1、中图分类号： X83 论文编号：HBLH2014-204U D C： 密 级： 公 开 硕 士 学 位 论 文基于三维荧光光谱技术的水质有机物检测方法研究作者姓名：周燕学科名称：控制理论与控制工程 研究方向：检测与控制技术及智能装置学习单位：河北联合大学 学习时间: 2.5 年 提交日期: 2013 年 12 月 9 日申请学位类别：工学硕士导师 姓名：陈至坤 教 授 单位：河北联合大学电气工程学院论文评阅人：赵春祥 研究员 单位：唐山亿立科技开发有限公司王福斌 高 工 单位：河北联合大学电气工程学院论文答辩日期：2014 年 3 月 3 日 答辩委员会主席：赵春祥 研究员关 键 词：微量石油
2、类有机物；三维荧光光谱技术；平行因子分析法；成分检测唐山 河北联合大学2014 年 3 月Study of Detection Method of Water Quality Organic Based on Three-Dimensional Fluorescence Spectra TechnologyDissertation Submitted toHebei United Universityin partial fulfillment of the requirementfor the degree ofMaster of Science in EngineeringbyZhou Y
3、an(Control Theory and Control Engineering)Supervisor: Professor Chen ZhikunMarch, 2014独 创 性 说 明本人郑重声明：所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得河北联合大学以外其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。论文作者签名： 日期： 年 月 日关于论文使用授权的说明本人完全了解河北联合大学有关保留、使
4、用学位论文的规定，即：已获学位的研究生必须按学校规定提交学位论文，学校有权保留、送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以将学位论文的全部或部分内容采用影印、缩印或编入有关数据库进行公开、检索和交流。论文密级： 公开； 保密（至 年 月）(保密论文在解密后遵守此规定) 。作者签名： 导师签名： 签字日期： 年 月 日 签字日期： 年 月 日摘 要- I -摘 要当前，我国地表水环境遭到严重污染。不仅污染物排放强度高，范围大，而且呈加剧蔓延趋势。石油类有机物是影响地表水环境安全的主要污染源之一。对石油类污染物的检测分析，是评估污染状况、保护生态环境工作中必不可少的环节。石油类有机物包含多种
5、荧光物质，具有很强的荧光特性。因此，应用荧光分析法成为石油类污染物组分分析、种类鉴定的一种重要而有效的手段。基于三维荧光光谱能提供更为完整的荧光光谱信息，且具有灵敏度高、选择性好、所需样品量少、对样品结构无破坏等优点，提出了结合三维荧光光谱技术与平行因子分析法对水中石油类有机物进行检测，并加以实验论证。实验建立三种微量石油类有机物溶于 CCl4 有机溶剂而形成的复杂混合体系，用于模拟石油类有机物存在于地表水环境中的模式，样本溶液浓度均参照国家标准制定。选定各样本激发与发射波长测量范围，仪器扫描获得样本三维荧光光谱与等高线光谱，分析光谱特征，研究其与纯样品光谱间的差异。研究平行因子分析方法理论，
6、确定应用该方法作为识别与测量混合体系中各石油类有机物种类及其含量的基本手段。采用平行因子分析法与三维荧光光谱技术相结合，分析混合石油类有机物的种类。根据被测样本的光谱特征，通过核心一致法确定因子数，平行因子分析法可以准确地预测出混合物中石油的种类，处理后的光谱与实际二维光谱得到了较好的拟合，从而可以估计出预测样品中石油类有机物各成分的含量。图 26 幅；表 3 个；参 49 篇。关键词：微量石油类有机物；三维荧光光谱技术；平行因子分析法；成分检测分类号：X83 河北联合大学硕士学位论文- II -AbstractAt present, surface water pollution of ou
7、r country is very serious. Not only high strength and wide range pollutant emissions, but the trend is exacerbated by the expansion. Petroleum organics is one of the main sources which impacts surface water environmental security. Detection and analysis of petroleum pollutants is an essential link o
8、f work to assess the pollution and protect the environment. Petroleum organics contains a variety of organic fluorescent substance with strong fluorescence characteristics. Therefore, application of fluorescence analysis as compositional analysis and species identification is an important and effect
9、ive means of petroleum pollutants. Three-dimensional fluorescence spectroscopy based can provide more complete information on the fluorescence spectra, which have some advantages on high sensitivity, good selectivity, the less required sample and it cant destroy the sample structure. Presenting thre
10、e-dimensional fluorescence spectroscopy combined with parallel factor analysis method detect petroleum organics in water, and makes experimental demonstration.Experiment has established three kinds of trace petroleum organics dissolved in CCl4 organic solvent, which formats complex mixture system to
11、 simulating oil organics present in surface water environment model, and sample concentration refer to national standards. Excitation and emission wavelength measurement range of each sample have been selected. Using instrument scans the sample contour spectrum and obtains three-dimensional fluoresc
12、ence spectra and study the differences of pure samples through analysis spectra. Studying parallel factor analysis method theory can determine it as the basic means to identify and measure the oil organics mixed system type and content. Combining parallel factor analysis with three-dimensional fluor
13、escence spectroscopy, which can analysis species of mixed oil organics. According to the spectral characteristics of the sample under test, using the core consistent method can determine the number of factors, the parallel factor analysis method can accurately predict the type and content of the mix
14、ture of oil. Compared the processed spectroscopy with actual two-dimensional well fitting, it can estimate the predicted sample full organic matter content of each component.Figure26; Table3; Reference 49Keywords: Trace organics petroleum, Three-dimensional fluorescence spectroscopy, Parallel factor
15、 analysis, Component detectionChinese books catalog: X83目 次- III -目 次引 言 .1第 1 章 绪论 .21.1 课题的研究背景及意义 .21.2 水中石油类物质检测方法 .21.3 荧光分析法检测水中石油类物质的国内外研究现状 .51.3.1 国外研究概况 .51.3.2 国内研究概况 .71.4 课题主要研究内容 .8第 2 章 荧光机理 .92.1 荧光产生机理 .92.2 激发光谱与发射光谱 .112.3 荧光的产率与分子结构的关系 .112.3.1 产生荧光的分子应具备的条件 .122.3.2 化合物的结构与荧光 .1
16、32.4 影响荧光强度的环境因素 .142.5 荧光强度和溶液浓度的关系 .152.6 荧光分析方法的特点与分类 .162.6.1 荧光分析法的特点 .162.6.2 荧光分析法的分类 .172.7 三维荧光光谱法 .182.7.1 三维荧光光谱的图形表示 .182.7.2 三维荧光光谱的矩阵表示 .202.8 荧光检测系统 .20第 3 章 石油类有机物三维荧光光谱的实验研究 .253.1 实验仪器介绍及样品配制 .253.1.1 样品及溶剂选取 .263.1.2 溶液配置原则 .263.1.3 实验器皿 .28河北联合大学硕士学位论文- IV -3.1.4 样品溶液配制 .283.1.5
17、实验注意事项 .303.2 纯石油类有机物的三维荧光光谱 .303.3 CCl4 溶剂 的三维荧光光谱 .333.4 CCl4 溶剂中 石油类有机物的三维荧光光谱 .353.5 三种标准溶液的二维荧光光谱 .373.6 CCl4 溶剂下混合样品溶液的等高线光谱图 .383.7 本章小结 .40第 4 章 平行因子分析法结合三维荧光光谱数据处理 .414.1 化学计量学的发展 .414.1.1 化学计量学 .414.1.2 多元校正和多元分辨分析 .424.1.3 二阶校正方法的应用 .434.2 Tucker3 方法和平行因子分析法 .434.2.1 Tucker3 方法 .434.2.2 平行因子分析法（PARAFAC） .444.3 平行因子组分数的确定 .464.4 CCl4 溶剂下三种油类的混合溶液光谱分析 .484.5 混合溶液的预测浓度与回收率 .494.6 结论 .50结 论 .51参考文献 .52致 谢 .56导师简介 .57作者简介 .58学位论文数据集 .59
