便携式总磷和总氮自动检测系统研究

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我国水资源污染严重,很多江河、湖泊和水库水体富营养化问题突出,频发大规模藻类水华事件。总磷(TP)和总氮(TN)是引发水体富营养化的主要污染物指标,研究水质总磷和总氮的检测技术对预防和治理水体富营养化显得非常重要。传统的总磷和总氮检测方法以实验室人工分析为主,耗时长,操作复杂,而目前已有的自动检测仪器大多存在体积大、功耗高、价格昂贵等问题。因此,研究一种小体积、低成本、操作方便的水质总磷、总氮自动检测系统,对水资源的监测和保护具有重要的意义。  本论文面向水质的现场检测,基于实验室研制的水质总磷、总氮电化学传感器,研究总磷、总氮电化学传感器的测控方法,并结合水样紫外-热复合消解方法,构建集成消解与电化学检测功能的水质自动分析控制平台,实现一种小型化的总磷、总氮电化学自动检测系统,以满足水质现场快速和准确的检测需求。  本论文采用顺序注射分析技术,以注射泵和多位阀为核心,研究样品进样、试剂混合、流路清洗等方法,设计了总磷和总氮的自动分析流路控制系统,实现了水质分析的自动精确控制。基于水样紫外-热复合消解方法,设计了具有对水样加热、测温、紫外光照射功能的自动消解控制系统。针对基于电化学原理的微型总磷传感器和总氮传感器,研究传感器的工作机理和响应信号特性,设计了具有电压控制、多量程电流检测、三电极电压监测等功能的电化学传感器测控系统。采用电容触摸显示屏模块,基于STemWin图形库,设计了具有参数设置、工作状态实时显示、检测数据查询功能的人机交互系统。  本论文对所研制的总磷自动检测系统和总氮自动检测系统进行了性能测试。结果表明,研制的总磷、总氮自动检测系统能有效地完成水样的全自动消解和检测过程,可实现总磷、总氮Ⅱ-Ⅴ类水的检测。该自动检测系统除具有试剂消耗量少、简单易用、功耗和成本低等优点外,无需手动人工控制,避免了人为的干扰因素,为总磷、总氮的便携、现场快速检测以及应急检测提供了一种有效的技术途径。
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