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工业污水的排放是水体污染的主要原因，也是水体中有毒金属元素的主要来源。现有的工业污水中金属元素的检测技术，无法满足工业现场实时、在线、连续监测的要求。激光击穿光谱技术（Laser-Induced Breakdown Spectroscopy，简称LIBS）是一种刚兴起的元素识别和定量分析的方法。本论文提出利用LIBS技术对工业污水中的金属元素进行实时、在线的监测，对各种LIBS信号采集方式开展了一系列实验室研究，比较了各种方式检测限，并在此基础上开展了工业化改造，其主要研究内容如下：
① 通过在实验室搭建的竖直喷流实验系统对实验参数进行了研究，利用所得出的实验参数对冶金企业的工业污水进行了元素识别，共发现了13种金属元素（Al、As、Ca、Cd、Cu、Cr、Fe、K、Mg、Mn、Na、Zn和Pb）。以这些元素为对象进行定量分析，获得了各元素在竖直喷流实验系统上的检测限，从0.9 mg/L（Mg 279.54nm）到945 mg/L（As 228.81nm）不等。
② 利用搭建的静止液面的实验系统，对选取的6种元素（Al、Cd、Cu、Fe、Zn和Pb）做定量分析，得到了元素的检测限分别为：14.7mg/L（Al）、50.1mg/L（Cd）、4.3mg/L（Cu）、23.9mg/L（Fe）、6.9mg/L（Pb）和204.6mg/L（Zn）。通过对比两种实验系统的检测能力，得到了静止液面实验系统的检测能力要优于竖直喷流实验系统（口径0.5mm）的结论。
③ 综合考虑工业现场的环境，对两套液态实验室系统中的各个分系统做了相应的改造，单光栅光谱仪加PMT取代了中阶梯光栅光谱仪加ICCD；收光装置采用收发一体（中孔反射镜式）；光纤靶代替了单光纤。通过对不同浓度As元素的工业污水样品进行定量分析，验证试验样机的检测能力。As元素检测限为731mg/L，符合实际的检测要求，充分说明了该系统可以用于工业污水的检测。
④ 通过实验室搭建的固体样品实验系统，分析了滤纸浸泡时间对LIBS信号的影响，得到了最佳的样品制备工序。对6种元素进行了定量分析并研究定标曲线绘制的方法，选择分段定标的方法得到了6种元素的检测限分别为3.25 mg/L（Al）、1.97 mg/L（Cd）、0.62 mg/L（Cu）、4.67 mg/L（Fe）、1.01mg/L（Pb）和10.11mg/L（Zn）。最后，与直接检测液态物质的实验结果比较，证明了液体转化固体技术可以有效地提高LIBS系统的检测能力。
总之，本文通过大量的LIBS液体实验，证明了LIBS光谱技术用于实时、在线、多元素同时检测工业污水是可行的，其相关的实验装置和实验结果将为该技术在实际工业污水的实时监控奠定坚实的基础。