大气压空气放电等离子体痕量重金属污染检测技术研究

论文摘要

重金属污染日趋严重,已对人体健康及生态平衡造成了严重的影响,因此如何快速有效地对重金属进行在线检测进而严格控制环境及食品中的重金属含量,对保护人体健康和环境的可持续发展具有非常重要的意义。大气压空气放电技术因其设备简单、真空系统要求较低等优点,正逐渐成为一种较为理想的痕量重金属污染物检测手段。本文分别利用大气压空气直流放电技术以及大气压空气交流放电技术对固体样品中的痕量重金属元素进行在线检测,研究了放电图像、电压和放电电流波形等电学特性以及检测固体样品中痕量重金属元素的机理。对比研究了大气压交流放电中应用电压和放电间隙对Cu I发射光谱强度和等离子体气体温度的影响,得到实验最佳参数,并计算了重金属Cu I和Cd I的检出限。结果如下:1.研究了大气压空气直流放电图像、电压和放电电流波形等,并探讨了该技术检测重金属元素的机理以及发射光谱的形成机制。通过Specair软件模拟N2（C3Πu→B3Πg,（35）?=-2）谱带以获得转动温度和振动温度,应用电压为1.0 kV,放电间隙为3.5 mm时N2（C3Πu→B3Πg,（35）?=-2）的转动温度和振动温度分别为2355 K,振动温度为4750 K,即等离子体气体温度为2355 K。在此条件下Cu I发射光谱强度随着浓度的增加而增加,但分析曲线的相关系数R2较低。2.研究了大气压空气交流放电不同应用电压下的放电图像、电压和放电电流波形等电学特性以及应用电压对放电过程中输运电荷和放电功率的影响,发现在应用电压小于3.8 kV,放电间隙小于5.0 mm时放电表现为辉光模式,且具有较强的稳定性,而当应用电压大于3.8 kV,放电间隙大于5.0 mm时,放电表现为不稳定的弧放电。计算了大气压空气交流放电等离子体气体温度。此外分别研究了应用电压和放电间隙对Cu I发射光谱强度和等离子体气体温度的影响,结果显示,应用电压和放电间隙分别为3.8 kV和3.5 mm时Cu I发射光谱强度达到最大值。3.确定了大气压空气交流放电检测重金属污染物的最佳实验条件为:3.8 kV应用电压,3.5 mm放电间隙和10 kHz放电频率,Cu和Cd在最佳放电条件下的检出限分别为0.0241μg/g和0.0318μg/g。与大气压空气直流技术相比,大气压空气交流放电检测重金属具有更好地分析曲线相关系数,更适合于重金属污染物的精确分析。除此之外,还发现利用大气压空气放电等离子技术检测重金属的检出限要小于或者是相当于其他的一些重金属分析技术。

论文目录

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 李潇

导师: 杨德正

关键词: 大气压放电,重金属,发射光谱,检出限

来源: 大连理工大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

专业: 物理学,环境科学与资源利用

单位: 大连理工大学

分类号: X830;O461

DOI: 10.26991/d.cnki.gdllu.2019.001727

总页数: 52

文件大小: 2403K

下载量: 55

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