UN-LIBS技术用于工业废水中重金属污染物检测的方法研究

批准号:
11104153
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
30.0 万元
负责人:
钟石磊
依托单位:
学科分类:
A2207.光谱学与固体发光
结题年份:
2014
批准年份:
2011
项目状态:
已结题
项目参与者:
孙欣、亓夫军、马军艳、程凯、卢渊、韩文娟、侯华明、修俊山
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中文摘要
工业废水是重金属污染物的主要污染源之一,这些包括铅、镉、铬、镍、铜、锌、锰等元素在内的重金属对动植物,乃至人类的健康有着极其严重的危害。而快速有效地检测出工业废水中的各种重金属污染元素,则是防止这些危害发生的重要前提。目前的使用检测方法大都存在着操作复杂,需辅助试剂,存在二次污染,检测元素单一等问题。超声雾化辅助激光诱导技术(UN-LIBS)是课题组针对液体样品特点提出的LIBS检测方法,其在保持了LIBS技术本身特点的基础上提高了检测灵敏度和稳定度,是自有知识产权的新技术。本课题将在这一技术的基础上,针对工业污水的特点,进行超声雾化系统设计改造和检测系统参数优化等方法研究,探索研究提高UN-LIBS检测灵敏度和进行重金属元素定量分析的方法,以满足相关标准及现场多元素检测的要求。最终发展一种适用于工业废水中重金属元素快速,宽检测范围和可多元素同时检测的新技术。
英文摘要
工业废水是重金属污染物的主要污染源之一,这些包括铅、镉、铬、镍、铜、锌、锰等元素在内的重金属对动植物,乃至人类的健康有着极其严重的危害。而快速有效地检测出工业废水中的各种重金属污染元素,则是防止这些危害发生的重要前提。目前的使用检测方法大都存在着操作复杂,需辅助试剂,存在二次污染,检测元素单一等问题。超声雾化辅助激光诱导技术(UN-LIBS)是课题组针对液体样品特点提出的 LIBS 检测方法,其在保持了LIBS 技术本身特点的基础上提高了检测灵敏度和稳定度,是自有知识产权的新技术。. 根据课题的研究目标和进展计划,课题组设计实现了UN-LIBS检测系统。经过多项改进与优化,实现了检测结果的可靠性和稳定性。重复性测试的相对标准差达到了0.0076;利用该系统进行了系列实验,掌握了UN-LIBS等离子体演化的相关物理特性。计算得到了等离子体的电子温度和电子密度等物理特性,对满足定量分析条件的情况进行了研究,最终优化了实验参数;针对工业污水排放标准中的重金属元素,研究了两类重金属污染元素光谱时间演化特性与检测能力。证实了谱峰强度和浓度之间良好的线性关系,计算得到了UN-LIBS方法对目标元素的检测限。与其它类似LIBS信号增强方法相比较,UN-LIBS方法对于目标元素的检测限改善了1-3个数量级。与国家现行工业污水排放标准中的最高排放标准比较,UN-LIBS方法的检测限基本上达到或低于响应的最高排放标准所规定的数量级;以Pb元素为目标,对重金属元素UN-LIBS定量分析能力进行了评估,确定了UN-LIBS方法具有较宽的线性范围,线性范围内浓度拟合相关性达到了99.935%。针对未知浓度的样品的定能量分析实验也证明了该方法较好的定量分析能力。. 整体来看课题组通过深入研究,掌握了UN-LIBS检测方法的等离子体演化特性和光谱辐射特性等科学问题,在最优化的参数下获得的检测限和定量分析能力评估研究结果都证明了UN-LIBS方法在工业污水重金属元素检测中应用的巨大潜力。课题组的研究结果基本达到了最初项目申请时所设立的目标。
期刊论文列表
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DOI:--
发表时间:--
期刊:激光与光电子学进展
影响因子:--
作者:席思星;孙欣;刘兵;云茂金;孔伟金;张文飞;梁健;田巍
通讯作者:田巍
DOI:--
发表时间:2013
期刊:激光杂志
影响因子:--
作者:田巍;孙欣;刘兵;孙玉祥;刘眉洁;钟石磊
通讯作者:钟石磊
DOI:--
发表时间:--
期刊:光谱学与光谱分析
影响因子:--
作者:钟石磊;亓夫军;孙欣;程凯;马军艳;孙玉祥
通讯作者:孙玉祥
Relations between harmonic frequencies of diatomic molecules.
双原子分子的谐波频率之间的关系。
DOI:10.1039/c2cp43630b
发表时间:2013
期刊:Physical chemistry chemical physics : PCCP
影响因子:--
作者:Shilin Hou
通讯作者:Shilin Hou
DOI:--
发表时间:--
期刊:光谱学与光谱分析
影响因子:--
作者:孙玉祥;钟石磊;卢渊;孙欣;马军燕
通讯作者:马军燕
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