还包括光纤连接组件。

进一步的，所述第一输送管和第二输送管为聚四氟乙烯管。

本发明还提供了利用所述的装置在线检测水质中硫化物浓度的方法，它包括以下步骤：开启脉冲微量泵，泵入吸收试剂至吸收管中，开启进样泵，分别泵入待测试样和还原试剂，混合均匀后，然后泵入酸性试剂；待测试样、还原试剂和酸性试剂在混合器中混合，经第一输送管进入中空管套，待测试样中的硫化物，在还原试剂和酸性条件下，转化为硫化氢气体；硫化氢气体通过扩散穿透吸收管进入管内，被吸收试剂吸收并平衡；开启氙灯，氙灯发出的光经光纤传导、经检测器后，进入吸收管，其中部分紫外光被吸收液中的硫离子吸收，透射光经检测、光纤传导后，传输到光电采集器、计算机处理器得紫外光谱区的吸光度；根据标准曲线和显色溶液的吸光度，利用多元线性回归计算硫化物的浓度，最终实现待测试样中硫化物含量的测定。

进一步的，所述吸收试剂为氢氧化钠水溶液，还原试剂为抗坏血酸溶液，所述酸性试剂为盐酸溶液。

进一步的，吸收试剂中的组成为：所述氢氧化钠水溶液中氢氧化钠的质量百分数为1～5%。

 进一步的，还原试剂中的组成为：所述抗坏血酸溶液中抗坏血酸的质量百分数为5～10%。

进一步的，盐酸溶液的组成为：所述盐酸溶液中盐酸的质量百分数为10～20%。