實時無污染多參數(shù)水環(huán)境監(jiān)測技術(shù)及儀器研究.pdf

1、水是人類的生命之源，是一種寶貴的自然資源，在工業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)業(yè)灌溉和日常生活中都離不開水。在水污染日益嚴重的現(xiàn)實情況下，水環(huán)境監(jiān)測變得越來越重要。在未來水環(huán)境監(jiān)測趨于普遍化、廣泛化、物聯(lián)化后，對于水環(huán)境監(jiān)測設(shè)備的需求將呈指數(shù)化增長，實時無污染的水環(huán)境監(jiān)測設(shè)備將受到越來越多的關(guān)注。
　　本論文以實時無污染水環(huán)境監(jiān)測為目標(biāo)，研制了基于電化學(xué)技術(shù)與紫外可見吸收光譜技術(shù)的兩套水環(huán)境監(jiān)測儀器，實現(xiàn)了水體溫度、pH、氨氮、流速、化學(xué)需氧量(COD

2、)、濁度和顏色的實時無污染測量。主要的研究內(nèi)容與成果包括如下幾個方面:
　　(1)提出采用雙鉑片計時電勢法進行pH測量，研究雙鉑片計時電勢法測量pH的內(nèi)部機理，實驗證明雙鉑片計時電勢法測量pH具有很好的pH響應(yīng)曲線和優(yōu)良的選擇性，并且雙鉑片計時電勢pH測量方法比傳統(tǒng)玻璃pH電極具有更長的使用壽命和更好的長期穩(wěn)定性。相關(guān)論文發(fā)表在“Sensors and Actuators B-Chemical”期刊。
　　(2)首次提出采用

3、氧化鎢電極進行液體流速測量，研究了基于氧化鎢電極測量流速的內(nèi)部機理---流動電勢，實驗證明測量氧化鎢電極的開路電壓配合pH和溫度的補償可以實現(xiàn)低于0.4mm/s的液體超低流速測量。相關(guān)論文發(fā)表在“Sensors and ActuatorsB-Chemical”和“Journal of Electroanalytical Chemistry”期刊。
　　(3)提出了基于氨離子選擇性電極開路電壓結(jié)合pH和溫度補償?shù)陌钡獪y量方法，研究了

4、氨離子占氨氮比例與pH和溫度的關(guān)系。實驗證明這種方法測量氨氮具有良好的響應(yīng)(56.4mV/pNH4)。同時，研制了基于電化學(xué)技術(shù)的多參數(shù)水環(huán)境監(jiān)測儀器，包括硬件電路設(shè)計、下位機軟件設(shè)計和上位機軟件設(shè)計，實現(xiàn)了溫度、pH和氨氮的標(biāo)定和實時無污染測量。
　　(4)研究基于紫外可見吸收光譜技術(shù)的COD、濁度和顏色測量。利用可見光波段的吸光度計算得到色坐標(biāo)進而反映水體顏色;基于不同濁度下可見光波段的吸光度曲線的梯度不同，將梯度的差異量化為

5、色坐標(biāo)的差異，進而通過溶液色坐標(biāo)反映濁度，這種新穎的濁度測量方法可以消除光源光強變化或探測器漂移對測量結(jié)果的影響;采用紫外波段的吸光度反映COD，并探索了COD測量時的濁度補償方法，采用補償后的吸光度曲線測量COD值。相關(guān)論文發(fā)表在“Sensors and ActuatorsB-Chemical”期刊。同時，研制了基于紫外可見吸收光譜技術(shù)的多參數(shù)水環(huán)境監(jiān)測儀器，包括了系統(tǒng)整體設(shè)計、控制電路設(shè)計和上位機設(shè)計，實現(xiàn)了COD、濁度和顏色的標(biāo)定