本文關鍵詞：海水二氧化碳現(xiàn)場快速檢測傳感器技術研究　出處：《浙江海洋大學》2017年碩士論文　論文類型：學位論文

  更多相關文章： 二氧化碳 全固態(tài)離子選擇性電極 碳酸根 海水

【摘要】：隨著人類社會工業(yè)化發(fā)展,大量的化石燃料被作為能源物質使用�；剂系娜紵粌H污染了環(huán)境,而且也產(chǎn)生了大量的二氧化碳,使得大氣中的二氧化碳含量逐年增加。由于在大氣二氧化碳增加的過程中,海水中溶解的二氧化碳也會上升,導致海洋酸化,使得海水中p H值降低,促進碳酸鈣等物質在海水中的溶解度,珊瑚和貝殼類生物受到傷害,海洋漁業(yè)將也受到這種影響,威脅著人類需求不斷上升的海產(chǎn)品的數(shù)量和質量。二氧化碳在全球碳酸鹽體系的生物化學和物理循環(huán)中扮演著重要角色,實現(xiàn)海水中二氧化碳的現(xiàn)場快速測量對于全球二氧化碳變化,海洋漁業(yè)生產(chǎn)都具有重大意義。目前測定海水二氧化碳的方法有很多,其檢測的原理都是通過分離海水溶液中的二氧化碳氣體,然后對分離出的二氧化碳氣體進行檢測,但是大部分方法只適用于實驗室檢測,較少能直接用于海水的現(xiàn)場檢測。本學位論文建立了全固態(tài)碳酸根離子選擇性電極直接現(xiàn)場快速檢測海水二氧化碳的化學分析方法,該方法突破傳統(tǒng)方法中需要對海水樣品預處理的局限,并且測定過程幾乎不會受到外界干擾,而且對海水各組分陰離子均有良好選擇性。通過電極優(yōu)化,逐步探索出了使用該電極對于海水測定的各項最佳條件,并以此為基礎構建海水二氧化碳現(xiàn)場快速檢測系統(tǒng)。本文包括以下兩個方面的內容:一、建立了全固態(tài)離子選擇性電極測定海水中碳酸根的方法。傳統(tǒng)的檢測方法需要對海水進行預處理提取出海水中的無機碳酸鹽,或者直接分離海水中的二氧化碳氣體進行檢測。而本方法的建立省去了對樣品預處理的步驟,使得測定過程變得簡單快速,且易于操作,能實現(xiàn)自動化測量。且該方法的特征是通過海水中存在的碳酸平衡關系間接計算得到二氧化碳的值,結果更準確。通過對碳酸根離子選擇性電極性能的研究發(fā)現(xiàn),在空白背景下其對碳酸根的檢測限為7×10-6mol·L~(-1),電極對碳酸根離子響應斜率為-29.6 m V·decade~(-1)。該電極對海水中其他陰離子具有很好的選擇性,對海水中干擾最大的陰離子Cl-的選擇性系數(shù)為-5.70,對海水中其他陰離子SO_4~(2-)、Br~-、NO_3~-、NO_2~-、SCN~-、ClO_4~-等干擾離子的選擇性系數(shù)分別為-6.29、-5.58、-4.23、-4.33、-3.75、-2.83。在海水背景下,人工海水工作曲線的檢測限為7×10~(-6) mol·L~(-1),曲線的斜率為-24 m V·decade~(-1),電極對該背景下的碳酸根濃度能斯特線性響應范圍為10~(-3.0)—10~(-4.5) mol·L~(-1)。上述研究表明,研制出的碳酸根離子選擇性電極可用于海水中二氧化碳的測定。二、以全固態(tài)碳酸根離子選擇性電極為基礎,構建了海水二氧化碳現(xiàn)場快速檢測傳感器系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括了流路系統(tǒng)、檢測池、檢測系統(tǒng)三大功能區(qū)域。其中流路系統(tǒng)的主要功能是負責引入海水進入和排出檢測池。檢測池的主要功能是給系統(tǒng)提供檢測空間,放置檢測系統(tǒng)的傳感器部分,同時起到保護傳感器的作用,使其減少受到的海水腐蝕,并防止生物附著在傳感器上。檢測系統(tǒng)是這個系統(tǒng)的核心,包含了2個子系統(tǒng),分別是數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)用于數(shù)據(jù)采集和控制/數(shù)據(jù)采取處理系統(tǒng)用于數(shù)據(jù)處理。
[Abstract]:With the development of industrialization of human society, a large number of fossil fuel as energy sources. The combustion of fossil fuels not only pollute the environment, but also produces large amounts of carbon dioxide, the carbon dioxide concentration in the atmosphere has increased year by year. Because of the increase in atmospheric carbon dioxide, the carbon dioxide dissolved in seawater will rise, leading to ocean acidification, the water in the P H value decreased, promote the solubility of calcium carbonate substances in seawater, coral and shellfish harm, marine fishery will also be affected by this, threatening the quality and quantity of human rising demand for seafood. Carbon dioxide plays an important role in the global carbonate system of chemical and physical biological cycle the implementation of carbon dioxide in seawater, rapid measurement for global carbon dioxide changes, has great significance for marine fishery production. At present there are many methods for determination of carbon dioxide in seawater, the detection principle is through the separation of carbon dioxide in seawater solution, and then tested for carbon dioxide gas separation, but most methods are only applicable to laboratory testing, less can be directly used for on-site detection of sea water. This paper established a solid carbonate ion selective electrode direct on-site rapid detection methods for chemical analysis of carbon dioxide in seawater, the method breaks through the traditional method of water sample pretreatment and determination process limitations, almost not subject to outside interference, but also for each seawater anionic has good selectivity. The electrode optimization, and gradually explore the use of the electrode for the optimal conditions for the determination of seawater, and based on the construction of rapid detection system of carbon dioxide in seawater field. This paper includes the following two Aspects: a method was established for all solid state ion selective electrode for the determination of carbonate in seawater. The traditional detection methods require inorganic carbonate pretreatment to extract the sea water to the sea, to detect or direct separation of carbon dioxide in seawater gas. This method eliminates the need for sample pretreatment steps, the determination of the process becomes simple and rapid, and easy operation, can realize automatic measurement. And the feature of the method is to get the value calculated by the indirect carbon dioxide in seawater carbonate balance between the more accurate results. Through the research on the properties of carbonate ion selective electrode found in blank background on carbonate detection limit of 7 * 10-6mol L~ (-1), carbonate ion electrode on the response slope of -29.6 m V decade~ (-1). The electrode has a good selection of other anions in seawater And on the selectivity coefficient anion Cl- maximum interference in seawater was -5.70, SO_4~ of other anions in seawater (2-), Br~-, NO_3~-, NO_2~-, SCN~-, ClO_4~- and other interfering ion selectivity coefficients were -6.29, -5.58, -4.23, -4.33, -3.75, -2.83. in seawater under the background, the detection limit of artificial seawater work the curve is 7 * 10~ (-6) mol - L~ (-1), the slope of the curve is -24 m V decade~ (-1), the concentration of carbonate electrode under the background of the Nernst linear response range of 10~ (-3.0) - 10~ (-4.5) mol - L~ (-1). The research shows. Carbonate ion selective electrode is developed that can be used for the determination of carbon dioxide in seawater. Two, the solid carbonate ion selective electrode based construction of carbon dioxide in seawater on-site rapid detection sensor system. The system includes a flow path detection system, detection system pool, the three functional areas. The current road system The main function is responsible for the introduction of sea water into the pool. The main function of detection and discharge detection pool is supplied to the system detection space, sensor placement detection system, and plays an important role in protecting the sensor, the decrease of seawater corrosion by, and prevent biofouling on the sensor. The detection system is the core of the system. Includes 2 subsystems, namely data acquisition system for data acquisition and control / data processing system for taking data processing.

【學位授予單位】：浙江海洋大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：P734.4;S913

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本文編號：1419145