一种水中阴离子合成洗涤剂的不分液定量检测方法与流程

本发明涉及水质检测，具体涉及一种水中阴离子合成洗涤剂的不分液定量检测方法。

背景技术：

1、水中的阴离子合成洗涤剂是水质的一项重要指标，水中阴离子合成洗涤剂含量越高，水体富营养化越严重。《生活饮用水国家标准》(gb/t 5749-2022)中规定，生活饮用水中阴离子合成洗涤剂不得超过0.3mg/l，检测方法为《生活饮用水标准检验方法》(gb/t 5750-2023)中使用亚甲蓝分光光度法检测，该检测方法的关键点之一为水中阴离子合成洗涤剂与亚甲蓝生成蓝色络合物必须使用三氯甲烷萃取，然后分液收集三氯甲烷层于比色皿中比色测定。上述检测方法中的分液步骤繁琐，分液过程中三氯甲烷在空气中挥发严重，影响检测者健康。

2、申请公布号为cn 115656076 a的一种基于微萃取技术的阴离子合成洗涤剂检测方法中使用微萃取技术，将氯仿液滴放置于待测溶液中萃取，根据液滴图像灰度变化计算萃取程度，然后转移至检测区域，利用分光光度法进行检测。该方法需要微萃取装置，方法使用机械装置替代人工分液过程，该方法的样品前处理部分与国家标准方法差异较大，液滴体积的准确控制和萃取饱和程度的控制较难实现。

3、申请公布号为cn 111537502 a的一种快速检测餐饮具中阴离子合成洗涤剂的试剂盒及方法中将国家标准方法进行快检化，使用目视比色法，单点鉴定餐具中阴离子合成洗涤剂是否超标。该方法无需分液，观察位于底层的三氯甲烷层的颜色即可。但是，三氯甲烷层体积少，观察困难，标准管与测试管色差较小时极难鉴定。因此，该方法所得检测结果不够精确，无法适用于准确的定量检测。

4、申请公布号为cn 113588576 a的一种基于连续流动技术的水中阴离子合成洗涤剂的快速检测方法中使用流动注射技术进行检测。该方法能够进行定量检测，但使用流动注射技术相关的仪器设备价格昂贵，并且不能同时进行多颜色通道检测。

技术实现思路

1、(一)解决的技术问题

2、针对现有技术所存在的上述缺点，本发明提供了一种水中阴离子合成洗涤剂的不分液定量检测方法，能够有效克服现有技术所存在的对水中阴离子合成洗涤剂进行准确定量检测效率较低的问题。

3、(二)技术方案

4、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

5、一种水中阴离子合成洗涤剂的不分液定量检测方法，包括优化阶段和检测阶段；

6、优选阶段，制备标准比色溶液，在暗室内拍摄多张标准比色溶液照片，构建各标准比色溶液照片对应的第一特征图，利用第一特征图进行算法优选；

7、制备加标比色溶液，通过平行样品检测和加标实验对优选算法进行检验；

8、检测阶段，制备标准系列溶液，在暗室内拍摄多张标准系列溶液照片，构建各标准系列溶液照片对应的第二特征图，利用第二特征图对基于优选算法构建的人工智能模型进行模型训练，并绘制标准含量曲线；

9、制备待测溶液，在暗室内拍摄待测溶液照片，构建待测溶液照片对应的第三特征图，将第三特征图输入训练好的人工智能模型，基于标准含量曲线结合人工智能模型输出结果得到待测溶液中阴离子合成洗涤剂的标准含量。

10、优选地，所述暗室内底部固定安装有比色管阵列架，所述暗室内底部位于比色管阵列架前方固定有比色条，所述暗室侧壁位于比色条前方固定安装有用于采集比色管阵列架上比色管中的溶液，以及比色条的相机，所述暗室内部位于比色管阵列架后方固定安装有倾斜设置的平行光源；

11、其中，比色条包括灰度色条和rgb色条。

12、优选地，所述制备标准比色溶液，包括：

13、用十二烷基苯磺酸钠标准溶液制备浓度分别为0、0.05、0.10、0.15、0.20、0.25、0.30、0.35、0.40mg/l的10ml标准比色溶液，按顺序加入显色剂显色，再加入2ml三氯甲烷剧烈振摇萃取，静置20min后分层，上层为水层，下层为三氯甲烷层；

14、其中，水层为蓝色，水层的颜色随着标准比色溶液浓度的增加而变淡，三氯甲烷层的颜色随着标准比色溶液浓度的增加而逐渐变蓝。

15、优选地，所述在暗室内拍摄多张标准比色溶液照片，构建各标准比色溶液照片对应的第一特征图，包括：

16、将盛有标准比色溶液的比色管放入比色管阵列架中，打开平行光源，利用相机在不同光强下进行图像采集，并对采集到的图像进行图像分割；

17、在分割后的图像中分别截取水层、三氯甲烷层、灰度色条、rgb色条对应覆盖区域的图像，提取各自的rgb颜色通道值；

18、调整水层与三氯甲烷层关于rgb颜色通道值的相对权重，对调节相对权重后的水层、三氯甲烷层对应覆盖区域的图像进行组合，得到第一特征图；

19、其中，水层与三氯甲烷层关于rgb颜色通道值的相对权重为0.3:1。

20、优选地，所述利用第一特征图进行算法优选，包括：

21、对所有第一特征图设定浓度标签，并按照预设比例构建训练集和测试集，进行人工智能算法训练，将决定系数r2最大的算法作为优选算法。

22、优选地，所述制备加标比色溶液，通过平行样品检测和加标实验对优选算法进行检验，包括：

23、平行采集12份水样，平行加标0、0.125、0.225、0.300mg/l标准溶液测定平均值，计算精密度和回收率，并基于精密度和回收率对优选算法进行检验。

24、优选地，所述制备标准系列溶液，在暗室内拍摄多张标准系列溶液照片，构建各标准系列溶液照片对应的第二特征图，包括：

25、用十二烷基苯磺酸钠标准溶液制备浓度分别为0、0.05、0.10、0.15、0.20、0.25、0.30、0.35、0.40mg/l的10ml标准系列溶液，按顺序加入显色剂显色，再加入2ml三氯甲烷剧烈振摇萃取，静置20min后分层，上层为水层，下层为三氯甲烷层；

26、将盛有标准系列溶液的比色管放入比色管阵列架中，打开平行光源，利用相机在不同光强下进行图像采集；

27、在采集到的图像中分别截取水层、三氯甲烷层、灰度色条、rgb色条对应覆盖区域的图像，提取各自的rgb颜色通道值；

28、调整水层与三氯甲烷层关于rgb颜色通道值的相对权重，对调节相对权重后的水层、三氯甲烷层对应覆盖区域的图像，以及灰度色条、rgb色条对应覆盖区域的图像进行组合，得到第二特征图；

29、其中，水层与三氯甲烷层关于rgb颜色通道值的相对权重为0.3:1，灰度色条表征光线强度，rgb色条表征色温因子。

30、优选地，所述利用第二特征图对基于优选算法构建的人工智能模型进行模型训练，并绘制标准含量曲线，包括：

31、对所有第二特征图设定浓度标签，并按照预设比例构建训练集和测试集，使用优选算法进行人工智能算法训练，使得建训练集和测试集的决定系数r2均大于0.999，得到训练好的人工智能模型；

32、将训练好的人工智能模型的输出结果作为纵坐标，将相应的第二特征图的浓度标签对应的溶液浓度作为横坐标，绘制标准含量曲线，得到曲线方程和回归系数。

33、优选地，所述制备待测溶液，在暗室内拍摄待测溶液照片，构建待测溶液照片对应的第三特征图，包括：

34、对采集水样按照国家标准方法gb/t 5750.4.13.1-2023进行前处理，向10ml待测溶液加入2ml三氯甲烷剧烈振摇萃取，静置20min后分层，上层为水层，下层为三氯甲烷层；

35、将盛有待测溶液的比色管放入比色管阵列架中，打开平行光源，利用相机进行图像采集；

36、在采集到的图像中分别截取水层、三氯甲烷层、灰度色条、rgb色条对应覆盖区域的图像，提取各自的rgb颜色通道值；

37、调整水层与三氯甲烷层关于rgb颜色通道值的相对权重，对调节相对权重后的水层、三氯甲烷层对应覆盖区域的图像，以及灰度色条、rgb色条对应覆盖区域的图像进行组合，得到第三特征图；

38、其中，水层与三氯甲烷层关于rgb颜色通道值的相对权重为0.3:1，灰度色条表征光线强度，rgb色条表征色温因子。

39、优选地，所述将第三特征图输入训练好的人工智能模型，基于标准含量曲线结合人工智能模型输出结果得到待测溶液中阴离子合成洗涤剂的标准含量，包括：

40、将第三特征图输入训练好的人工智能模型，在标准含量曲线中确定人工智能模型输出结果对应的纵坐标，并确定纵坐标对应的横坐标，将横坐标代表的溶液浓度作为待测溶液中阴离子合成洗涤剂的标准含量。

41、(三)有益效果

42、与现有技术相比，本发明所提供的一种水中阴离子合成洗涤剂的不分液定量检测方法，具有以下有益效果：

43、1)本方法为定量检测方法，无需分液收集三氯甲烷层于比色皿中比色测定，检测效率较高，并且与国家标准检测方法中的前处理过程高度一致，降低使用者学习成本；

44、2)能够同时进行多颜色通道检测；

45、3)根据溶液照片构建对应的特征图，并基于标准含量曲线结合人工智能模型输出结果得到待测溶液中阴离子合成洗涤剂的标准含量，从而能够对水中阴离子合成洗涤剂进行准确的定量检测；

46、4)配合使用的暗室制造简单，检测成本低。