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、農業(yè)灌溉和日常生活中都離不開水。在水污染日益嚴重的現實情況下,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、物聯化后,對于水環(huán)境監(jiān)測設備的需求將呈指數化增長,實時無污染的水環(huán)境監(jiān)測設備將受到越來越多的關注。本論文以實時無污染水環(huán)境監(jiān)測為目標,研制了基于電化學技術與紫外可見吸收光譜技術的兩套水環(huán)境監(jiān)測儀器,實現了水體溫度、pH、氨氮、流速、化學需氧量（COD）、濁度和顏色的實時無污染測量。主要的研究內容與成果包括如下幾個方面:（1）提出采用雙鉑片計時電勢法進行pH測量,研究雙鉑片計時電勢法測量pH的內部機理,實驗證明雙鉑片計時電勢法測量pH具有很好的pH響應曲線和優(yōu)良的選擇性,并且雙鉑片計時電勢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行液體流速測量,研究了基于氧化鎢電極測量流速的內部機理---流動電勢,實驗證明測量氧化鎢電極的開路電壓配合pH和溫度的補償可以實現低于0.4mm... 

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

【文章頁數】：105 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

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

電化學技術與多光譜技術的兩套水環(huán)境監(jiān)測儀器，實現了水體溫度、ｐＨ、氨氮、流速、化??學需氧量（ＣＯＤ?）、濁度和顏色的實時無污染測量。??圖１．２中呈現了實現多參數水環(huán)境監(jiān)測的儀器示意圖，圖中上半部分為基于電化學技??術的監(jiān)測儀器，設計了基于雙鉑片計時電勢法的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算得到氨氮濃度，從而構成氨氮傳感器。利用氧化鎢電極的??流動電勢及ｐＨ與溫度的補償構成流速傳感器。各個測量參數之間并不是完全獨立的，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溫度??和ｐＨ這兩個理化指標，從而構成了能實現溫度、ｐＨ、氨氮和流速的實時無污染多％數監(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水環(huán)境監(jiān)測儀器，利用紫外可見波段??的吸光度數據可同時測量水體的ＣＯＤ、濁度和顏色。不同波段的吸光度數據能反映不同??的水環(huán)境參數，即利用一套測量儀器可以進行多個水環(huán)境參數的測量，從而構成了能實現??：－ａｔ??ＣＯＤ、濁度和顏色的實時無污染多參數監(jiān)測儀器。??于?丨ｆ?一；?………?…

鉑片表面的物質組成在溶液中呈相對穩(wěn)定的狀態(tài)。然而，當電流流經鉑片時，鉑片的??反應能查下降，電化學反應過程被迫發(fā)生。??雙鉑片計時電勢法測量ｐＨ的裝置示意圖如圖２．５所示，恒電流流經鉑片后改變鉑片的??電極電勢，進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??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基于雙鉑片計時電勢法測量ｐＨ的裝置示意圖??當電流流出鉑片時，鉑片表面的Ｐｔ被氧化成ＲＯ；當電流流入鉑片時，鉑片表面的ＰｔＯ??被還原成Ｐｔ。發(fā)生在鉑片表面的電化學反應如公式（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，當正向電流（＋１）流出鉑片時，??電極電勢如公式（２－３）所示；當負向電流（－１）流入鉑片時，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，心是標準電極電勢，及是氣體常數ＵＪＭＪＩ＾ｍｏｒ１），ｒ是??絕對溫度（Ｋ）

【參考文獻】：
期刊論文
[1]我國水污染現狀及治理措施[J]. 曲鳴宇.  企業(yè)技術開發(fā). 2016(13)
[2]藻源型湖泛發(fā)生過程水色變化規(guī)律[J]. 李佐琛,段洪濤,張玉超,邵世光,馬榮華.  中國環(huán)境科學. 2015(02)
[3]環(huán)境監(jiān)測中地表水監(jiān)測現狀及進展[J]. 李一安.  環(huán)境與生活. 2014(22)
[4]淡水養(yǎng)殖的水體顏色判斷[J]. 唐黎標.  漁業(yè)致富指南. 2014(10)
[5]高效氣相分子吸收法快速測定水中氨氮[J]. 周珂,劉燕燕,鄭燕萍.  環(huán)境科學與技術. 2013(12)
[6]低濃度水質化學需氧量紫外吸光檢測中濁度與pH影響分析[J]. 吳國慶,畢衛(wèi)紅,付廣偉,李建國,紀紅月.  光譜學與光譜分析. 2013(11)
[7]濁度測量原理的探討[J]. 康亞,龔麗萍.  電子測試. 2013(08)
[8]國家水污染防治“十二五”戰(zhàn)略與政策框架[J]. 馬樂寬,王金南,王東.  中國環(huán)境科學. 2013(02)
[9]散射式水下濁度測量方法的研究[J]. 王麗.  國外電子測量技術. 2012(09)
[10]改進測定水中氨氮分子吸收光譜法的試驗研究[J]. 周珂,賀靜,劉燕燕,周慧芬.  環(huán)境科學與技術. 2012(03)



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