基于散射参数测量的微波化学分析法研究

摘要

基于微波传输散射参数测量的微波化学分析法是以微波网络传输理论和微波频域传输线的测量技术及物质电介质理论为基础而提出的.通过对含样品传输线段的散射参数的测量,以散射参数的变化来反映样品对微波激励信号的吸收特性,获得介质组成的信息.本文中以此法研究了甲醇、乙醇、正丙醇等低碳醇类化合物的混合水溶液和九种常用无机盐类水溶液在微波激励下的响应情况,并对实验结果作了较为深入、详细的讨论,在一定浓度范围内建立了线性关系:甲醇、乙醇等在0.1~2.0mol/L的范围内微波散射参数(S)与浓度呈良好线性关系,相关系数均大于0.99;无机盐类水溶液的S参数与浓度的平方根也具有很好的线性关系.在以散射参数测量法研究微波传输散射参数与污水及公园湖水化学耗氧量的相互关系的过程中,我们发现微波传输散射参数测量法可用于化学耗氧量低于10mg/L的污水的检测,而在此含量下,化学法不准确.且对某些特定区域的污水,其S参数与COD还存在良好的线性关系.因此,可根据所建立的数学模型,将此法应用于污水的现场监测和监控,但这一应用还有待进一步完善.实验表明,基于散射参数测量的微波化学分析法方法简单、快速、不破坏样品且不需繁杂的数据转换计算,在分析化学中具有重要的意义.该法的缺点是灵敏度较低,这可能与微波传输线的设计、样品池结构以及取样量大小等因素有关.因此,要将微波技术应用于化学分析,还需要从微波发生装置、微波传输线路的设计及样品池的安排上做很大的改进,以尽可能减少微波功率、频率的漂移和非样品引起的微波能的损耗,即将微波能完全聚焦到样品上,提高方法的灵敏性,提高准确度.但此法目前还难以应用于含多种溶质的溶液的测定.总而言之,运用微波频域传输线技术,建立基于散射参数测量的微波化学分析方法,为微波技术应用于分析化学领域提供了一条新的重要途径.

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

第一节微波的性质

1.1.1微波的一般性质

1.1.2微波与材料的相互作用

1.1.3微波的加热作用

第二节微波化学及其发展

1.2.1微波化学及其发展总述

1.2.2微波在分析化学中的应用

第三节基于散射参数测量的微波化学分析法

1.3.1极化与微波衰减的关系

1.3.2复介电常数和复磁导率

1.3.3微波传输散射参数

1.3.4透射法测量散射参数

第四节本论文的研究依据和意义

本章小结

参考文献

第二章低碳醇类化合物对微波激励的响应特性

第一节引言

第二节实验部分

2.2.1仪器装置

2.2.2试剂

2.2.3实验方法

第三节结果与讨论

2.3.1环境温度对S参数的影响

2.3.2醇类分子的极性对S参数的影响

2.3.3分子结构对S参数的影响

2.3.4水溶液中氢键的形成对S参数的影响

2.3.5醇-水混合水溶液的浓度对S参数的影响

2.3.6 S参数与浓度的线性关系

本章小结

参考文献

第三章无机盐类水溶液对微波激励的响应特性

第一节引言

第二节实验部分

3.2.1仪器装置

3.2.2试剂

3.2.3实验方法

第三节结果与讨论

3.3.1环境温度对S参数的影响

3.3.2阳离子对S参数的影响

3.3.3阴离子对S参数的影响

3.3.4 S参数与浓度平方根的关系

本章小结

参考文献

第四章S参数与污水化学耗氧量(COD)相互关系的研究

第一节引言

第二节测量原理

第三节实验部分

4.3.1仪器装置

4.3.2试剂

4.3.3实验方法

第四节结果与讨论

4.4.1工厂废水

4.4.2公园湖水

本章小结

参考文献

总结

硕士期间完成的文章

致谢