L'indice de permanganate (codmn) est un indicateur central qui reflète le degré de pollution organique d'un plan d'eau, et la précision de sa détection influe directement sur la fiabilité des données de surveillance environnementale. La spectrophotométrie traditionnelle, bien que largement utilisée, conduit souvent à des écarts de données dus à une sensibilité insuffisante dans la détection de polluants à faible concentration. Cet article explore le chemin d'amélioration de la sensibilité du moniteur à partir de multiples dimensions telles que l'optimisation du système optique, la régulation de la dynamique de réaction, l'innovation dans les algorithmes de traitement du signal et fournit une référence technique pour la mise à niveau des équipements de surveillance environnementale.

I. modification raffinée du système d'inspection optique

1.1 mise à niveau du système de source lumineuse

L'utilisation d'un réseau de LED réglable en longueur d'onde pour remplacer les lampes à filament de tungstène traditionnelles verrouille avec précision la longueur d'onde lumineuse au pic d'absorption caractéristique de 525 nm via le contrôle de la température PID. L'expérience a montré que le laser à semi - conducteur augmente la stabilité de l'intensité lumineuse de 30% par rapport aux LED ordinaires et que la largeur d'onde de la demi - onde est comprimée à ± 2 nm, ce qui réduit considérablement les interférences lumineuses parasites. Après l'introduction de la technologie de conduction par fibre optique, la perte d'énergie du trajet optique est réduite de 45% à 18% selon la norme.

1.2 reconstruction du système de séparation optique

Le système de spectroscopie à double faisceau compense en temps réel les fluctuations de la source lumineuse par un canal de référence pour atteindre une résolution spectrale de l'ordre de 0,1 nm avec un réseau holographique concave (600 synchrotères / MM). Utilisant un module de photomultiplicateur à transmission (PMT), le signal lumineux faible est amplifié d'un facteur 10 ^ 5 par la technologie de gain de carte à microcanaux, le bruit de courant d'obscurité est contrôlé en dessous de 0,5 fa. Les mesures ont montré que cette configuration réduisait la limite de détection à faible de 0,5 mg / l à 0,15 mg / L.

II. Optimisation synergique du système de réaction chimique

2.1 innovations en matière de pureté et de dosage des réactifs

Le catalyseur de mélange sulfate de manganèse - sulfate de magnésium pur de préférence a été choisi pour augmenter l'efficacité de décomposition de H2O2 à plus de 98%. Les conditions de réaction optimales ont été déterminées par un test Orthogonal: pH = 2,0 ± 0,1, concentration en KMnO4 de 0,01 mol / L, temps de réaction précisément contrôlé à 120 ± 2 S. l'ajout de 0,1% d'émulsifiant Op élimine l'effet inhibiteur des tensioactifs aqueux sur le rendu des couleurs.

2.2 conception de micro - réacteurs

Développement d'une puce microfluidique hélicoïdale comprimant le volume de la zone réactionnelle à l'ordre de 5 µl. Des microcanaux de 200 µm de large et 50 µm de profondeur ont été préparés par le procédé de collage PDMS - verre, en combinaison avec la technologie de contrôle de flux biphasique gaz - liquide, ce qui permet d'améliorer l'efficacité du transfert de masse de 4 ordres de grandeur. Le module de chauffage en ligne peut augmenter la température de réaction à 100 ° C en 3 secondes, soit 20 fois plus rapidement que la méthode de dissolution traditionnelle.

Iii. Développement d'algorithmes intelligents de traitement du signal

3.1 modèle de compensation de la dérive de base

Un algorithme dynamique de déduction de fond basé sur le filtrage de Kalman a été établi pour inhiber la dérive de base à ± 0003abs / min en surveillant en temps réel les fluctuations du signal du canal de référence. L'introduction d'une transformation par paquets en ondelettes pour effectuer une décomposition multicouche du spectre d'absorption sépare efficacement les composantes fréquentielles du bruit, augmentant le rapport signal sur bruit (SNR) de 35 dB à 52 db.

3.2 analyse de fusion multiparamétrique

Construire un modèle de réseau neuronal lstm intégrant les effets couplés des paramètres environnementaux tels que la température de l'eau, la turbidité, la concentration en ions chlorures, etc. sur l'Absorbance. L'erreur de prédiction est passée de ± 12% à ± 3% après la formation de 100 000 échantillons. Développement de la fonction de commutation adaptative de la gamme, lorsque la valeur de détection est inférieure à la gamme 3 fois de suite automatiquement dans le mode de trace, pour atteindre une réponse linéaire dans la gamme 0 - 5 mg / L.

Iv. Intégration des systèmes et vérification des performances

4.1 construction de plate - forme modulaire

Encapsulation de cellules de détection optique, de modules de réaction chimique, de systèmes de contrôle des fluides dans un rack compact (300 × 200 × 150 mm) permettant un contrôle synchrone Multi - nœuds via un bus CAN. Utilisant la cellule de réaction en alliage de titane, résistant à la concentration de H + jusqu'à 10 mol / L, durée de vie de plus de 2000 cycles. La consommation d'énergie de la machine entière est contrôlée à moins de 15W pour répondre aux besoins des opérations sur le terrain.

4.2 vérification des substances de référence

La vérification a été effectuée à l'aide d'un échantillon étalon de la série GSB - 07 - 123 fourni par le Centre national des substances étalons, avec un coefficient de corrélation linéaire r² = 09997 pour une gamme de concentrations de 0,1 à 5 mg / L et un écart relatif des échantillons parallèles ≤ 1,5%. Par rapport à la norme nationale gb17378 - 2007, le temps de détection unique a été réduit de 4 heures à 8 minutes et la sensibilité a été multipliée par 3.