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FTIR/ATR光谱应用于甘蔗制糖废水COD的定量分析

作　者: 纪强
导　师: 潘涛
学　校: 暨南大学
专　业: 应用数学
关键词: 甘蔗制糖废水 COD FTIR/ATR光谱 ECMWMLR方法
分类号: X792
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 31次
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内容摘要

甘蔗制糖业产生的废水中含有大量的有机污染物,若直接排放会造成环境污染,化学需氧量(COD)是我国制糖废水排放的一个评价水体有机污染程度的重要指标,但现有测定方法需要化学试剂,会产生二次污染,并且操作复杂、耗资耗时。本文采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)结合水平衰减全反射(ATR)技术,建立一种无需化学试剂、直接快速定量测定甘蔗制糖废水COD的新方法。为了克服直接测量时包含在光谱中的各种噪音,着重研究了相应的一些数学问题,如样品定标集预测集的划分、光谱预处理模式的选择、光谱波数组合优选等。考虑到定标集和预测集的不同划分会造成模型参数的波动,为了得到稳定可靠的预测结果,本文基于50次定标集预测集划分的平均效果来优选模型参数。分别采用直接偏最小二乘法(PLS)、Savitzky-Golay平滑偏最小二乘法(SG-PLS)和等间隔组合移动窗口多元线性回归(ECMWMLR)方法建立定量分析的数学模型。以预测均方根偏差(RMSEP)和预测相关系数(RP)为目标,进行模型参数的联合优化设计,建立计算机算法平台,在大范围内进行模型优选,并讨论模型的稳定性。结果表明：ECMWMLR模型具有最好的预测效果,最优波数组合的起点波数、点数、间隔分别为4261cm-1、12、100,模型的RMSEPAve,RP,Ave分别为30.9 mg/L,0.950,与常规方法测定值有很高的预测相关,明显优于全谱PLS模型和SG-PLS模型的预测效果,并且模型更为简单、稳定,也为设计相关专用光谱仪提供了参考。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-7
目录  7-8
第一章绪论  8-18
  1.1 研究背景和意义  8-9
  1.2 国内外研究现状  9-10
  1.3 FTIR/ATR原理和相关数学方法  10-16
  1.4 论文的研究目标和主要内容  16-18
第二章相关化学计量学方法研究  18-31
  2.1 FTIR/ATR光谱分析框架  18
  2.2 模型评价指标与模型稳定性  18-19
  2.3 直接PLS方法  19-20
  2.4 SG-PLS方法  20-24
  2.5 ECMWMLR方法  24-31
第三章甘蔗制糖废水COD的FTIR/ATR光谱分析  31-46
  3.1 FTIR/ATR光谱实验  31-33
  3.2 模型优化与预测效果  33-46
第四章总结  46-48
参考文献  48-51
硕士期间发表论文  51-52
致谢  52

FTIR/ATR光谱应用于甘蔗制糖废水COD的定量分析

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