含聚污水光谱特征及其浓度光学测量研究

发布时间：2017-08-21 23:10

  本文关键词：含聚污水光谱特征及其浓度光学测量研究

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【摘要】：聚丙烯酰胺作为“百业助剂”在水处理、采油、造纸等诸多领域具有重要的应用背景。聚丙烯酰胺是一种白色粉末状物质,在水中溶胀形成粘稠质的半透明溶液,但难溶于苯、乙醚、酯类等有机溶剂,其水溶液浓度测量是进行现场应用的基本指标。采用光学手段测量聚丙烯酰胺溶液属于非接触、在线测量技术,应用前景明朗,其中含聚丙烯酰胺污水(简称含聚污水,下同)的光学特性是其化学组分分析和浓度光学检测的基础。因此,开展含聚污水光谱特征及其浓度光学测量研究对保障各工业领域污水检测和后期污水处理的顺利进行具有重要的应用价值和学术意义。本文探究了含聚污水浓度的光学检测方法,测量了不同浓度聚丙烯酰胺溶液的透射光谱,分析了其紫外可见波段和红外波段的光谱特征,通过发展光学常数理论反演新模型计算得到含聚污水的折射率与吸收指数,并对其浓度的光学测量进行了初步研究。具体的研究内容如下:1.基于双厚度反演模型构造双厚度优化理论反演模型,并通过光学测量方法测量了封装窗口-待测液-封装窗口的三层光学腔光谱透射特性,根据测量所得蒸馏水在2500~2750cm-1波段的透射光谱及其光学常数对新建模型进行了验证。2.采用光学测量方法测量了封装含聚污水三层光学腔的透射光谱,分析了其在紫外、可见和红外波段的光谱透射特性,计算得到其在200~220nm和2400~2800cm-1范围内的光学常数,并反演了200~220nm波段含聚污水的透射特性。3.考虑油田采出水矿化度的特点,采用光学测量方法分析了Na+、K+、Mg2+、Ca2+、Cl-、HCO3-、CO32-和SO42-等离子对实验室级、工业级含聚污水光谱特性的影响规律。4.实验分析了190~900nm和400~4000cm-1范围内含聚污水光学腔的光谱透射特性,并通过线性、二次多项式和三次多项式等方法拟合了其与含聚污水的聚丙烯酰胺浓度之间的关系;基于含聚污水光学腔的光谱透射特性反演获取了含聚污水的透射特性,在220nm波长处对其与含聚污水的聚丙烯酰胺浓度进行线性拟合,并分析了其误差范围。通过研究,得到了含聚污水的光学特性,发展了基于光学方法测量含聚污水浓度技术,得到了矿化离子对含聚污水光学测量的影响规律,本文研究方法和成果可为发展光学方法在线检测含聚污水浓度提供一定的参考依据。
【关键词】：含聚污水 光谱特性 浓度反演 矿化离子 测量
【学位授予单位】：东北石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X741
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-7
• 创新点摘要7-10
• 第一章 绪论10-18
• 1.1 研究目的和意义10
• 1.2 聚丙烯酰胺浓度测量研究现状10-12
• 1.2.1 非光学测量方法10-11
• 1.2.2 光学测量方法11-12
• 1.3 光谱法测量其他介质浓度研究现状12-14
• 1.3.1 三维荧光光谱法12
• 1.3.2 近红外光谱法12-13
• 1.3.3 紫外吸收光谱法13-14
• 1.4 含聚污水光谱特性国内外研究现状14-16
• 1.4.1 光学参数获取方法国内外研究现状15
• 1.4.2 介质浓度反演方法国内外研究现状15-16
• 1.5 本文研究内容及技术路线16-18
• 第二章 含聚污水光谱特性测量基础18-28
• 2.1 测量原理和装置18-20
• 2.1.1 测量原理18-19
• 2.1.2 测量装置19-20
• 2.2 光学窗口光学常数反演模型及验证20-22
• 2.3 液体光学常数反演模型及验证22-24
• 2.4 双厚度优化理论反演模型24-26
• 2.5 本章小结26-28
• 第三章 含聚污水光谱特性测量实验28-39
• 3.1 实验方法28
• 3.1.1 实验仪器及原料28
• 3.1.2 实验方法28
• 3.2 填充含聚污水光学腔的透射特性28-30
• 3.2.1 紫外光谱28-29
• 3.2.2 红外光谱29-30
• 3.3 含聚污水的光学常数30-35
• 3.3.1 紫外波段30-33
• 3.3.2 红外波段33-35
• 3.4 含聚污水透射特性35-38
• 3.5 本章小结38-39
• 第四章 离子对含聚污水光谱特性影响分析39-52
• 4.1 实验方法39-40
• 4.1.1 实验仪器和样品39
• 4.1.2 实验流程39-40
• 4.2 离子对实验室级聚丙烯胺溶液光谱特性的影响40-45
• 4.2.1 溶液配置参数分析40-41
• 4.2.2 阳离子的影响41-43
• 4.2.3 阴离子的影响43-45
• 4.3 离子对工业级聚丙烯胺溶液光谱特性的影响45-51
• 4.3.1 溶液配置参数分析45-46
• 4.3.2 阳离子的影响46-48
• 4.3.3 阴离子的影响48-51
• 4.4 本章小结51-52
• 第五章 含聚污水浓度光学测量实验52-58
• 5.1 常规光学测量实验52
• 5.1.1 测量仪器52
• 5.1.2 实验方法52
• 5.2 常规测量结果和分析52-56
• 5.2.1 紫外波段52-55
• 5.2.2 红外波段实验结果反演分析55-56
• 5.3 改进测量结果和分析56-57
• 5.4 本章小结57-58
• 结论58-60
• 参考文献60-65
• 发表文章目录65-66
• 致谢66-67

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本文编号：715658