海洋环境下重金属离子检测装置的研制.doc

摘要:人类生活离不开水，并且水作为人类发展的重要资源之一，其质量直接影响我们社会经济稳定的持续发展。水资源污染日趋严重，其中重金属离子的污染尤为突出，严重威胁海洋生物和人类的健康。本课题拟设计电化学原理的三电极的金属离子检测装置，对海洋中Cu，Cr,Pb等重金属离子浓度进行实时监测，对检测结果进行显示和输出。

该检测装置基于阳极溶出伏安法的电化学检测原理，设计制备了三电极的电化学检测装置，采用水热法制备了具有良好活性的壳聚糖（Chitosan）包裹的四氧化三铁（Fe3O4）和水热法制备的Fe3O4的敏感材料涂覆于玻碳电极表面作为工作电极，氯化银和铂丝分别作为参比电极和对电极。其次，设计了基于微流控液体检测体系的高电压离子加速检测装置，并采用3D打印完成了器件的制作与测试。最后，采用该装置对不同浓度不同种类的金属离子溶液在给定电压变化周期内的响应电流（CV曲线）进行了测试，并将检测结果进行输出显示。记录了1～106 频率变化范围内的交流阻抗谱图。精准地测量了海洋环境下的重金属离子浓度曲线。为研制稳定高效的海洋重金属离子检测装置提供了理论与实验依据，具有重要的实际意义。

关键词: 重金属离子；电化学原理；微流控；离子加速

目录

摘要

Abstract

1. 绪论-1

1.1 研究背景及意义-1

1.1.1 重金属离子污染现状-1

1.1.2 重金属离子对人体的危害-1

1.1.3 本课题的研究意义-2

1.2  国内外研究成果简介-2

1.3  本课题主要工作-3

2. 电化学测量原理研究-4

2.1 电化学测量方法-4

2.2 电化学测量的基本原理-4

2.3 电化学测量的主要步骤-4

3. 重金属离子浓度检测装置的设计与研制-6

3.1 液体采样微量时样泵-6

3.2 微流控液体加速通道的设计-7

3.3 电化学工作站基本原理和组成部分-9

4. 基于电化学原理的三电极检测体系敏感材料的制备-11

4.1 Fe3O4及壳聚糖包裹的Fe3O4-11

4.2 电极的制作-11

4.3 不同离子溶液的配置-13

5. 金属离子浓度的测试与实验分析-14

5.1 300V电压加速下分离时间-14

5.2 Cu离子的浓度检测图-14

结    论-16

参考文献-17

致    谢-19