石油与天然气开采时,所产废水中可能含有重金属离子,若直接排放将对环境造成严重污染。国家出台了政策法规要求废水中重金属离子必须分析处理达标后排放。目前重金属离子的检测通常采用实验室或便携式分析仪完成,不利于及时测量和长期评估,针对这一情况,本课题采用溶出伏安法设计了重金属离子在线分析系统,可连续检测重金属离子。具体包括以下内容。(1)提出多功能、高精度自动进样与样品预处理系统设计方案。设计两级过滤装置,过滤精度达到50~200um,能有效滤出废水颗粒物;设计自动反清洗功能,可清洗管路和过滤装置,防止样品残留和流路堵塞;设计温度控制装置,通过优化PID调节算法,可准确、稳定、快速的调节温度,控制误差低于0.1℃;采用ST L6470电机驱动方案,取样针定位精度误差小于0.3mm,结合定量装置,进样体积重复性小于0.2%。(2)集成设计重金属离子在线分析系统。在线分析系统由自动进样与样品预处理系统和分析系统集成实现。分析系统以溶出伏安法为基础设计信号发生和检测电路;以C语言设计下位机软件;以C#设计上位机软件。(3)建立重金属离子在线测量模型。以一阶差分法去除大误差数据;以五点三次平滑滤波算法平滑数据;以三次样条插值算法确定溶出峰电流值;以最小二乘法拟合得出溶出峰电流值与离子含量的线性回归模型;通过实验优化富集电压、富集时间等参数值,使得在溶出波形较好的情况下溶出峰电流值最大;用线性回归模型测量溶液中铅离子和镉离子,得出测量结果的相对平均误差分别为3.36%、3.34%,重复性分别为3.04%、4.0%,满足分析要求。