新型水環(huán)境納米顆粒分離檢測(cè)系統(tǒng)的研發(fā).pdf

1、隨著納米技術(shù)的快速發(fā)展，納米顆粒物在生產(chǎn)、生活中得到廣泛應(yīng)用，納米顆粒物也因此通過(guò)各種途徑進(jìn)入到環(huán)境中。然而，納米顆粒向研究者們提出了嚴(yán)肅而獨(dú)有的科學(xué)性及方法學(xué)方面的挑戰(zhàn),其中一個(gè)非常基本的障礙就是對(duì)環(huán)境物質(zhì)中的納米粒子的探測(cè)能力，另一個(gè)基本問(wèn)題是，不同的覆蓋層、尺寸、表面電荷、功能或形成過(guò)程可以顯著地改變一個(gè)已知的納米材料的特征和毒性,而且生產(chǎn)商們還正在持續(xù)不斷地制造出新的物質(zhì)。本文研發(fā)了一種基于透明電極的新型電場(chǎng)流分離系統(tǒng)，同時(shí)研發(fā)

2、了一種高靈敏度的非接觸電導(dǎo)檢測(cè)器對(duì)納米顆粒物進(jìn)行檢測(cè)。
　　首先，本文根據(jù)現(xiàn)有的場(chǎng)流分離理論基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)了電場(chǎng)流分離裝置。為保證施加電壓可行、有效、方便，選擇分離流路的截面結(jié)構(gòu)為長(zhǎng)方形；同時(shí)為保證載流液進(jìn)入分離通道時(shí)形成層流，通過(guò)計(jì)算設(shè)定流路厚度為0.1mm；分離流路的材質(zhì)選用聚四氟乙烯薄膜。實(shí)驗(yàn)選用銦錫氧化物（ITO）作為電場(chǎng)流分離縱向場(chǎng)電極，其透過(guò)率高便于實(shí)施觀察與光學(xué)檢測(cè)。實(shí)驗(yàn)采用了三種方式對(duì)分離系統(tǒng)進(jìn)行漏液檢測(cè)，并分析討論了

3、可能出現(xiàn)的死體積情況。本文進(jìn)一步討論了分離裝置組裝、載流液及樣品、進(jìn)樣量及流速、管徑的選擇及對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響。
　　其次，本研究研發(fā)了一種電容耦合非接觸電導(dǎo)檢測(cè)系統(tǒng)，新型電極及檢測(cè)電路把噪聲降低到了2mV，提高了信噪比。在最佳條件的討論中，分別對(duì)溶液濃度、毛細(xì)管管壁厚度、管壁材質(zhì)、激勵(lì)與檢測(cè)電極間距、激勵(lì)信號(hào)頻率以及電壓幅度對(duì)檢測(cè)的影響進(jìn)行了詳細(xì)討論。根據(jù)優(yōu)化后條件，測(cè)得了系統(tǒng)對(duì)KCl溶液的濃度檢出限可達(dá)到0.1μmol/L，并對(duì)檢出

4、限濃度進(jìn)行了穩(wěn)定性討論。
　　最后，本文對(duì)電場(chǎng)流分離系統(tǒng)進(jìn)行了初步測(cè)試。電場(chǎng)流分離系統(tǒng)的關(guān)鍵在于粒子在電場(chǎng)中所受的有效電壓。由于兩電極之間存在電勢(shì)，載流液中的離子運(yùn)動(dòng)到與自身攜帶電荷相反的電極層上形成雙電層，會(huì)嚴(yán)重阻礙有效電場(chǎng)的施加。電壓施加過(guò)大，溶液產(chǎn)生電解。所以，實(shí)驗(yàn)施加交流電壓測(cè)定了載流液的阻抗，并據(jù)此估算了流路內(nèi)有效施加分離電壓范圍。同時(shí)，實(shí)驗(yàn)證明了流速對(duì)粒子的分離強(qiáng)度沒(méi)有影響；而由于不同濃度載流液的電導(dǎo)率不同，對(duì)分離強(qiáng)度