基于紫外/可见光谱的活性染料染色废水化学需氧量原位检测研究
发布时间：2023-12-02 10:06
印染工业产生的废水量大,水质组分复杂,对环境的污染严重。传统的水质化学需氧量(COD)检测方法和仪器因需要复杂的前处理过程,检测时间长,不能满足水质在线原位检测的需要。本课题基于朗伯比尔定律与化学计量学理论,在课题组研发的光纤传感系统的基础上,对印染废水COD原位检测方法及其影响因素展开了分析研究,系统地探究了印染废水COD值与紫外可见吸收光谱的关系以及定性定量预测模型的建立方法。课题研究结果在理论和实践上具有参考价值,为印染废水COD原位检测奠定了基础。研究利用配置的混合染料溶液模拟实际印染废水,使用光纤传感系统原位检测样本紫外可见光谱,建立了基于SIMCA的COD预测分类模型。结果表明建立的预测模型能够根据COD对该混合染料溶液样本进行较好的分类。预测正确率达到95%以上,总体识别率也达到了 75%以上。基于主成分回归(PCR)和偏最小二乘回归(PLS)建立了混合染液的COD定量预测模型。实验中比较了标准化、平滑和一阶导数等预处理方法对于PCR模型精度的影响,在PCR模型基础上建立了 PLS预测模型。结果表明针对本组染料溶液样本,采用标准化光谱预处理优于其他预处理方法。PLS的模型...
【文章页数】：100 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
学位论文主要创新点
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 化学需氧量检测方法
1.2.1 化学需氧量标准检测方法
1.2.2 快速消解分光光度法
1.2.3 光谱法检测化学需氧量
1.3 基于光谱分析的水质检测理论
1.3.1 分子吸收光谱
1.3.2 朗伯比尔定律
1.3.3 朗伯比尔定律的矩阵表示
1.3.4 朗伯比尔定律的偏离因素
1.4 光谱预处理方法
1.4.1 平滑去噪方法
1.4.2 散射校正方法
1.4.3 背景扣除方法
1.4.4 正交信号校正(OSC)
1.5 选题的依据及主要研究内容
第二章 基于SIMCA模式识别的染料溶液COD原位检测
2.1 引言
2.2 实验部分
2.2.1 样品准备
2.2.2 实验设备及数据采集
2.2.3 原理和算法
2.3 结果与讨论
2.3.1 染料结构与吸收光谱
2.3.2 基于特征波长的SIMCA预测模型的建立
2.3.3 模型的可靠性评价
2.4 本章小结
第三章 紫外光谱-偏最小二乘法定量测定活性染料溶液COD
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 样品准备
3.2.2 实验设备及数据采集
3.2.3 光谱数据预处理
3.2.4 性能评价指标
3.2.5 算法介绍
3.3 结果与讨论
3.3.1 染液光谱与COD分析
3.3.2 单一波长分析
3.3.3 紫外可见波段PCR模型
3.3.4 紫外可见波段PLS模型
3.4 本章小结
第四章 推进偏最小二乘用于紫外可见光谱定量测定印染废水COD
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 样品准备
4.2.2 实验设备及数据采集
4.2.3 光谱数据预处理
4.2.4 性能评价指标
4.2.5 光谱波长选择-无信息变量消除方法
4.2.6 算法介绍-boosting PLS
4.3 结果与讨论
4.3.1 基于紫外可见全波段的boosting PLS建模
4.3.2 基于UVE的boosting PLS模型
4.3.3 基于UVE的boosting PLS与PCR、PLS方法预测综合比较
4.4 本章小结
第五章 浊度对于光谱法原位检测印染废水COD影响研究
5.1 引言
5.2 实验部分
5.2.1 实验设备
5.2.2 样本准备
5.2.3 光谱数据预处理
5.3 结果与讨论
5.3.1 福尔马肼浊度标准溶液实验
5.3.2 浊度对印染废水光谱紫外吸收光谱的影响
5.3.3 实际预测模型精度研究
5.4 本章小结
第六章 光谱法原位检测印染废水COD中温度和pH的影响研究
6.1 引言
6.2 实验部分
6.2.1 实验设备
6.2.2 印染废水样本准备
6.2.3 温度对废水COD的影响
6.2.4 pH对废水COD的影响
6.3 结果与讨论
6.3.1 boosting PLS预测模型
6.3.2 温度对印染废水光谱紫外吸收光谱的影响及补充函数
6.3.3 pH值对印染废水光谱紫外吸收光谱的影响及补充函数
6.4 本章小结
第七章 结论与展望
7.1 结论
7.2 展望
参考文献
发表论文和参加科研情况
致谢
本文编号：3869444
【文章页数】：100 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
学位论文主要创新点
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 化学需氧量检测方法
1.2.1 化学需氧量标准检测方法
1.2.2 快速消解分光光度法
1.2.3 光谱法检测化学需氧量
1.3 基于光谱分析的水质检测理论
1.3.1 分子吸收光谱
1.3.2 朗伯比尔定律
1.3.3 朗伯比尔定律的矩阵表示
1.3.4 朗伯比尔定律的偏离因素
1.4 光谱预处理方法
1.4.1 平滑去噪方法
1.4.2 散射校正方法
1.4.3 背景扣除方法
1.4.4 正交信号校正(OSC)
1.5 选题的依据及主要研究内容
第二章 基于SIMCA模式识别的染料溶液COD原位检测
2.1 引言
2.2 实验部分
2.2.1 样品准备
2.2.2 实验设备及数据采集
2.2.3 原理和算法
2.3 结果与讨论
2.3.1 染料结构与吸收光谱
2.3.2 基于特征波长的SIMCA预测模型的建立
2.3.3 模型的可靠性评价
2.4 本章小结
第三章 紫外光谱-偏最小二乘法定量测定活性染料溶液COD
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 样品准备
3.2.2 实验设备及数据采集
3.2.3 光谱数据预处理
3.2.4 性能评价指标
3.2.5 算法介绍
3.3 结果与讨论
3.3.1 染液光谱与COD分析
3.3.2 单一波长分析
3.3.3 紫外可见波段PCR模型
3.3.4 紫外可见波段PLS模型
3.4 本章小结
第四章 推进偏最小二乘用于紫外可见光谱定量测定印染废水COD
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 样品准备
4.2.2 实验设备及数据采集
4.2.3 光谱数据预处理
4.2.4 性能评价指标
4.2.5 光谱波长选择-无信息变量消除方法
4.2.6 算法介绍-boosting PLS
4.3 结果与讨论
4.3.1 基于紫外可见全波段的boosting PLS建模
4.3.2 基于UVE的boosting PLS模型
4.3.3 基于UVE的boosting PLS与PCR、PLS方法预测综合比较
4.4 本章小结
第五章 浊度对于光谱法原位检测印染废水COD影响研究
5.1 引言
5.2 实验部分
5.2.1 实验设备
5.2.2 样本准备
5.2.3 光谱数据预处理
5.3 结果与讨论
5.3.1 福尔马肼浊度标准溶液实验
5.3.2 浊度对印染废水光谱紫外吸收光谱的影响
5.3.3 实际预测模型精度研究
5.4 本章小结
第六章 光谱法原位检测印染废水COD中温度和pH的影响研究
6.1 引言
6.2 实验部分
6.2.1 实验设备
6.2.2 印染废水样本准备
6.2.3 温度对废水COD的影响
6.2.4 pH对废水COD的影响
6.3 结果与讨论
6.3.1 boosting PLS预测模型
6.3.2 温度对印染废水光谱紫外吸收光谱的影响及补充函数
6.3.3 pH值对印染废水光谱紫外吸收光谱的影响及补充函数
6.4 本章小结
第七章 结论与展望
7.1 结论
7.2 展望
参考文献
发表论文和参加科研情况
致谢
本文编号：3869444
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