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重金属在线监测仪的硬件设计及测试实验

作　者: 李明敏
导　师: 王晓萍
学　校: 浙江大学
专　业: 光学工程
关键词: 重金属检测阳极溶出电化学分析伏安法三电极系统
分类号: X832
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

随着社会和工业的发展,大量生活污水和工业废水排入江河湖泊中,这些进入水体的重金属,大多通过饮水、生物富集以及食物链等方式最终危害人体的健康,因此痕量重金属的定量分析在环保和饮食方面具有重要的意义。本文介绍了常用的重金属检测方法,并进行了分析对比；重点分析了目前较为流行的电化学分析法的工作原理及该方法的优势。根据项目研究任务,重点介绍了重金属在线监测仪的总体设计思路,各个模块的工作原理、电路设计和器件选型,最后简要介绍了该仪器的软件设计。最后对研制的仪器样机进行了性能测试,采用电化学的三电极系统,工作电极选用玻碳镀汞电极,参比电极选用Ag/Agcl电极,辅助电极(对电极)选用铂对电极,方法为线性扫描阳极溶出伏安法。实验测定了镉(Cd)、铅(Pb)、铜(Cu)等重金属元素,并通过优化电化学实验参数,对实验结果进行了分析和探讨；同时测试了镀汞电极实验的持久性,绘制了镉(Cd)、铅(Pb)、铜(Cu)的标准曲线,最后对监测仪的重复性进行了验证实验。文章最后对该仪器的优缺点进行了评价。

全文目录

致谢  4-5
摘要  5-6
ABSTRACT  6-7
目录  7-9
1 绪论  9-19
  1.1 课题研究背景、目的及意义  9-11
  1.2 国内外研究现状  11-18
    1.2.1 重金属检测方法  11-14
    1.2.2 水环境重金属检测的发展方向  14-15
    1.2.3 国内外重金属检测仪器的研究现状  15-18
  1.3 本文研究内容  18-19
2 电化学溶出伏安法  19-24
  2.1 溶出伏安法的基本原理  19-20
    2.1.1 概述  19
    2.1.2 溶出电流的影响因素  19-20
  2.2 三电极系统  20-21
    2.2.1 工作电极  20-21
    2.2.2 参比电极  21
    2.2.3 对电极  21
  2.3 定量分析方法  21-24
    2.3.1 标准曲线法  22
    2.3.2 标准加入法  22-24
3 重金属在线监测仪设计  24-41
  3.1 重金属在线监测仪总体技术方案与技术指标  24-25
    3.1.1 总体设计方案及产品需求分析  24-25
    3.1.2 仪器技术指标  25
  3.2 重金属在线监测仪的结构组成  25-28
  3.3 重金属在线监测仪硬件设计  28-37
    3.3.1 总体设计  28-29
    3.3.2 微控制器STM32  29-30
    3.3.3 自动进样模块  30-32
    3.3.4 自动排液模块  32-33
    3.3.5 电源模块  33-34
    3.3.6 直流电机模块  34
    3.3.7 温度传感模块  34-35
    3.3.8 串口通信模块  35-36
    3.3.9 加热、汞灯模块  36-37
  3.4 重金属在线监测仪MCU软件设计  37-40
    3.4.1 软件总体构思  37-38
    3.4.2 主程序设计  38
    3.4.3 上位机通信模块  38-39
    3.4.4 注射泵通信模块  39
    3.4.5 温度传感模块  39-40
    3.4.6 泵阀驱动模块  40
  3.5 小结  40-41
4 仪器性能试验与结果分析  41-50
  4.1 实验流程及参数设置  41-42
  4.2 电极处理  42-43
  4.3 汞膜对化学实验的影响  43-45
  4.4 标准曲线的测定  45-46
  4.5 重复性验证实验  46-48
  4.6 实验结果分析与评价  48-49
  4.7 小结  49-50
5 总结和展望  50-52
  5.1 总结  50-51
  5.2 展望  51-52
参考文献  52-54
说明  54

重金属在线监测仪的硬件设计及测试实验

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