基于MCF的水杨酸与过氧化物快速检测应用研究
发布时间：2020-07-14 21:43
【摘要】：微通道塑料薄膜(Micro Capillary Film,MCF)是一种内含多根微米级平行长直中空通道的塑料薄膜。MCF加工原材料可选择范围广泛,具有集成的多微通道的结构特点。其比表面积大、机械性能和传热传质性能优良,微结构尺寸可以控制在微米级别,适用于空间受限的场合,在生物医学和化学品检测、换热、微流控和微反应器等领域具有极大的研究价值。论文主要针对MCF在化学品检测方面的应用进行了研究,开发了以MCF为反应试剂载体的不同检测方法,制作了相应的便携式快速检测设备,具有较大的应用价值。主要研究内容和结果如下:1.制备了以MCF为反应试剂载体的水杨酸和过氧乙酸的快速检测样条。探究了将反应试剂固定在微通道内部的方法,采用糊化淀粉之后进行真空冷冻干燥的工艺,成功制备了 MCF快速检测样条。反应试剂中淀粉的浓度均为10%,三氯化铁的浓度为2%,碘化钾的浓度为0.25%,实现了对浓度范围为0～lg/L的水杨酸和0～100mg/L的过氧乙酸进行半定量检测,反应时间为30～60s。此外,利用显微镜观察拍照和ImageJ软件进行处理,拟合了样条内部灰度值与溶液浓度的关系。水杨酸检测结果灰度值与浓度呈线性关系(y=-0.0098x+1.6826),过氧乙酸检测结果灰度值与浓度呈二次函数关系(y=-0.0036x2-0.0324x+122.41)。实际应用时测出MCF样条通道内部的灰度值,代入关系式中,可对水杨酸与过氧乙酸的浓度进行定量检测。该样条适合用于日常生活,便于向市场推广,具有较大的实用价值。2.制作了四分区的分级显色过氧化氢快速检测样条,提出了一种新颖的快速检测方式。利用不同浓度的反应试剂对待测溶液的检出限不同,充分结合MCF多通道的特性,将传统的比色法转换为判断多少个区域的反应试剂显色。该样条通道内反应试剂中淀粉的浓度固定为10%,碘化钾浓度分别为1%、0.5%、0.25%和0.1%,对过氧化氢溶液的检测时间设置在30s,可实现对浓度范围为0～0.12%的过氧化氢溶液进行半定量检测。与普通的比色样条相比,该样条消除了人们对于颜色深浅的主观判断,相比较而言其结果准确性更高、结果更加直观。而且该检测方法对检测人员比较友好,对于患色盲或色弱的人群同样适用,其普及性更强,受众更广,具有较大的经济实用价值。3.制作了与MCF检测样条相配套的便携式快速检测设备。该设备利用灰度传感器对待测物体反射率的感应,采用STM32F103单片机,编写了相应的C语言程序,实现了对水杨酸和过氧乙酸溶液的定量检测。实验中灰度传感器到样条的距离设置为1cm,并固定灰度传感器和样条的位置,传感器对光敏电阻两侧的电压值进行300次采样并转化成电平,求其平均值。研究了电压值与溶液中待测试剂浓度的关系,结果与水杨酸浓度呈线性关系(y=0.0021x-0.4366),与过氧乙酸浓度呈二次函数关系(y = 0.000233x2-0.1254x+17.636)。之后,将拟合结果代入原程序中,使快速检测仪可直接输出待测溶液的浓度。该快速检测仪具有体积小、重量轻、方便携带、制作成本低、检测迅速和结果直观的特点,适合日常和现场等对精确度要求不高的情况进行检测,具有较大的经济价值。
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TQ320.721;O652
【图文】：
微通道塑料薄膜（ＭＣＦ）是一种内含多根微米级平行长直中空通道的塑料逡逑薄膜，通过对加工参数的调节，可以有效控制ＭＣＦ的通道数量、形状和尺寸，逡逑微通道内径一般控制在１０＾ｍ￣５００ｐｍ之间［７］，ＭＣＦ的实物图和横截面图如图１．１逡逑（ａ，ｂ）所示。逡逑k逡逑图１．１邋ａ．邋ＭＣＦ的实物图；ｂ．邋ＭＣＦ的横截面图１ｓ’９１逡逑ＭＣＦ这种结构的比表面积大，机械强度高，已经受到了科技和工业界的广逡逑１逡逑
原料由料斗加入后在螺杆旋转和电加热的共同作用下变成熔融状态，再通过逡逑齿轮泵输送到机头，压力反馈控制系统监控并调节机头压力，确保电机能够稳定逡逑挤出。加热圈及其控制系统用于控制机筒和机头口模处的温度。如图１．２所示，逡逑通过针头将空气注入刚离开机头口模的塑料薄膜内，然后塑料熔体在牵引机带动逡逑作用下迅速拉伸变形，之后在水槽内快速冷却定型为固态的徵通道塑料薄膜，在逡逑这个过程中其内部所包含的微通道结构逐渐成型，最终得到挤出制品。本课题组逡逑是目前国内唯一一家掌握ＭＣＦ成型加工技术的研究单位［１１＿１３］，设计和搭建了逡逑ＭＣＦ成型加工工艺的研究装置，成功制备了以ＴＰＵ或ＬＬＤＰＥ为原料、不同通逡逑道形状的１０孔、１９孔和２８孔的ＭＣＦ制品。逡逑｜聚物熔体逡逑计头c劭椋鯻咄峰义稀觥巍澹簦义希体五胃醭鑫镥义希垮吻Ｒ义贤迹保澹插澹停茫频募庸な疽馔迹梗蒎义衔⑼ǖ浪芰媳∧さ挠诺惆ǎ罕缺砻婊螅刃阅芙虾茫徊闹嗜崛恚淝义险鄣笪⑼ǖ啦换岢鱿肿枞虮蘸舷窒蟆Ｋ梢允迪指髦轴缤ǖ佬巫吹谋浠蝈义洗
本文编号：2755527
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TQ320.721;O652
【图文】：
微通道塑料薄膜（ＭＣＦ）是一种内含多根微米级平行长直中空通道的塑料逡逑薄膜，通过对加工参数的调节，可以有效控制ＭＣＦ的通道数量、形状和尺寸，逡逑微通道内径一般控制在１０＾ｍ￣５００ｐｍ之间［７］，ＭＣＦ的实物图和横截面图如图１．１逡逑（ａ，ｂ）所示。逡逑k逡逑图１．１邋ａ．邋ＭＣＦ的实物图；ｂ．邋ＭＣＦ的横截面图１ｓ’９１逡逑ＭＣＦ这种结构的比表面积大，机械强度高，已经受到了科技和工业界的广逡逑１逡逑
原料由料斗加入后在螺杆旋转和电加热的共同作用下变成熔融状态，再通过逡逑齿轮泵输送到机头，压力反馈控制系统监控并调节机头压力，确保电机能够稳定逡逑挤出。加热圈及其控制系统用于控制机筒和机头口模处的温度。如图１．２所示，逡逑通过针头将空气注入刚离开机头口模的塑料薄膜内，然后塑料熔体在牵引机带动逡逑作用下迅速拉伸变形，之后在水槽内快速冷却定型为固态的徵通道塑料薄膜，在逡逑这个过程中其内部所包含的微通道结构逐渐成型，最终得到挤出制品。本课题组逡逑是目前国内唯一一家掌握ＭＣＦ成型加工技术的研究单位［１１＿１３］，设计和搭建了逡逑ＭＣＦ成型加工工艺的研究装置，成功制备了以ＴＰＵ或ＬＬＤＰＥ为原料、不同通逡逑道形状的１０孔、１９孔和２８孔的ＭＣＦ制品。逡逑｜聚物熔体逡逑计头c劭椋鯻咄峰义稀觥巍澹簦义希体五胃醭鑫镥义希垮吻Ｒ义贤迹保澹插澹停茫频募庸な疽馔迹梗蒎义衔⑼ǖ浪芰媳∧さ挠诺惆ǎ罕缺砻婊螅刃阅芙虾茫徊闹嗜崛恚淝义险鄣笪⑼ǖ啦换岢鱿肿枞虮蘸舷窒蟆Ｋ梢允迪指髦轴缤ǖ佬巫吹谋浠蝈义洗
本文编号：2755527
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