三维荧光光谱分析的关键部件硬件设计研究

三维荧光光谱分析是一种面向复杂体系解析的新兴荧光分析技术。因其计算复杂度高,在相关新型便携设备的研制过程中,计算密集部件的硬件结构设计是关键。通过对典型的三线性分解算法进行运行时分析,得出计算密集部件奇异值分解,并根据算法数据和运算特点,研究了它的硬件设计和实现方法。结果表明,使用QR分解转置迭代方法求奇异值在牺牲了部分处理速度的条件下,硬件面积占用小,适合三维荧光光谱分析算法。

云南小粒咖啡类黑精荧光矩阵光谱特征

本文以云南小粒咖啡为原料制备类黑精,采用三维荧光矩阵光谱分析技术(Three dimensional excitation emission matrix spectra,3D-EEMs)研究咖啡类黑精在不同温度、不同pH、不同光照及存放时间、不同浓度条件下的荧光光谱特征变化。结果表明:在10~80℃范围内云南小粒咖啡类黑精水溶液荧光强度与温度成反比;pH介于5~10之间的类黑精水溶液荧光强度较为稳定;避光存储的类黑精水溶液在60 min内荧光强度变化不显著(P>0.05),而光照时间增加会导致荧光强度显著下降(P<0.05);在浓度小于0.5 mg/mL时,类黑精水溶液荧光强度与浓度成正比,相关系数为0.9846;浓度大于10 mg/mL时会发生荧光猝灭,类黑精水溶液荧光强度与浓度不相关。本研究将为咖啡类黑精光谱特征的深入研究提供一定数据支持。

Fenton氧化去除焦化废水纳滤浓水中有机物的研究

采用Fenton氧化法处理焦化废水深度处理过程中产生的纳滤浓水,通过色度、TOC和三维荧光光谱分析优化Fenton氧化的反应条件。在pH值为3,Fe2+的投加量为150 mg/L,H2O2与COD质量比为4∶1,反应时间为2 h的条件下,Fenton氧化对纳滤浓水中有机物的去除效果较好,色度去除率可达到99.4%,TOC去除率达到51.7%。三维荧光光谱分析的结果显示,Fenton氧化对焦化废水纳滤浓水中的含氮杂环、类腐殖酸和类富里酸等有色溶解性有机物去除效果显著。气相色谱质谱分析表明,Fenton氧化后残留的有机物以长链烷烃等无色难降解有机物为主。

天然气净化厂废水处理过程中溶解性有机物的变化

溶解性有机物(DOM)是废水达标排放标准的重要考虑因素,综合分析废水中DOM的分子组成是对其高效去除的前提。以某天然气净化厂废水为研究对象,采用傅里叶变换离子回旋共振质谱法(FT-ICR MS)和三维荧光光谱(3D-EEMs)从分子层面深入分析氧化过程中DOM的荧光性质、分子组成、质荷比、分子转化。EEM结果表明,废水中主要以类腐殖质物质为主,其次为富里酸类物质。O_(3)/H_(2)O_(2)氧化降低了类腐殖质物质的荧光强度,但DOM降解受限于臭氧与富含电子有机物的反应特性;而O_(3)/H_(2)O_(2)-Fenton联合氧化能大幅降低总荧光强度,有效去除类腐殖质。FT-ICR MS结果表明,O_(3)/H_(2)O_(2)氧化去除了部分CHO类、CHON类DOM,但对CHOS类、CHONS类DOM的去除效果欠佳。多环芳烃和高度不饱和的化合物被臭氧降解为脂肪族类化合物,增加了CHO类DOM含氧量。O_(3)/H_(2)O_(2)-Fenton氧化对CHOS类、CHONS类DOM具有较好的去除效果,去除了大部分多酚化合物,生成具有含氧量更低和饱和度更高的DOM。同时,联合氧化极大地缓解了超滤膜污染,去除了大部分可逆污染和不可逆污染。

滇池流域入湖河流溶解性有机质的分布及来源

基于三维荧光光谱和平行因子分析方法,探究了2018年滇池流域主要入湖河流丰水期和枯水期水体溶解性有机质(DOM)组成,并结合主成分分析和多元线性回归分析对河流中DOM各荧光组分的相对贡献进行了定量分析.结果表明:入滇河流水体DOM包含5种荧光组分,分别为类腐殖质荧光组分C1、C3、C5和类蛋白色氨酸荧光组分C2、C4,且5种荧光组分之间具有同源性,污染严重河流水体DOM的荧光强度相对较高;荧光指数、自生源指数、腐殖化指数综合表明,入滇河流水体DOM的内源特性较强,自生源特征明显,生物可利用性较高,腐质化程度低,分子结构不稳定.主成分分析和多元线性回归分析结果显示:枯水期DOM的荧光组分中类腐殖物质的平均贡献率占30.1%,类蛋白色氨酸物质的平均贡献率占69.9%;丰水期DOM组分中类腐殖物质的平均贡献率占54.3%,类蛋白色氨酸物质的平均贡献率占45.7%.

臭氧/上向流BAC工艺去除二氯乙腈前驱物的优化

为了获得以长江水为水源的上向流生物活性炭滤池工艺去除含氮消毒副产物——二氯乙腈(DCAN)前驱物的最佳运行参数,采用Central Composite Design响应面法对炭池膨胀率、臭氧投加量以及反冲洗周期3个因素进行优化并得到回归模型。在膨胀率为27%、臭氧投加量为1.52 mg/L以及反冲洗周期为9.5 d的条件下,臭氧/上向流生物活性炭工艺对DCAN前驱物的去除率可达64.4%。同时,借助三维荧光光谱分析发现,该工艺能够很好地去除芳香族蛋白质和类溶解性微生物产物,而这两类有机化合物是DCAN的主要前驱物。此外,通过生物群落分析发现,Alphaproteobacteria、Bacilli和Betaproteobacteria为优化后生物活性炭上的优势菌属。