一种基于库贝尔卡-蒙克理论监测膜污染的荧光校正方法

专利检索2026-10-01  1


本发明涉及超滤,特别是涉及一种基于库贝尔卡-蒙克理论监测膜污染的荧光校正方法。


背景技术:

1、超滤是一种重要的水处理技术,其优越的颗粒、胶体以及病原体微生物截留性能使其具有广泛应用的前景,但是,超滤膜污染会造成超滤工艺的运行维护成本增加、膜使用寿命缩短,阻碍了超滤膜工艺在饮用水处理中进一步推广。因此,为了解决膜污染问题,需要对超滤工艺中膜污染进行准确实时表征。

2、三维荧光法(eem)已广泛应用于稀溶液中溶解有机物(dom)的表征。然而,传统的eem不能分析悬浮液或固体样品,基于此,研究人员提出了一种前表面三维荧光(ff-eem)方法来分析模型污染物或天然有机质(nom)沉积的膜表面。利用前表面三维荧光法可以对超滤过程中的膜污染物和荧光性有机膜进行平行表征解析。与传统荧光光谱法不同的是,前表面三维荧光检测可以灵敏、快速、准确地检测到荧光性有机物,该方法中的激发光是以30°~60°的入射角照射在荧光样品的前表面。但其存在的不足之处是由于表面色度会引起光的吸收和散射,有时会对光谱和成像方法的可靠性和可重复性产生巨大影响,从而影响荧光检测,使检测到的荧光结果会不准确,并且由于是在固体样品的表面直接进行检测,难以对样品进行预处理如稀释等来减少误差。


技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种基于库贝尔卡-蒙克理论监测膜污染的荧光校正方法,用于校正吸收和散射以获得真实的荧光光谱,提升了膜污染表征的精度,解决了现有技术中荧光检测不准确的问题。

2、为实现上述目的,本发明提供了一种基于库贝尔卡-蒙克理论监测膜污染的荧光校正方法,包括以下步骤,

3、s1采用前表面三维荧光光法(ff-eem)检测超滤膜,获得初始荧光数据;

4、s2使用便携式分光光度计检测超滤膜,获得漫反射数据;

5、s3将漫反射数据转换为库贝尔卡-蒙克理论函数(k-m函数),计算总缓解系数;

6、s4利用总缓解系数计算修正函数;

7、s5将初始荧光数据除以修正函数得到校正后的荧光数据,将校正后的荧光数据与参考数据进行对比,判断超滤膜是否存在膜污染。

8、优选的,s1和s2中的超滤膜均为平板膜。

9、优选的,s2中便携式分光光度计由氘卤素灯、积分球、石英光纤和电荷耦合器件探测器连接组成。

10、优选的,s2中漫反射数据范围为200~800nm。

11、优选的,s3中库贝尔卡-蒙克理论函数为,

12、

13、其中,rem(λ)为总缓解系数,k(λ)为吸收系数,s(λ)为散射系数,r(λ)为对应波长λ处的漫反射系数。

14、优选的,s4中修正函数为,

15、

16、其中,λem为发射波长,λex为激发波长,γ(λem,λex)为修正函数。

17、优选的,s5中校正后的荧光数据为,

18、

19、其中,f(λem,λex)为初始荧光数据,c(λem,λex)为校正后的荧光数据。

20、本发明的有益效果:

21、(1)由于散射和吸收现象,发射光谱会根据周围着色颗粒的物理性质而发生变形,这可能导致发射最大值的偏移或形成明显的新发射带,由自吸收和选择性吸收现象引起的发射光谱变形可能会导致荧光材料的错误表征或识别,本发明通过使用k-m函数校正初始荧光数据可以对变形的光谱进行修正,可以使结果更加接近真实值。

22、(2)由于ff-eem检测膜污染是采用光纤在固体平板膜上直接进行检测,无法实现传统的荧光校正方法如稀释样品的方式,而本发明采用k-m函数校正可以在不改变原样品的前提下对荧光光谱进行有效的校正,即本发明采用的k-m函数校正方法,适用于ff-eem检测膜污染,可以用于评估自吸收和散射现象,用于校正吸收和散射以获得真正的荧光光谱。

23、下面通过附图和实施例,对本发明的技术方案做进一步的详细描述。



技术特征:

1.一种基于库贝尔卡-蒙克理论监测膜污染的荧光校正方法,其特征在于:包括以下步骤,

2.根据权利要求1所述的一种基于库贝尔卡-蒙克理论监测膜污染的荧光校正方法,其特征在于:s1和s2中的超滤膜均为平板膜。

3.根据权利要求1所述的一种基于库贝尔卡-蒙克理论监测膜污染的荧光校正方法,其特征在于:s2中便携式分光光度计由氘卤素灯、积分球、石英光纤和电荷耦合器件探测器连接组成。

4.根据权利要求1所述的一种基于库贝尔卡-蒙克理论监测膜污染的荧光校正方法,其特征在于:s2中漫反射数据范围为200~800nm。

5.根据权利要求1所述的一种基于库贝尔卡-蒙克理论监测膜污染的荧光校正方法,其特征在于:s3中库贝尔卡-蒙克理论函数为,

6.根据权利要求1所述的一种基于库贝尔卡-蒙克理论监测膜污染的荧光校正方法,其特征在于:s4中修正函数为,

7.根据权利要求1所述的一种基于库贝尔卡-蒙克理论监测膜污染的荧光校正方法,其特征在于:s5中校正后的荧光数据为,


技术总结
本发明涉及超滤技术领域,特别是涉及一种基于库贝尔卡‑蒙克理论监测膜污染的荧光校正方法,包括以下步骤,S1采用前表面三维荧光光法检测超滤膜,获得初始荧光数据;S2使用便携式分光光度计检测超滤膜,获得漫反射数据;S3将漫反射数据转换为库贝尔卡‑蒙克理论函数,计算总缓解系数;S4利用总缓解系数计算修正函数;S5将初始荧光数据除以修正函数得到校正后的荧光数据。本发明采用上述技术方案,用于校正吸收和散射以获得真实的荧光光谱,提升了膜污染表征的精度,解决了现有技术中荧光检测不准确的问题。

技术研发人员:余华荣,巫斯雅,瞿芳术,万雨轩,杨海洋
受保护的技术使用者:广州大学
技术研发日:
技术公布日:2024/5/29
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