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海水中总磷、总氮在线自动消解装置的研制

作　者: 雷立改
导　师: 魏福祥
学　校: 河北科技大学
专　业: 环境科学
关键词: 海水总磷、总氮联合测定紫外氧化微波消解联合消解装置软件设计
分类号: X832
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 70次
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内容摘要

磷和氮不仅是海洋中重要的生源元素,也是海洋发生富营养化的指示性元素。当磷和氮等营养物质大量排入水体时,会引起水体的富营养化,导致浮游生物和藻类死亡、水质恶化。因此,实时的监测海水中的总磷和总氮尤其重要。传统的总磷、总氮测定方法是分开消解,分别测定的,测定周期比较长、操作复杂,并且这些方法都是在实验室里完成,难以满足船载现场测试的要求。随着技术的进步,环境监测技术已经逐步向自动化、智能化和网络化的方向发展。为了同时,快速的检验出海水中的总磷、总氮含量,急需开发一套能连续、实时、快速测定海水总磷总氮的测定装置,这对预防海洋赤潮及其他灾害具有重大的意义。本课题的主要目标是研制一套总磷、总氮联合自动消解装置。在前期试验的基础上改进紫外、微波联合消解装置,使其更满足现场的要求。文章根据实际需要将原来的实验条件加以改进。将1m长的40W的灯管换成5根8W的灯管,灯管长度是29cm。通过一系列的单因素实验和正交试验,得出紫外光催化氧化消解总磷总氮的最佳条件：紫外灯距：5cm；照射时间：20min；紫外灯功率：40W。在既定的微波化学氧化消解条件和紫外光催化氧化消解条件的基础上,实验将紫外消解技术和微波消解技术进行了联合和优化,以微波化学氧化消解为主,辅助紫外光催化氧化技术,得出了联合消解总磷、总氮的最佳实验参数为：紫外灯距：5cm；照射时间：20min；紫外灯功率：40W；微波升温时间：200s；保温温度：120℃；保温时间：720s。在确定的最佳消解参数下,选取海水中具有代表性的磷、氮化合物,进行消解,大多数的磷、氮化合物的消解率都能达到90%以上,消解效果令人满意。根据基础数据,对消解装置和软件部分进行了设计。装置部分主要包括主要硬件的功能、紫外微波联合方式和消解罐的设计方式,紫外-微波联合消解装置能同时提供紫外氧化、微波消解和紫外微波联合消解三种能量方式。除此之外,自行设计了一种水冷式的紫外微波联合消解罐。系统软件是基于Microsoft Visual C++6.0软件开发平台开发、设计的,其功能的实现主要包括流路的参数设定和消解程序参数的设定。对软件进行了检测,主要是曲线的校正,拟合效果较好。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章绪论  9-16
  1.1 课题背景  9
  1.2 实施总磷、总氮监测的意义  9-11
    1.2.1 总磷与总氮  9-10
    1.2.2 水体富营养化  10
    1.2.3 水体富营养化的原因  10-11
    1.2.4 监测总磷、总氮的意义  11
  1.3 总磷、总氮测定方法的进展  11-15
    1.3.1 总磷的测定方法  11-12
    1.3.2 总氮的测定方法  12-13
    1.3.3 总磷、总氮联合测定方法  13-15
  1.4 课题的研究内容与意义  15-16
    1.4.1 研究内容  15
    1.4.2 研究意义  15-16
第2章紫外光催化氧化消解技术的研究  16-33
  2.1 仪器和试剂  16-18
    2.1.1 实验仪器及设备  16
    2.1.2 实验试剂  16
    2.1.3 溶液配制  16-18
  2.2 紫外光催化氧化消解技术的研究  18-32
    2.2.1 紫外光催化氧化的机理  18-19
    2.2.2 实验方法与步骤  19
    2.2.3 结果与讨论  19-32
  2.3 本章小结  32-33
第3章紫外-微波联合消解总磷、总氮效果的研究  33-48
  3.1 仪器和试剂  33-37
    3.1.1 实验仪器及设备  33
    3.1.2 实验试剂  33-34
    3.1.3 溶液的配制  34-37
  3.2 紫外-微波联合消解参数的确定  37-43
    3.2.1 微波消解原理  37-38
    3.2.2 紫外-微波联合消解原理  38
    3.2.3 实验方法与步骤  38
    3.2.4 结果与讨论  38-43
  3.3 紫外-微波联合消解效果的研究  43-46
    3.3.1 待消解化合物的选择依据  43-44
    3.3.2 实验方法与步骤  44-45
    3.3.3 结果与讨论  45-46
  3.4 本章小结  46-48
第4章紫外-微波联合消解装置的研制及软件设计  48-59
  4.1 紫外-微波联合消解装置的研制  48-53
    4.1.1 装置的总体设计思路  48
    4.1.2 装置流路设计  48-49
    4.1.3 硬件简介  49-50
    4.1.4 紫外-微波联合消解系统  50-51
    4.1.5 消解罐  51-53
  4.2 消解装置的软件设计  53-58
    4.2.1 系统软件功能  53
    4.2.2 系统开发环境  53-54
    4.2.3 软件功能的实现  54-56
    4.2.4 与PLC通信的实现  56-57
    4.2.5 曲线校准  57-58
  4.3 本章小结  58-59
结论  59-60
参考文献  60-64
攻读学位期间发表的论文和申请的专利  64-65
致谢  65

海水中总磷、总氮在线自动消解装置的研制

内容摘要

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