新型电导率和pH水质参数检测技术与实验研究

摘要

本文基于电导率和pH这两项水质参数的检测，调研了当前国内外电导率和pH测量方法，采用了基于Van Der Pauw原理的绝对测量法和双脉冲电流法分别作为检测水溶液电导率和pH的研究方法，设计了相应检测仪器的实验样机，并运用该样机开展电导率和pH的检测实验，测试了相关性能指标。本论文的主要研究内容如下:
　　1)针对低值电导率标准物质短缺，低值电导率计计量、校准困难的情况，在大量调研的基础上，选用Van Der Pauw法作为电导率的测量方法，并设计了封闭流通式恒温电导率测量系统，避免了由于外界大气以及温度对测量造成的影响。
　　2)调研了目前pH的检测原理和方法，提出采用双脉冲电流法作为本课题pH的研究方法，根据该方法的原理并结合实验室多年来的三电极体系研究成果，选择合适的工作电极、辅助电极和参考电极，设计了三电极pH测量的实验装置。
　　3)根据水质参数检测系统的设计要求，设计开发了相应的软硬件平台。该系统具有激励信号产生、微信号放大、实时采集信号、数据实时显示等功能，设计的算法能快速提取响应信号中的特征点信息，实现定性和定量分析。
　　4)基于自行研制的水质检测系统，开展了电导率和pH参数的检测实验研究。首先测试了电导率系统的测量精度、重复性、稳定性等性能指标。通过对电导率标准物质的测量，与国内外电导率仪进行了比对，验证了该系统对高纯水和实际水样测量的准确性;其次，开展了pH测量系统对缓冲体系和实际水样的检测实验，并进行了测量精度、灵敏度、重复性等性能指标的测试。结果表明设计的系统可适用于溶液电导率和pH的检测。

目录

声明

致谢

摘要

1 绪论

1．1 水质检测的意义和研究背景

1．2 电导率和pH的研究现状和常用方法

1．2．1 电导率研究现状

1．2．2 常用电导率测量方法

1．2．3 超低值电导率测量

1．2．4 pH值研究现状

1．2．5 常用pH测量的方法

1．3 课题研究的目的和研究内容

1．3．1 研究目标

1．3．2 研究内容

2 电导率测量方法和流通式测量系统

2．1 电导率的基本概念

2．2 电导率的影响因素

2．2．1 极化效应

2．2．2 双电层效应

2．2．3 温度影响

2．3 Van Der Pauw法电导率测量法

2．3．1 Van Der Pauw法的基本原理

2．3．2 Van Der Pauw法测量系统机械结构设计

2．4 针对超低值电导率测量的流通式系统设计

2．5 小结

3 pH测量方法

3．1 pH的基本概念

3．2 双脉冲电流测量法

3．2．1 基本原理

3．2．2 三电极体系

3．2．3 双电流脉冲法电极设计

3．3 小结

4 多参数水质检测系统设计

4．1 检测系统硬件电路设计

4．1．1 电导率测量系统硬件电路设计

4．1．2 pH测量系统硬件电路设计

4．2 多参数水质检测系统下位机控制软件设计

4．3 测量系统上位机软件设计

4．3．1 电导率测量系统上位机软件设计

4．3．2 pH测量系统软件设计

4．4 小结

5 EC、pH检测实验研究

5．1 电导率测量实验

5．1．1 实验平台搭建

5．1．2 实验参数优化

5．1．3 精度

5．1．4 重复性和稳定性测试

5．1．5 超低值电导率测量

5．1．6 实际水样测量

5．2 pH测量实验

5．2．1 实验方案和参数优化

5．2．2 定标

5．2．3 非缓冲体系测试

5．2．4 重复性测试

5．3 小结

6 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

参考文献

作者简历