水是人類的生命之源,是一種寶貴的自然資源,在工業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)業(yè)灌溉和日常生活中都離不開水。在水污染日益嚴(yán)重的現(xiàn)實(shí)情況下,水環(huán)境監(jiān)測變得越來越重要。在未來水環(huán)境監(jiān)測趨于普遍化、廣泛化、物聯(lián)化后,對于水環(huán)境監(jiān)測設(shè)備的需求將呈指數(shù)化增長,實(shí)時(shí)無污染的水環(huán)境監(jiān)測設(shè)備將受到越來越多的關(guān)注。本論文以實(shí)時(shí)無污染水環(huán)境監(jiān)測為目標(biāo),研制了基于電化學(xué)技術(shù)與紫外可見吸收光譜技術(shù)的兩套水環(huán)境監(jiān)測儀器,實(shí)現(xiàn)了水體溫度、pH、氨氮、流速、化學(xué)需氧量（COD）、濁度和顏色的實(shí)時(shí)無污染測量。主要的研究內(nèi)容與成果包括如下幾個(gè)方面:（1）提出采用雙鉑片計(jì)時(shí)電勢法進(jìn)行pH測量,研究雙鉑片計(jì)時(shí)電勢法測量pH的內(nèi)部機(jī)理,實(shí)驗(yàn)證明雙鉑片計(jì)時(shí)電勢法測量pH具有很好的pH響應(yīng)曲線和優(yōu)良的選擇性,并且雙鉑片計(jì)時(shí)電勢pH測量方法比傳統(tǒng)玻璃pH電極具有更長的使用壽命和更好的長期穩(wěn)定性。相關(guān)論文發(fā)表在“Sensors and Actuator sB-Chemical”期刊。（2）首次提出采用氧化鎢電極進(jìn)行液體流速測量,研究了基于氧化鎢電極測量流速的內(nèi)部機(jī)理---流動電勢,實(shí)驗(yàn)證明測量氧化鎢電極的開路電壓配合pH和溫度的補(bǔ)償可以實(shí)現(xiàn)低于0.4mm... 

【文章來源】：浙江大學(xué)浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：105 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１．１水環(huán)境監(jiān)測物聯(lián)體系??在未來水質(zhì)監(jiān)測趨于普遍化、廣泛化、物聯(lián)化后，對于水質(zhì)監(jiān)測設(shè)備的需求將呈指數(shù)??

電化學(xué)技術(shù)與多光譜技術(shù)的兩套水環(huán)境監(jiān)測儀器，實(shí)現(xiàn)了水體溫度、ｐＨ、氨氮、流速、化??學(xué)需氧量（ＣＯＤ?）、濁度和顏色的實(shí)時(shí)無污染測量。??圖１．２中呈現(xiàn)了實(shí)現(xiàn)多參數(shù)水環(huán)境監(jiān)測的儀器示意圖，圖中上半部分為基于電化學(xué)技??術(shù)的監(jiān)測儀器，設(shè)計(jì)了基于雙鉑片計(jì)時(shí)電勢法的ｐＨ傳感器和基于ＰＴ１０００熱敏電阻的溫??度傳感器。利用氨離子選擇性電極測量得到氨離子濃度，再融合ｐＨ傳感器得到的ｐＨ值??與溫度傳感器得到的溫度值計(jì)算得到氨氮濃度，從而構(gòu)成氨氮傳感器。利用氧化鎢電極的??流動電勢及ｐＨ與溫度的補(bǔ)償構(gòu)成流速傳感器。各個(gè)測量參數(shù)之間并不是完全獨(dú)立的，在??基于氨離子選擇性電極測量氨氮和基于氧化鎢電極測量流速的部分均需要使用水產(chǎn)溫度??和ｐＨ這兩個(gè)理化指標(biāo)，從而構(gòu)成了能實(shí)現(xiàn)溫度、ｐＨ、氨氮和流速的實(shí)時(shí)無污染多％數(shù)監(jiān)??測儀器。??圖中下半部分為基于紫外可見吸收光譜的多參數(shù)水環(huán)境監(jiān)測儀器，利用紫外可見波段??的吸光度數(shù)據(jù)可同時(shí)測量水體的ＣＯＤ、濁度和顏色。不同波段的吸光度數(shù)據(jù)能反映不同??的水環(huán)境參數(shù)，即利用一套測量儀器可以進(jìn)行多個(gè)水環(huán)境參數(shù)的測量，從而構(gòu)成了能實(shí)現(xiàn)??：－ａｔ??ＣＯＤ、濁度和顏色的實(shí)時(shí)無污染多參數(shù)監(jiān)測儀器。??于?丨ｆ?一；?………?…

鉑片表面的物質(zhì)組成在溶液中呈相對穩(wěn)定的狀態(tài)。然而，當(dāng)電流流經(jīng)鉑片時(shí)，鉑片的??反應(yīng)能查下降，電化學(xué)反應(yīng)過程被迫發(fā)生。??雙鉑片計(jì)時(shí)電勢法測量ｐＨ的裝置示意圖如圖２．５所示，恒電流流經(jīng)鉑片后改變鉑片的??電極電勢，進(jìn)而通過測量鉑片與參比電極的電勢差來反映溶液ｐＨ的變化。??ＭＣＵ?卜?？?ＰＣ?｜??個(gè)??恒?電??電?逐??／流＼?／采＼??ｚ激＼?／柒Ｉ??噴?——ｎ??Ａ?／＼??？?Ｉ?Ｉ??！?：：：?ｊ?＂７７７＾?Ｊ?：：：：?：：：：：：：??衛(wèi)ｔ：二二二：ｐ：ｔ二：今漁：…??圖２．５基于雙鉑片計(jì)時(shí)電勢法測量ｐＨ的裝置示意圖??當(dāng)電流流出鉑片時(shí)，鉑片表面的Ｐｔ被氧化成ＲＯ；當(dāng)電流流入鉑片時(shí)，鉑片表面的ＰｔＯ??被還原成Ｐｔ。發(fā)生在鉑片表面的電化學(xué)反應(yīng)如公式（２－１?）與（２－２）所示：??ＰｔＯ?＋?２Ｈ＋＋?２ｅ＂?—＾?Ｐｔ?＋?Ｈ２０?（２－１?）??Ｐｔ?＋?２０Ｈ—?－?２ｅ－?—＾?ＰｔＯ?＋?Ｈ２０?（２－２）??所以，在恒定電流下的鉑片穩(wěn)態(tài)電勢符合能斯特方程，當(dāng)正向電流（＋１）流出鉑片時(shí)，??電極電勢如公式（２－３）所示；當(dāng)負(fù)向電流（－１）流入鉑片時(shí)，電極電勢如公式（２４）所??示。??＝?￡０?Ｉｎ?－Ｖ?＝?Ｅ０－?２?３〇３?—?ｐＨ?（２－３）??＝?￡�！�?５?＿（０『））＝￡。－?２?３０■?（ｐＨ?—１４）?（?２－４）??ｎＦ?ｒ??式中￡＋和Ｋ是測量電勢，心是標(biāo)準(zhǔn)電極電勢，及是氣體常數(shù)ＵＪＭＪＩ＾ｍｏｒ１），ｒ是??絕對溫度（Ｋ）

【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號：3283552