基于光热效应与激光背向散射干涉技术的水中重金属离子定量检测

发布时间：2020-03-21 14:47

【摘要】：水是人类生活中不可缺少的重要资源,减少水环境的污染对于保障人们的身体健康以及社会的可持续发展,具有十分重要的经济和战略意义。在水污染中,工业废水污染是重点污染源,工业废水中,一般都含有重金属离子污染物,并通过直接或者间接作用对人类生存造成巨大的影响。对水中重金属离子的有效检测和监控是减少污染、保障水质的必要条件。因此,找到一种有效检测水中的重金属成分及含量的技术方法显得尤其重要。在本研究中,我们提出了一种新型的光学检测技术,该技术将光热效应(photothermal effect,PT)和激光背向散射干涉(back-scattering interferometry,BSI)技术相结合,通过检测微通道内重金属的显色液光热效应引起的折射率变化,实现了对水中重金属离子的定量检测。主要研究内容如下:1、提出了一种基于光热效应与背向散射干涉结合的水中重金属离子定量检测技术。选用特定波长的激光器作为光源,结合显色反应、光热效应和背向散射干涉实现了微体积水中重金属的定量检测。这种检测方法既保留了比色法的简便及反应快速等优点,克服了目视比色法不能定量检测的缺点;也发挥了背向散射干涉技术高精度、低损耗、非接触式等优点。2、在本文中使用PT-BSI重金属离子定量检测技术对水中Cr(Ⅵ),Cu(Ⅱ),Fe(Ⅱ)进行了定量检测。并使用UV-Vis方法与PT-BSI方法进行对比,两种方法检测结果基本一致。以光强度为0.55 mW/cm~2,根据3σ的方法得到Cr(Ⅵ),Cu(Ⅱ),Fe(Ⅱ)的检测限为0.04 mg/L,0.3 mg/L,0.06 mg/L,低于国家规定饮用水重金属含量标准:饮用水中Cr(Ⅵ),Cu(Ⅱ),Fe(Ⅱ)含量应分别低于0.05 mg/L,1.0 mg/L,0.3 mg/L,适用于医疗诊断,食品安全,水质污染等领域。
【图文】：

太原理工大学硕士研究生学位论文铁位居地壳含量第四，占地壳含量的 4.75%，仅次于氧、硅、铝，是一种分布广泛元素。其中，Fe(Ⅱ) 是血红蛋白的重要组成成分，，用于氧气的运输[12]。然而，缺铁会致贫血，这是世界上最常见的营养缺乏疾病之一[13]。正常情况下，Fe(Ⅱ)是人体必需微量元素，铁本身也不具有毒性，然而体内含铁量过高会引起多种病理状况，包括肝和心脏病、癌症、神经退行性疾病、糖尿病以及免疫系统异常[14-17]等疾病。因此，在药、环境、工业样品以及水质中测定铁具有重要的意义[18]。虽然铁对人和动物毒性很，但水体中铁化合物的浓度为 0.1~0.3 mg/L 时，会影响水的色、嗅、味等感官性状，所含的某些铁化合物的浓度达到 0.04 mg/L，水体便会出现异味。

技术灵敏、微体积等优点。由于重金属的络合物具有光变时其折射率会随温度不同而发生改变，因此，将液体以实现微通道内液体高灵敏度检测。关于实验理论方了四条射线模型，并对无覆层的熔融毛细管进行了初步线模型对有覆层的熔融毛细管进行了分析，用来揭示和特征[53]，这些理论对背向散射干涉技术做了初步补充与应及背向散射 (PT-BSI) 研究检测方法。oo 等人[54]采用泵浦-探测光前向散射干涉结构，使用 53的低功率激光器对毛细管中血样中血红素的进行了定量色与 CCD 采集信号相结合的方式,发展了一种基于光热back-scattering interferometry) 相结合的生物分子定量检根离子的检测限为 0.05 mg/L[55]。
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN24;X832

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本文编号：2593493