【摘 要】
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目前,国内外对于化学需氧量(Chemical Oxygen Demand,COD)的测定发展出了多种方法,但测定过程都易受到环境因素的干扰。其中氯离子作为主要的干扰离子,会大量消耗氧化剂和催
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目前,国内外对于化学需氧量(Chemical Oxygen Demand,COD)的测定发展出了多种方法,但测定过程都易受到环境因素的干扰。其中氯离子作为主要的干扰离子,会大量消耗氧化剂和催化剂,造成需氧量增加、化学反应速度减缓,引起测定结果的正误差。因此,检测废水环境中的氯离子含量,在最后的测定结果中消除氯离子所贡献的偏差部分,可以使得化学需氧量的测定结果更加贴近实际值。本文从原理上分析了氯离子对于化学需氧量测定过程的影响,阐述了几种常用的氯离子检测方法,讨论了每种方法的优缺点;进一步地研究了一种基于纳米玻璃探针结构的氯离子检测系统方案;分析了溶液电导测量的原理,探讨了通过测量溶液电导来反应溶液环境中被测离子含量在理论上的可行性。本文设计搭建了离子电流的检测电路,通过理论上的分析选择最优的设计方案;详细讨论了电路噪声情况并进行了模拟仿真,得到了各部分噪声的详细信息;进一步的,基于FPGA控制器,采用verilog语言设计了外围的采集、控制、传输模块,主要包括:AD模块采集离子电流信号的转换结果和压电陶瓷位置量、PID负反馈控制模块动态调节采样过程、DA模块用于压电陶瓷的驱动输入、USB模块用于采样数据的上传和命令参数的下发。采用LabVIEW语言搭建了人机交互界面,用于采样数据的显示、存储以及设置基准值和PI控制参数。通过实验验证,各功能模块均能够较好地实现预期的功能。最后,本文对影响离子电流的主要因素进行了研究和实验验证,分析了驱动电场强度、探针尖端直径以及电解质溶液浓度对于离子电流的影响。实验结果表明,系统具有较高的稳定性和灵敏度,能够在较大的浓度范围实现对氯离子的快速检测。
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