【摘 要】
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如今,工业化的发展导致水污染问题日益突出,严重影响人们的健康生活。重金属污染是水污染中重点关注之一,可引发各类危害人类生命的疾病。因此,如何实时并准确地检测水质中重金属的含量成为各科研团队研究的重点。溶液阴极辉光放电-原子发射光谱法(Solution Cathode Glow Discharge-Atomic Emission Spectrometry,SCGD-AES)是一种较为成熟的光谱检测技
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如今,工业化的发展导致水污染问题日益突出,严重影响人们的健康生活。重金属污染是水污染中重点关注之一,可引发各类危害人类生命的疾病。因此,如何实时并准确地检测水质中重金属的含量成为各科研团队研究的重点。溶液阴极辉光放电-原子发射光谱法(Solution Cathode Glow Discharge-Atomic Emission Spectrometry,SCGD-AES)是一种较为成熟的光谱检测技术,其具有体积小、成本低、检测性能好等优点,广泛应用于环境中重金属的检测,但检测的过程大多在实验室进行,无法满足实时检测的需求。为解决以上问题,本文做了以下的研究工作:1.本文研发了一款多功能进样的SCGD光谱检测系统,分别从装置结构和软件系统两方面进行了设计。装置结构包含三个系统:样品引入系统、激发源和光谱检测系统。软件程序包含四个模块:仪器参数设置模块、光谱数据采集及显示模块、光谱数据的分析及处理模块和光谱数据的存储模块。硬件系统和软件程序相辅相成,完全能满足对金属元素检测的需求。2.为确保SCGD系统能持续、稳定和高效运行,对系统的各实验参数(溶液流速、放电电压、极间距和p H值)进行了优化。在最佳实验参数条件下,研究了有机试剂(甲酸、乙酸和乙醇)对金属元素光谱信号的影响,得到了各有机试剂的添加最佳质量比:甲酸质量比5%、乙酸质量比6%、乙醇质量比6%。三种有机试剂对金属元素的检出限均有所提升,其中乙醇的影响效果较为明显,结果表明有机试剂可以在一定程度上提高本系统对金属元素的分析性能。3.采用两种进样方式(连续流动进样和流动注射进样)对十种金属元素(Na、K、Mg、Cu、Rb、Ag、Tl、Zn、Cd和Mn)进行检测分析,得到了十种金属元素在连续流动进样和流动注射进样下的检出限范围分别为0.16-263.72和0.97-281.26μg/L。通过该SCGD系统对加标后的实际水样中的金属元素(Ag、Tl、Cd、Zn和Mn)进行检测,得到本系统对五种金属元素的加标回收率误差均在10%之内,并用ICP-AES法检验了结果的准确性。最后用t检验方法验证了SCGD-AES与ICP-AES两种检测方法的一致性。4.为解决传统检测方法存在的一些问题,本文结合多功能进样的SCGD系统,提出了一种在线快速检测金属元素的方法。通过对加标后的实际水样(花卉园和盘溪河滨)中的金属元素进行在线检测,并与传统方法检测的结果进行对比,验证了在线检测方法的可行性。
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