本發(fā)明涉及工業(yè)廢棄污泥中重金屬監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于電鍍污泥中重金屬濃度的在線監(jiān)測方法。

背景技術(shù)：

電鍍污泥隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，排放量也越來越大，由于電鍍污泥中含有大量的危害物質(zhì)，尤其是重金屬，因此經(jīng)常作為危廢物品存放。而每年由于工業(yè)所產(chǎn)生的污泥數(shù)量巨大，通常使用的處理方法有填埋和焚燒，不僅會(huì)造成二次污染，而且需要浪費(fèi)大量燃料；目前對(duì)電鍍污泥中重金屬的檢測方法的繁瑣、耗時(shí)、效率低下，缺乏一種便捷、可靠、客觀的在線監(jiān)測方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，填補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)的空白，提供一種用于電鍍污泥中重金屬濃度的在線監(jiān)測方法，有助于污泥處理廠家實(shí)時(shí)掌握污泥中重金屬的含量，及時(shí)調(diào)整處理方案，調(diào)整重金屬排放達(dá)到國家農(nóng)用污泥使用標(biāo)準(zhǔn)，做到綠色排放。本發(fā)明的具體技術(shù)方案如下：

一種用于電鍍污泥中重金屬濃度的在線監(jiān)測方法，包括以下步驟：

1)制備電鍍污泥中所有待測重金屬的標(biāo)準(zhǔn)樣品組，各標(biāo)準(zhǔn)樣品組的制備按以下步驟進(jìn)行：取一種待測重金屬的分析純重金屬鹽配比成若干份不同濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液，將若干份不同濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液分別與污泥均勻混合，形成若干份含不同標(biāo)準(zhǔn)濃度待測重金屬的污泥，所述若干份含不同標(biāo)準(zhǔn)濃度待測重金屬的污泥即為該待測重金屬的標(biāo)準(zhǔn)樣品組；

2)通過libs檢測各標(biāo)準(zhǔn)樣品組，定位libs圖譜中各標(biāo)準(zhǔn)樣品組的特征峰，不同的待測重金屬在libs圖譜中的特征峰位置不同；同一標(biāo)準(zhǔn)樣品組中各份含不同標(biāo)準(zhǔn)濃度待測重金屬的污泥在libs圖譜中的特征峰的峰強(qiáng)度和峰面積均不同，且呈隨標(biāo)準(zhǔn)濃度變化一致的趨勢；

3)計(jì)算每種待測重金屬的標(biāo)準(zhǔn)樣品組中各標(biāo)準(zhǔn)樣品的特征峰的峰強(qiáng)度和峰面積，建立各待測重金屬污泥的標(biāo)準(zhǔn)曲線，所述標(biāo)準(zhǔn)曲線參照公式(1)所示：

c＝ah^m+bsⁿ(1)

其中：c為重金屬濃度，h為峰強(qiáng)度，s為峰面積，a、b為待求系數(shù)，m、n為待求指數(shù)；

4)將待檢測的電鍍污泥按照標(biāo)準(zhǔn)化流程進(jìn)行處理，使得電鍍污泥達(dá)到所需的含水率，將處理后的電鍍污泥運(yùn)輸至測試平臺(tái)進(jìn)行l(wèi)ibs檢測，定位該電鍍污泥中各待測重金屬的特征峰，計(jì)算各特征峰對(duì)應(yīng)的峰強(qiáng)度和峰面積，然后通過各待測重金屬的標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算出該待測重金屬的濃度；

5)將檢測得到的電鍍污泥中所含的各重金屬濃度的信息上傳監(jiān)控系統(tǒng)與國家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比，當(dāng)所監(jiān)測到的重金屬濃度大于國家標(biāo)準(zhǔn)后，將所監(jiān)測到的重金屬濃度信息傳輸至監(jiān)控后臺(tái)，提供預(yù)警信息。

進(jìn)一步，所述步驟3)中特征峰的峰強(qiáng)度和峰面積的計(jì)算方法如下：

21)峰強(qiáng)度計(jì)算：峰強(qiáng)度為特征峰峰頂?shù)椒宓撞康木嚯x，所述峰底部是連接峰左右兩邊基點(diǎn)的連接線；峰頂?shù)椒宓撞康木嚯x是自峰頂端向下的水平垂直線到與連接線相交為止的線的長度；

22)峰面積計(jì)算：采用平均總峰面積法：從特征峰頂部位置出發(fā)，分別向左右兩邊延伸，在峰底部第一次到達(dá)最小值作為左邊界l和右邊界r，從左邊界l、右邊界r開始，逐次向外延伸，即l,l-1，l-2…；r,r-1，r-1，r-2…；直到遇到新峰邊界或預(yù)定值為止，結(jié)合高斯分布，確定峰邊界,每次改變邊界，均重新計(jì)算峰面積，最后將所計(jì)算的峰面積求出平均值，即為峰面積值；峰面積計(jì)算公式如公式(2)、(3)所示：

其中：a為峰面積，ak為每次邊界延伸所計(jì)算的峰面積，l為峰左邊界，r為峰右邊界。

進(jìn)一步，所述確定峰邊界方法如下：根據(jù)峰位置，通過高斯分布判斷峰值區(qū)域，具體參照公式(4)所示：

其中，x為隨機(jī)變量，y為概率密度函數(shù)，u為高斯分布平均值，σ為均方差；當(dāng)曲線拐點(diǎn)在x＝u±2σ處。當(dāng)|x-u|≤3σ時(shí)，y＝0.9974，即函數(shù)曲線下99.74％的面積在平均值左右三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差3σ的范圍內(nèi)，表明落在此區(qū)間外的面積不足0.3％，則可認(rèn)為x幾乎在該區(qū)間外取值，當(dāng)|x-u|≤6σ時(shí)，y＝0.9999966，則可認(rèn)為x完全不在該區(qū)間外面取值。

進(jìn)一步，還包括步驟6)相關(guān)處理部門根據(jù)預(yù)警信息調(diào)整處理方案，實(shí)現(xiàn)電鍍污泥排放符合國家標(biāo)準(zhǔn)的要求；同時(shí)將所監(jiān)測到的信息遠(yuǎn)程傳輸至監(jiān)管部門，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明通過libs(激光誘導(dǎo)激光光譜)檢測實(shí)現(xiàn)對(duì)電鍍污泥中重金屬的準(zhǔn)確監(jiān)測，及時(shí)獲取污泥中的重金屬含量，并將所檢測到的數(shù)據(jù)與國家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比，提供預(yù)警信息，根據(jù)預(yù)警信息，及時(shí)調(diào)整處理方案，實(shí)現(xiàn)重金屬排放符合國家標(biāo)準(zhǔn)的要求，為相關(guān)部門提供有力的監(jiān)測和監(jiān)管支持；解決了目前電鍍污泥重金屬檢測的繁瑣、耗時(shí)、效率低下等問題。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的流程框圖。

圖2為特征峰示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。

一種用于電鍍污泥中重金屬濃度的在線監(jiān)測方法，包括待測重金屬標(biāo)準(zhǔn)曲線的建立和在線監(jiān)測兩個(gè)環(huán)節(jié)。

針對(duì)第一個(gè)環(huán)節(jié)，首先制備電鍍污泥中所有待測重金屬的標(biāo)準(zhǔn)樣品組，各標(biāo)準(zhǔn)樣品組的制備按以下步驟進(jìn)行：取一種待測重金屬的分析純重金屬鹽配比成若干份不同濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液，將若干份不同濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液分別與污泥均勻混合，形成若干份含不同標(biāo)準(zhǔn)濃度待測重金屬的污泥，所述若干份含不同標(biāo)準(zhǔn)濃度待測重金屬的污泥即為該待測重金屬的標(biāo)準(zhǔn)樣品組。

然后通過libs檢測各標(biāo)準(zhǔn)樣品組，libs即激光誘導(dǎo)激光光譜技術(shù)，利用脈沖激光產(chǎn)生的等離子體燒蝕并激發(fā)樣品中的物質(zhì)，并通過光譜儀獲取被等離子體激發(fā)的原子所發(fā)射的光譜，以此來識(shí)別樣品中的元素組成成分，進(jìn)而可以進(jìn)行材料的識(shí)別、分類、定性以及定量分析。

定位libs圖譜中各標(biāo)準(zhǔn)樣品組的特征峰，不同的待測重金屬在libs圖譜中的特征峰位置不同；同一標(biāo)準(zhǔn)樣品組中各份含不同標(biāo)準(zhǔn)濃度待測重金屬的污泥在libs圖譜中的特征峰的峰強(qiáng)度和峰面積均不同，且呈隨標(biāo)準(zhǔn)濃度變化一致的趨勢。

具體的，參照?qǐng)D2所示，峰強(qiáng)度計(jì)算：峰強(qiáng)度為特征峰峰頂?shù)椒宓撞康木嚯x，所述峰底部是連接峰左右兩邊基點(diǎn)的連接線；峰頂?shù)椒宓撞康木嚯x是自峰頂端向下的水平垂直線到與連接線相交為止的線的長度；

峰面積計(jì)算：采用平均總峰面積法：從特征峰頂部位置出發(fā)，分別向左右兩邊延伸，在峰底部第一次到達(dá)最小值作為左邊界l和右邊界r，從左邊界l、右邊界r開始，逐次向外延伸，即l,l-1，l-2…；r,r-1，r-1，r-2…；直到遇到新峰邊界或預(yù)定值為止，結(jié)合高斯分布，確定峰邊界,每次改變邊界，均重新計(jì)算峰面積，最后將所計(jì)算的峰面積求出平均值，即為峰面積值；峰面積計(jì)算公式如公式(2)、(3)所示：

其中：a為峰面積，ak為每次邊界延伸所計(jì)算的峰面積，l為峰左邊界，r為峰右邊界。

具體的，峰邊界的確定：根據(jù)峰位置，通過高斯分布判斷峰值區(qū)域，具體參照公式(4)所示：

其中，x為隨機(jī)變量，y為概率密度函數(shù)，u為高斯分布平均值，σ為均方差；當(dāng)曲線拐點(diǎn)在x＝u±2σ處。當(dāng)|x-u|≤3σ時(shí)，y＝0.9974，即函數(shù)曲線下99.74％的面積在平均值左右三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差3σ的范圍內(nèi)，表明落在此區(qū)間外的面積不足0.3％，則可認(rèn)為x幾乎在該區(qū)間外取值，當(dāng)|x-u|≤6σ時(shí)，y＝0.9999966，則可認(rèn)為x完全不在該區(qū)間外面取值。

最后，計(jì)算每種待測重金屬的標(biāo)準(zhǔn)樣品組中各標(biāo)準(zhǔn)樣品的特征峰的峰強(qiáng)度和峰面積，建立各待測重金屬污泥的標(biāo)準(zhǔn)曲線，所述標(biāo)準(zhǔn)曲線參照公式(1)所示：

c＝ah^m+bsⁿ(1)

其中：c為重金屬濃度，h為峰強(qiáng)度，s為峰面積，a、b為待求系數(shù)，m、n為待求指數(shù)。

第二個(gè)環(huán)節(jié)參照?qǐng)D1所示，將待檢測的電鍍污泥按照標(biāo)準(zhǔn)化流程進(jìn)行處理，對(duì)其進(jìn)行壓模、烘干，通過模具將污泥塊進(jìn)行壓制；然后進(jìn)行烘干，使得污泥的含水率在70％以下，將處理后的電鍍污泥運(yùn)輸至測試平臺(tái)進(jìn)行l(wèi)ibs檢測，定位該電鍍污泥中各待測重金屬的特征峰，計(jì)算各特征峰對(duì)應(yīng)的峰強(qiáng)度和峰面積，然后通過各待測重金屬的標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算出該待測重金屬的濃度；則可以得知該電鍍污泥中包含哪些重金屬，以及各重金屬的濃度。

將檢測得到的電鍍污泥中所含的各重金屬濃度的信息上傳監(jiān)控系統(tǒng)與國家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比，當(dāng)所監(jiān)測到的重金屬濃度大于國家標(biāo)準(zhǔn)后，將所監(jiān)測到的重金屬濃度信息傳輸至監(jiān)控后臺(tái)，提供預(yù)警信息。相關(guān)處理部門的處理系統(tǒng)根據(jù)預(yù)警信息調(diào)整處理方案，實(shí)現(xiàn)電鍍污泥排放符合國家標(biāo)準(zhǔn)的要求；同時(shí)將所監(jiān)測到的信息遠(yuǎn)程傳輸至監(jiān)管部門，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。

本發(fā)明的在線監(jiān)測過程簡單，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測過程中無需人工干預(yù)，能夠?qū)崟r(shí)、可靠、快捷、準(zhǔn)確、客觀獲得電鍍污泥中重金屬含量，為綠色排放提供技術(shù)支撐。

以上所述的實(shí)施例僅僅是對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，并非對(duì)本發(fā)明的范圍進(jìn)行限定，在不脫離本發(fā)明設(shè)計(jì)精神的前提下，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作出的各種變形和改進(jìn)，均應(yīng)落入本發(fā)明權(quán)利要求書確定的保護(hù)范圍內(nèi)。