基于光谱显色法检测重金属的光纤传感器的研究

发布时间：2017-03-25 09:02

  本文关键词：基于光谱显色法检测重金属的光纤传感器的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：目前,由于自然界中的湖泊、土壤不断受到污染导致人们饮用水、粮食、蔬果中的重金属含量超标的现象日渐严重,已经对人类的身体健康产生巨大影响。快速、准确的对饮食中的重金属含量进行检测能够直接有效的降低重金属对人类伤害。传统的重金属检测方法主要包括分光光度法、原子吸收法、溶出伏安法等,这些检测方法的优点是检测灵敏高,缺点是样品前处理时间长、大型检测仪器操作困难、检测速度慢、无法对样品进行现场快速的检测。目前需要检测重金属含量的样品数量巨大,因此建立一种能够对重金属含量进行快速、准确检测的技术尤其重要。本论文提出了一种能够快速、准确检测重金属浓度的光纤传感器,详细阐述了光纤传感器结构的搭建、各检测原件的制备方法和检测的具体过程。以六价铬离子浓度的检测为例,利用二苯碳酰二胁与六价铬络合呈现鲜明的紫红色,并且随六价铬离子浓度升高紫红色逐渐加深的原理,在光纤表面镀络合显色薄膜,薄膜与六价铬离子络合显色,通过对吸收光谱测量结果的分析,最终得到六价铬离子浓度。实验结果表明:当铬的浓度范围处于0.01mg/L到0.1mg/L之间时,光谱强度与铬离子浓度呈正相关。该方法的检出限为0.01mg/L,检测时间为10分钟,检出率为96%。本传感器具有操作简便、检测速度快、检测成本低廉、检测条件容易满足等优点,检测灵敏度达到国家《生活饮用水卫生标准》的检测限量,非常适用于对大量样品进行筛选检测。
【关键词】：铬 光纤传感器 吸收光谱 二苯碳酰二胁 显色反应
【学位授予单位】：贵州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O657.3;TP212
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-7
• 第一章 绪论7-13
• 1.1 引言7
• 1.2 选题的研究背景7-11
• 1.2.1 重金属的污染现状及危害7-9
• 1.2.2 重金属检测的研究进展9-11
• 1.3 本论文的研究的目的与意义11
• 1.4 本论文的研究方法和内容11-13
• 1.4.1 研究方法11
• 1.4.2 研究内容11-13
• 第二章 光纤传感器及三层介质波导理论13-20
• 2.1 光纤传感器概述13-15
• 2.1.1 光纤传感器的应用13-14
• 2.1.2 光纤传感器的基本工作原理14-15
• 2.2 络合显色基本原理15-16
• 2.2.1 络合反应概述15-16
• 2.2.2 不同重金属对应的显色剂16
• 2.3 三层介质波导理论16-19
• 2.4 本章小结19-20
• 第三章 光纤传感器结构的设计及各部分装置的制备和选择20-35
• 3.1 光纤传感器结构的设计20
• 3.2 检测光纤的制备20-23
• 3.2.1 光纤长度的确定20-21
• 3.2.2 光纤刻蚀的方法21-22
• 3.2.3 检测区域长度的确定22
• 3.2.4 结论22-23
• 3.3 光源的选择23-25
• 3.4 样品池的优化25-26
• 3.5 显色薄膜的制备26-33
• 3.5.1 显色剂的制备26-29
• 3.5.2 镀膜的方法29-32
• 3.5.3 膜厚度的控制32
• 3.5.4 烘干温度和烘干时间的确定32-33
• 3.6 实验材料33
• 3.7 本章小结33-35
• 第四章 光纤传感器对六价铬离子的实验检测35-45
• 4.1 六价铬离子的显色结果35
• 4.2 光纤传感器检测六价铬离子浓度的实验操作方法35-37
• 4.2.1 光纤传感器检测六价铬离子浓度的具体实验步骤35-36
• 4.2.2 实验操作中的注意事项36-37
• 4.3 对六价铬离子浓度的检测与数据分析37-40
• 4.4 对六价铬离子检测条件的测定40-41
• 4.4.1 最佳反应时间的测定40
• 4.4.2 最佳检测pH的测定40-41
• 4.5 对不同浓度的六价铬离子检测曲线的描绘41-42
• 4.6 检测数据与理论数据对比分析42-43
• 4.7 误差分析43-44
• 4.7.1 检测限的确定43
• 4.7.2 检出率的测定43-44
• 4.8 本章小结44-45
• 第五章 总结及展望45-47
• 5.1 结论与讨论45-46
• 5.2 进一步研究的讨论与展望46-47
• 致谢47-48
• 主要参考文献48-52
• 硕士期间论文发表及科研情况52-53

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本文编号：266937