基于快速循环伏安法的重金属离子检测仪设计

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作者：

陈庚

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摘要：

人们物质生活水平提高的同时,过度开采矿物资源,超标排污等人类活动也频频发生,这也导致了许多重金属有害物质进入到人类的生活环境中,对水环境,土地资源以及空气造成污染,并通过皮肤接触,呼吸,食物摄入等途径进入至人体内部,最终对人类健康造成巨大的伤害,所以针对重金属离子现场快速检测的研究有着巨大的需求.而现有技术中,电化学分析法所对应的仪器价格低廉而且体积较小,具备重金属离子现场检测的天然优势,但其灵敏度亟待提高.虽然快速循环伏安法能够提高检测灵敏度,但由于溶液欧姆压降的影响,将导致循环伏安特性图失真,最终发生重金属离子种类误判现象.因此,本文基于快速循环伏安法设计了一款兼具高灵敏度,低成本,便携等特点,并具有欧姆压降自动补偿功能的重金属离子检测仪.文章首先阐述了国内外重金属污染的情况,再通过各种重金属离子检测方法及其对应仪器的对比,得出电化学法在现场快速检测中占据各方面优势.之后,针对电化学法简要分析了其基本原理和实验方法,并基于快速循环伏安法给出了具有欧姆压降自动补偿功能的重金属离子检测仪的总体设计方案,包括硬件以及软件两部分.其中硬件部分由微控制器最小系统,电源管理模块,激励信号源模块,检测电路模块以及通信模块五部分组成;软件部分包括基于微控制器的各功能模块驱动软件以及数据处理算法等.最后对检测仪的各个功能模块进行功能测试,通过在模拟池和实际电化学池中进行检测工作,并给出测试结果,验证了检测仪能够在提高检测灵敏度的同时减小溶液欧姆压降带来的影响,并能够在检测范围内完成重金属离子的现场检测.

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