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方便、快捷、稳定、便宜的环境监测仪器和分析测试方法,是环境保护所涉及的各个领域所必须的最基本手段,因而,用于环境污染分析的方法研究和创新性仪器的研制,是环境科学与工程学中的重要研究热点之一。本论文是结合近年来在分析化学领域已经得到迅速发展的毛细管电泳及微芯片电泳的研究成果,开展了毛细管电泳一方波激发的非接触式电导检测系统的研制及其在环境分析中的应用研究工作,获得了一些创新性研究成果。
采用高频激发方式设计出毛细管电泳和微芯片电泳非接触电导检测器;详细研究了检测器的信号影响因素,包括激发信号的频率、运算放大器、A/D参数、背景电解质等;系统研究了在环境中水样中常见的13种金属离子的同时分离、检测的条件;专门研究了对金属元素+3价铬和+6价铬的形态分析,通过对12种缓冲体系就其分离能力和响应灵敏度作了全面对比,得到了比文献报道性能更好的缓冲体系,成功分离了复杂基体中包括两种形态的铬及钴、锌等多种离子,同时对样品前处理方法作了深入地讨论。
为了对非接触电导检测理论进行一定程度的拓展,本论文对间接电导测定金属离子作了探讨研究工作,通过理论计算和实验证明了间接灵敏测定金属离子的可行性。研究结果表明,在苹果酸体系中,对各金属离子的检测灵敏度有明显提高,检出限比直接测定模式下降了1个数量级,对重金属元素的检出限可达10<,-7> M。
作为毛细管电泳技术的新发展,微芯片电泳得到了人们的重视,本论文也对此作了一些探索性研究工作,开发了聚二甲基硅氧烷/玻璃电泳芯片--高压非接触式电导检测系统。我们采用边缘加固的方法,很好地利用了玻璃与高聚物之间分子间的作用力,有效地解决了聚二甲基硅氧烷/玻璃芯片制作的难点问题,使分析芯片不宜开裂、渗液,制作方法也非常简单。同时还设计了配套的高压非接触式电导检测平台,操作更为简单方便。
最后,我们对基于小波变换技术弱信号的识别方法进行了研究,初步的实验结果证明了该方法对于弱信号的提取方面具有广阔的应用前景。