关键词： 气相色谱   饮用水   水质检测   应用  

摘要： 色谱作为一种分离分析技术,它分为两个部分气相色谱分析法和液相色谱分析法,前者在实际的使用过程中,可以根据所观察物品的流动状态进行分析,研究它与固定值所产生的关系,物质的不同所产生的作用也会不同,因此在不同物质中停留的时间也会不同,那么作用力最高的会最后流出,作用力最小的会最先流出。基于此,以下对气相色谱在饮用水水质检测中的应用进行了探讨,以供参考。

关键词： 数据采集装置   云平台   检测机器人   远程控制   太阳能电池板   水质检测   机器人设计   实时检测  

摘要： 小水域水质检测机器人装置,主要由浮台、电源、警报装置、数据采集装置、控制器、数据传输装置和云平台等部分组成。该装置利用太阳能电池板通过太阳的光能转化为电能供电,利用多参数传感器测量多种水质参数,使小水域水环境得到全面的监控,并将传感器采集的数据通过无线的方式传输到云平台,实现远程控制,当装置发生偏移或者丢失,脱离一定的范围还会发出警报。本设计解决了如何实时检测指定水域内水质的技术问题,适用于小水域的水质检测,对于当前环境污染严重的情况下,淡水资源的保护和治理有着非常重要的意义。

关键词： 水质检测技术   水质管理  

摘要： 国家的经济发展以及国际地位,在很大程度上取决于环境问题,目前环境问题得到了世界范围的关注,因此开展环境保护工程是至关重要的。我国社会经济的发展处于一个粗放型的发展情况,因此有着较快的经济增长,但是却造成了一定的环境污染,对生态造成了一定的破坏。随着社会的不断发展,人们越来越重视可持续发展理念,在此背景下对环境进行恢复和治理是至关重要的,相关部门也越来越重视环境保护工程的实施。在开展环境保护工作时,对环境进行监测是至关重要的,相关技术也在不断的发展和进步。

关键词： 锅炉水质检测方法   影响因素  

摘要： 工业生产过程中,会使用到不同型号的锅炉设备,锅炉是一种热工设备,在生产中起到重要的作用.现阶段发展过程中,不论是工业生产,还是日常生活,均能看到锅炉的影子,锅炉已经广泛得到了应用,正是因为锅炉的普及率提升,才对锅炉的安全提出更高要求,锅炉运行安全,才能保证操作人员安全,才能维护社会的稳定.在日常的运行过程中,锅炉会承载一定压力,作为特种压力设备,锅炉要想确保稳定安全使用,就需要从各个方面做好维护,全面保证安全生产,锅炉用水质量好坏,决定了锅炉的安全与否,全面做好水质检测是重要的环节.本文针对锅炉水质检测方法及其影响因素展开了简要的探讨.

关键词： 电化学检测   水质检测   重金属检测   便携式系统   Android   应用软件开发  

摘要： 为实现水质重金属现场检测,设计一种基于Android的便携式水质电化学检测系统。该系统基于三电极体系电化学检测原理,以STM32单片机为主控芯片,结合外围的恒电位电路和控制软件,实现了电化学计时电流法检测。借助Android智能设备在人机交互方面的优势,在Android平台上开发出APP应用软件,通过蓝牙实现与传感器的通信并实时显示检测数据,简化了复杂的电化学检测分析过程,满足了用户的操作需求。该系统对水质重金属离子Cr^(6+)进行了初步检测,检测线性范围为5~2 000μg/L,符合地表Ⅰ~Ⅴ类水质Cr^6+检测标准。结果表明,与电化学工作站测试数据相比,该系统测试误差小于4.85%,适用于野外现场自动检测分析。

关键词： 水质检测   三价砷   铁-碳纳米纤维   金纳米颗粒   聚苯胺纳米片阵列   制备工艺  

摘要： 水资源的严重污染在全球已不容忽视，水环境中的砷更是威胁到了人类的生命健康安全。因此，对水环境中的砷，尤其是毒性强的三价砷（As(Ⅲ)）进行痕量、快速、灵敏的检测成为了科研工作的研究热点之一。常用的原子光谱、质谱等分析方法在样品预处理、仪器设备、检测周期等方面都存在不足。电化学检测方法由于操作简单、仪器便携、检测灵敏等优点而备受青睐。纳米材料修饰电极是开发As(Ⅲ)的高灵敏电化学传感的关键。但在此过程中仍存在纳米材料团聚、测试条件局限、共存物质干扰等问题有待解决。\n 本文围绕新型纳米复合材料，采用导电聚合物、金属氧化物以及金属纳米材料复合的形式，制备了金-聚苯胺纳米片包覆铁-碳纤维复合材料（Au-PANI@Fe-CNFs）。采用一系列表征技术考察了其结构形貌与微观特征，制备Au-PANI@Fe-CNFs修饰电极用于水中痕量As(Ⅲ)的高灵敏检测。主要研究结论如下：\n 通过在静电纺丝前驱液中添加乙酰丙酮铁制得含铁的碳纳米纤维（Fe-CNFs），以此为基底在表面生成聚苯胺（PANI）纳米片阵列，然后利用PANI的还原性沉积Au纳米颗粒至聚苯胺纳米片阵列包覆的铁-碳纤维（PANI@Fe-CNF）表面，探究了不同苯胺聚合时间以及金盐的用量对纳米片结构的影响，最终获得Au-PANI@Fe-CNFs复合材料。扫描电子显微镜（SEM）显示PANI纳米片在Fe-CNF纤维表面排列紧密有序，呈现均匀的阵列结构。透射电子显微镜（TEM）证明Au纳米颗粒均匀地沉积在PANI@Fe-CNFs表面，其粒径约为20±6nm。TEM元素分析证明了Au元素在纤维表面分布均匀。同时，通过X-射线衍射仪（XRD）考察了Au的晶体结构，结合X-射线光电子能谱仪（XPS）的表征，可证明AuCl4-被PANI成功还原成单质Au纳米颗粒，呈立方晶型结构。\n Au-PANI@Fe-CNFs为修饰剂，制备修饰电极，并研究其电化学性能。循环伏安曲线（CV）显示PANI与Au的特征氧化还原峰，进一步证明了材料的成功复合；电化学阻抗图谱（EIS），证明复合材料的导电性明显改善。采用方波阳极溶出伏安法（SWASV）对As(Ⅲ)进行测试，结果表明Au-PANI@Fe-CNFs修饰电极能够对As(Ⅲ)产生灵敏的响应信号，原因主要是Au-PANI@Fe-CNF复合材料的独特结构和表面Au纳米颗粒的均匀分布，使得As(Ⅲ)能够快速吸附到材料表面，电子在电极界面快速传输。考察了支持电解质的pH、沉积电位、沉积时间、修饰剂用量等影响因素。最佳测试条件为：电解质为0.1mol L-1PBS(pH5.0)，沉积电位为-1.1V，沉积时间为120s，修饰剂用量为10μL。在最佳条件下，电极对As(Ⅲ)检测在5~400ppb浓度范围呈现良好的线性关系（相关系数R2=0.996）。最低检出限（LOD）为0.5ppb（S/N≥3）。同时研究了共存离子的影响，发现除Cu离子外多数金属阳离子如Hg(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)，对As(Ⅲ)测定不干扰。由于Au-PANI@Fe-CNFs修饰电极具有较高稳定性与重现性，实验进一步验证了对实际水样中As(Ⅲ)检测的可行性。该新型复合材料修饰电极为水中砷及其类似物的电化学传感平台的构建提供了新的研究方法与思路，具有一定的应用价值。

关键词： 水质检测芯片   纳米森林工艺   可控纳米复合界面   浸润性  

摘要： 微流控器件是一种微型化、集成化的流体操控装置，其结合了物理、微电子、化学、生物等多学科知识，在生化分析、医学研究等领域有着巨大的发展潜力。由于具有样品需求少、试剂消耗低、微型化强、集成度高的特点，微流控器件在生化分析上往往能完成样品的快速、高通量、可视化的现场分析。受限于材料性质和工艺成本，制备价格低廉、集成度高的微流控芯片用以实现水体中污染分析成为了一个问题。目前，将多种水质检测方法和对象合理集成在一块微流控芯片上来完成高通量、高精度的离子检测是研究人员的一个研究方向。　　本文制备了一种全新的超疏水高黏附表面，以此来作为微流控分析平台的基底，设计制作了一种简单的高通量液滴微流控阵列芯片，并验证了其在紧急污染事件中的快速现场可视化检测以及在水体有机农药污染中的痕量检测。该高通量微流控液滴阵列芯片能与其他检测方法结合，实现重金属离子、有机污染物检测，具有良好的兼容性，可扩展性，有望集成更多检测手段实现高通量的水质污染检测。本文主要工作如下:　　(1)超疏水高黏附表面的制备及其浸润性研究。利用纳米森林工艺制备双层复合纳米森林结构，并以此完成超疏水高黏附表面的制备。制备16种不同工艺条件下的超疏水高黏附表面，测量其接触角，并研究了旋涂速度，刻蚀时间等工艺对接触角等浸润性影响，实现浸润性可控。　　(2)超疏水高黏附表面的分层界面形成机理研究及其浸润模型研究。通过蒸发聚苯乙烯(PS)纳米小球的方法，研究了液滴与基底的接触状态。表征了纳米结构微观形貌和表面化学状态，研究了超疏水高黏附纳米森林的Cassie浸润态的形成机理。　　(3)高通量微流控阵列芯片的制备及其在水质检测上的应用。制备了图形化的超疏水高黏附界面作为液滴微流控阵列芯片。利用显色反应实现了液滴中Cr离子检测，探究了其在快速现场可视化检测中的可行性。结合SERS光谱，利用芯片超疏水的特性完成了咖啡环聚集效应，实现了液滴中有机农药MG分子的痕量检测，检测极限达到10-6mol/L量级，探究了其在水体微量有机物痕量检测上的应用潜力。　　综上，本文利用纳米森林工艺制备了新型的超疏水高黏附基底，并揭示了其浸润性机理，并以此设计了简单高通量微流控阵列芯片完成了两种水体污染物的检测。从侧向观察液滴，避免了硅基不透紫外光难以进行紫外光谱分析的问题，同时解决了普通超疏水基底液滴固定难的问题。考虑到硅加工工艺的成熟和超疏水高黏附界面的可图形化及浸润性可调，有望在未来将多种水质检测方法集成在该超疏水高黏附基底上，以实现快速、高通量、多种水体污染物检测。

关键词： 生物技术   水质检测   污水处理  

摘要： 近年来,虽然国家科技、经济等方面发展都非常迅猛,但各类环境污染问题也随之而来,其中,最堪忧的就是水质污染问题.基于此,本文就生物技术在水质检测与污水处理中的应用展开相关研究,供参考.

关键词： 水质检测   图像采集   图像处理   T-S模糊神经网络   曲面拟合  

摘要： 随着经济的快速发展,伴随而来的是在工业生产中大量废水的排放,导致巨大的工业污染,严重危害生态平衡,影响了人类的正常生活。为了保护生态环境和人们的生命健康,各个国家都将水质检测放到了环境保护的重要位置,通过检测水体的物理、化学和生物等特性来判断水体的污染情况。现存的水质检测方法大多依赖如电化学法、分光光度法、色谱法等传统方法,具有测量方法复杂、成本较高、准确性低等缺陷,因此研发水质监测新方法与新设备有着重要的意义。计算机技术的发展,使人工智能与图像处理技术在许多相关领域得到了广泛的应用。因此,将人工智能和图像处理技术应用于水质检测领域,代替传统的分光光度法,此外计算机具有非常强大的数据处理能力,对提高水质检测的准确性、降低检测成本有着重大意义。本文在研究国内外水质检测方法的基础上,提出了基于数字摄像头结合T-S模糊神经网络和曲面拟合算法测量水质的方法。本文的主要内容和创新点如下:(1).提出了一种数字摄像头结合T-S模糊神经网络测量水体浊度的测量模型。将标准水样的RGB值作为T-S模糊神经网络的输入,标准水样的浊度值作为输出,建立水浊度与RGB值之间的非线性关系,用于标准水样和实际水样的测量,并将测量结果与浊度仪进行了对比,验证了该方法的可行性,能够准确、快速、低成本的测量水体的浊度。(2).提出了一种摄像头结合曲面拟合算法的水体色度测量系统。将标准水样的H、S、I值与标准色度进行拟合得到色度与H、S值的表达式,根据表达式计算水体色度。将计算结果与分光光度计进行比较,具有更高的准确度。并将设计的色度测量系统成功用于水中氨氮、磷酸盐和氯化物含量的测量,取得了较好的测量结果。(3).设计了功能完善的图像采集装置,设计的恒定光强电路用于驱动背光板,背光板内嵌2个0.5W的5700K的LED作为光源。背光板的使用使光线均匀,成像质量更好;装置包含一个样品槽用于放置水体样本和一个数字摄像头用于获取溶液图像。电路由USB供电,恒定光强电路使用光电二极管采样背光板的光强度并产生电压信号控制背光板的工作电流形成一种闭环控制电路,可以提供恒定的光强。(4).设计了图像处理软件。该软件是基于开源的摄像头工具开发包和C#语言开发的,用于获取水体图像的RGB值。软件功能包括色彩空间转换,将RGB值转换为Lab值和HSI值。软件还包含了摄像头参数与属性的调节与控制功能,根据测量物质,将相机的参数与属性控制在最佳条件,保证了测量结果的准确性。

关键词： 水质检测   离子色谱芯片   结构参数   微细铣削   激光键合  

摘要： 离子色谱是现代水质分析的标准方法和必备工具，离子色谱小型化是水质现场检测应用的迫切需求，同时也是离子色谱技术发展的重要趋势之一。微机电系统（MEMS）和色谱的高分辨率分离功能有机结合，为离子色谱小型化提供了全新的技术路线。柱效是衡量色谱仪性能的最重要指标，基于色谱理论，影响色谱分离柱效的主要因素包括进样阀、色谱柱、检测器、连接管道等单元的谱带展宽。为提高离子色谱芯片的柱效，本文提出了集微阀、进样通道、填充柱和检测池等功能单元于一体的“最小集成”芯片方案，优化设计了芯片的结构参数，基于微细铣削与激光键合的组合工艺方法，实现了离子色谱芯片的耐高压集成制造，验证了离子色谱芯片在水质阴离子检测中的应用;开发芯片式柱后衍生-吸光度检测方法，将离子色谱芯片扩展至水质重金属离子检测应用;面向“全集成”色谱芯片终极目标，研制了芯片式电解微泵。主要研究内容及结果如下：　　（1）提出了一种高柱效的离子色谱芯片集成方案，即“最小集成”方案。基于影响色谱分离柱效的谱带展宽效应分析，将微阀、进样通道、填充柱和检测池等功能单元单片集成，有效减小了芯片柱内效应和柱外效应。以预期柱效条件下使柱压降最小为目标，优化设计了填充柱操作参数，并结合柱内效应与柱外效应的约束关系，确定了进样通道和检测通道结构参数。采用“内嵌”结构实现了柱塞、阀膜和电极等组件的耐高压集成设计。　　（2）提出了一种离子色谱芯片耐高压集成制造组合工艺方法。以聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）为基材，采用微细铣削技术实现单层PMMA芯片精确快速成型，解决了芯片多结构异形型面一体加工难题，其中尺寸误差小于10%，重复精度小于4%。采用激光键合技术完成多层PMMA芯片间高强度键合，解决了芯片多组件异质界面同步密封难题，其中，同质界面键合强度达74.5MPa，PMMA与阀膜、筛板与电极等异质界面耐压能力超过10.6MPa。　　（3）研制了一种集成五电极非抑制电导检测器的离子色谱芯片，采用湿法填充制备了填充色谱柱，实现了标准溶液中Cl-、NO3-和SO42-等阴离子的检测，线性范围5-100mg/L（R2＞0.99）。SO42-最小检测浓度（以25μL进样量计）为0.004-0.008mg/L，保留时间相对标准偏差0.2-0.5%，峰高相对标准偏差0.6-2.4%，分别满足国家计量检定规程JJG823-2014《离子色谱仪》中对电导检测器最小检测浓度≤0.02mg/L、定性重复性RSD≤1.5%、定量重复性RSD≤3%的要求。在25μL/min流量条件下，100次重复实验测得保留时间相对变化量仅0.5%。现场检测自来水样，其中Cl-、NO3-和SO42-三种阴离子定量结果与商用离子色谱仪结果相对偏差RD＜10%。　　（4）研制了一种基于微混合器-液滴芯片的水质六价铬Cr6+柱后衍生-吸光度检测器。提出了一种三维桥式结构微混合器，于色谱柱后2mm通道内即实现0.01-200雷诺数范围内Cr6+与衍生剂DPC间超过90%的高效混合及衍生化反应;提出了一种基于液滴增强的吸光度检测方法，通过液滴减小浓度扩散并增加有效光程，从而将500×500μm2检测通道内吸光度幅值和灵敏度分别提高了15和12.7倍。成功检测含Cr6+的标准样品，当Cr6+的含量为150μg/L时，芯片检测结果（相对误差RE=-1.8%）与标准分光光度计检测结果（RE=+2.0%）相当。　　（5）研制了一种既可独立工作又可芯片集成的电解微泵（EMP）。基于电解水产生气体原理，采用梳齿状电解电极，可在0-8μL/min范围内通过电流线性调控输出流量，其流量波动性优于高精度注射泵，且流量越小其优势越明显，满足离子色谱芯片对小流量驱动能力的需求。通过电极优化并增大电解电流，可以有效提升EMP输出压力。　　通过本文的研究，分别突破了离子色谱芯片结构参数优化设计方法、芯片耐高压集成制造工艺、片上柱塞集成及填充微柱制备、微阀集成及微量进样操控、高灵敏集成电导检测与集成柱后衍生-吸光度检测等关键技术，加工了离子色谱芯片并完成了水质阴离子检测验证，为全集成、多功能离子色谱仪的研制奠定了技术基础。