水環(huán)境重金屬的光學(xué)與LAPS傳感器檢測(cè)方法及儀器的研究.pdf

1、由于近幾年我國(guó)經(jīng)濟(jì)的粗獷式發(fā)展，導(dǎo)致了水環(huán)境重金屬污染嚴(yán)重。重金屬污染不僅對(duì)人體健康造成很大影響，而且會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重破壞。因此國(guó)家越來(lái)越重視對(duì)重金屬的檢測(cè)。雖然現(xiàn)在有很多成熟的方法可用于重金屬的檢測(cè)，但是這些方法一般具有儀器體積龐大，檢測(cè)時(shí)間長(zhǎng)，檢測(cè)成本高等缺點(diǎn)而不適用于重金屬的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)。
　　本文研究了基于分光光度法和光尋址電位傳感器(Light AddressablePotentiometric Sensor，LAPS)

2、實(shí)現(xiàn)重金屬檢測(cè)的方法。本文首先介紹了水環(huán)境重金屬的污染現(xiàn)狀和幾種主要的重金屬檢測(cè)方法以及LAPS傳感器的發(fā)展和應(yīng)用，然后設(shè)計(jì)了基于分光光度法自動(dòng)化銅離子檢測(cè)儀器，基于LAPS小型化分析儀器和多通道LAPS檢測(cè)系統(tǒng)，最后探索了基于LAPS檢測(cè)系統(tǒng)的H+擴(kuò)散圖像檢測(cè)方法。
　　本文的主要工作和創(chuàng)新點(diǎn)包括如下幾個(gè)方面:
　　1.設(shè)計(jì)了基于分光光度法對(duì)銅離子的自動(dòng)化檢測(cè)儀器。
　　本文研究了基于分光光度法的水環(huán)境中的Cu2+檢

3、測(cè)方法，利用晶體管控制蠕動(dòng)泵的開(kāi)啟和關(guān)閉，并利用光電傳感器完成液滴檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)了儀器自動(dòng)化進(jìn)樣。結(jié)合可自動(dòng)調(diào)節(jié)光強(qiáng)的光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化檢測(cè)儀器樣機(jī)設(shè)計(jì)。分析了儀器的進(jìn)樣系統(tǒng)和最佳測(cè)試條件，得到較好的Cu2+線性曲線，并與標(biāo)準(zhǔn)的分光光度計(jì)儀器進(jìn)行比對(duì)，結(jié)果表明，本儀器完成了對(duì)溶液的精確進(jìn)樣，實(shí)現(xiàn)了對(duì)Cu2+的自動(dòng)化檢測(cè)，Cu2+的檢出限為6μg/L，低于標(biāo)準(zhǔn)儀器的檢出限。
　　2.設(shè)計(jì)了基于LAPS傳感器的小型分析儀器，實(shí)現(xiàn)了

4、重金屬的檢測(cè).
　　本文采用了基于AD630芯片的同步檢波電路，實(shí)現(xiàn)方波乘法器對(duì)被測(cè)信號(hào)的解調(diào)，從而降低了一般模擬乘法電路產(chǎn)生的直流漂移。并設(shè)計(jì)了時(shí)間常數(shù)為300ms，衰減率為12dB/oct的低通濾波器，實(shí)現(xiàn)了鎖相放大。設(shè)計(jì)了LED激發(fā)光源及其信號(hào)發(fā)生電路，編寫(xiě)了分析和控制軟件，完成了基于LAPS的小型分析儀器。通過(guò)在LAPS表面固定Cu2+敏感膜，實(shí)現(xiàn)了對(duì)Cu2+的檢測(cè)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該儀器具有檢測(cè)重金屬的功能和小型方便的特點(diǎn)。

5、
　　3.設(shè)計(jì)了多通道的LAPS檢測(cè)系統(tǒng)，結(jié)合軟件完成雙相位鎖相放大算法，實(shí)現(xiàn)了多參數(shù)檢測(cè)。
　　本文設(shè)計(jì)了基于數(shù)據(jù)采集卡USB-6211的多通道LAPS檢測(cè)系統(tǒng)，包括多路光源激發(fā)不同LAPS傳感器和軟件實(shí)現(xiàn)雙相位鎖相放大算法，實(shí)現(xiàn)同時(shí)檢測(cè)多種參數(shù)的功能。軟件鎖相放大算法中采用巴特沃斯濾波器作為前置帶通濾波器，結(jié)合正弦信號(hào)乘法和橢圓低通濾波器實(shí)現(xiàn)雙相位鎖相放大，并對(duì)結(jié)果求平均值，從而提高了系統(tǒng)信噪比。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)Pb2+和