基于光热效应与激光背向散射干涉技术的水中重金属离子定量检测

论文摘要

水是人类生活中不可缺少的重要资源,减少水环境的污染对于保障人们的身体健康以及社会的可持续发展,具有十分重要的经济和战略意义。在水污染中,工业废水污染是重点污染源,工业废水中,一般都含有重金属离子污染物,并通过直接或者间接作用对人类生存造成巨大的影响。对水中重金属离子的有效检测和监控是减少污染、保障水质的必要条件。因此,找到一种有效检测水中的重金属成分及含量的技术方法显得尤其重要。在本研究中,我们提出了一种新型的光学检测技术,该技术将光热效应（photothermal effect,PT）和激光背向散射干涉（back-scattering interferometry,BSI）技术相结合,通过检测微通道内重金属的显色液光热效应引起的折射率变化,实现了对水中重金属离子的定量检测。主要研究内容如下:1、提出了一种基于光热效应与背向散射干涉结合的水中重金属离子定量检测技术。选用特定波长的激光器作为光源,结合显色反应、光热效应和背向散射干涉实现了微体积水中重金属的定量检测。这种检测方法既保留了比色法的简便及反应快速等优点,克服了目视比色法不能定量检测的缺点;也发挥了背向散射干涉技术高精度、低损耗、非接触式等优点。2、在本文中使用PT-BSI重金属离子定量检测技术对水中Cr（Ⅵ）,Cu（Ⅱ）,Fe（Ⅱ）进行了定量检测。并使用UV-Vis方法与PT-BSI方法进行对比,两种方法检测结果基本一致。以光强度为0.55 mW/cm2,根据3σ的方法得到Cr（Ⅵ）,Cu（Ⅱ）,Fe（Ⅱ）的检测限为0.04 mg/L,0.3 mg/L,0.06 mg/L,低于国家规定饮用水重金属含量标准:饮用水中Cr（Ⅵ）,Cu（Ⅱ）,Fe（Ⅱ）含量应分别低于0.05 mg/L,1.0 mg/L,0.3 mg/L,适用于医疗诊断,食品安全,水质污染等领域。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
•   1.1 重金属污染的危害
•   1.2 国内外研究现状
•     1.2.1 常用的重金属离子检测方法
•     1.2.2 干涉测量技术
•     1.2.3 光热-激光背向散射干涉技术
•   1.3 本文研究内容
• 第二章 光热-激光背向散射干涉技术原理及装置
•   2.1 相干干涉理论介绍
•   2.2 光热效应与激光背向散射干涉定量检测技术装置及原理
•     2.2.1 光热-激光背向散射干涉技术装置
•     2.2.2 光热-激光背向散射干涉技术原理
•   2.3 光热-激光背向散射干涉技术检测系统的光热效应验证
•   2.4 本章小结
• 第三章 光热-激光背向散射干涉技术实验试剂及步骤
•   3.1 实验试剂与设备
•   3.2 实验试剂的配置及样品处理
•   3.3 光热-激光背向散射干涉技术的水中重金属离子定量检测步骤
•   3.4 本章小结
• 第四章 基于光热-激光背向散射干涉的水中重金属离子定量检测
•   4.1 Cr（Ⅵ）检测
•     4.1.1 Cr（Ⅵ）定量检测原理
•     4.1.2 Cr（Ⅵ） 的紫外分光光度计光谱分析实验
•     4.1.3 光热-激光背向散射干涉技术对Cr（Ⅵ）检测的适用性
•     4.1.4 光热-激光背向散射干涉技术对Cr（Ⅵ）浓度的定量检测
•     4.1.5 紫外分光光度法与光热-激光背向散射干涉技术信号对比
•   4.2 Cu（Ⅱ）的检测
•     4.2.1 Cu（Ⅱ）的显色反应原理
•     4.2.2 Cu（Ⅱ）紫外分光光度计光谱分析实验
•     4.2.3 光热-激光背向散射干涉技术对Cu（Ⅱ）浓度的定量检测
•     4.2.4 不同光强度对Cu（Ⅱ）浓度检测
•     4.2.5 Cu（Ⅱ） 的干扰性实验
•     4.2.6 紫外分光光度法与光热-激光背向散射干涉技术信号对比
•   4.3 Fe（Ⅱ）的检测
•     4.3.1 Fe（Ⅱ）的显色反应原理
•     4.3.2 2Fe（Ⅱ）紫紫外分光光度度计光谱分分析实验
•     4.3.3 光热-激光背向散射干涉技术对Fe（Ⅱ）浓度的定量检测
•     4.3.4 不同光强度对Fe（Ⅱ）浓度检测
•     4.3.5 Fe（Ⅱ） 的干扰性实验
•     4.3.6 紫外分光光度法与光热-激光背向散射干涉技术信号对比
•   4.4 本章小结
• 第五章 总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 陈小红

导师: 张校亮

关键词: 光热效应,激光背向散射干涉,重金属检测,有色络合物

来源: 太原理工大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑,信息科技

专业: 物理学,环境科学与资源利用,无线电电子学

单位: 太原理工大学

基金: 国家自然科学基金(61775157,11504259,21874098,81741095,21575098),山西省应用基础研究面上青年基金(201801D221194),山西省高等学校优秀青年学术带头人支持计划,山西省平台基地和人才专项-优秀人才科技创新项目(201605D211033)

分类号: TN24;X832

总页数: 63

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