新型水環(huán)境納米顆粒分離檢測系統(tǒng)的研發(fā).pdf

1、隨著納米技術(shù)的快速發(fā)展，納米顆粒物在生產(chǎn)、生活中得到廣泛應(yīng)用，納米顆粒物也因此通過各種途徑進入到環(huán)境中。然而，納米顆粒向研究者們提出了嚴(yán)肅而獨有的科學(xué)性及方法學(xué)方面的挑戰(zhàn),其中一個非常基本的障礙就是對環(huán)境物質(zhì)中的納米粒子的探測能力，另一個基本問題是，不同的覆蓋層、尺寸、表面電荷、功能或形成過程可以顯著地改變一個已知的納米材料的特征和毒性,而且生產(chǎn)商們還正在持續(xù)不斷地制造出新的物質(zhì)。本文研發(fā)了一種基于透明電極的新型電場流分離系統(tǒng)，同時研發(fā)

2、了一種高靈敏度的非接觸電導(dǎo)檢測器對納米顆粒物進行檢測。
　　首先，本文根據(jù)現(xiàn)有的場流分離理論基礎(chǔ)，設(shè)計了電場流分離裝置。為保證施加電壓可行、有效、方便，選擇分離流路的截面結(jié)構(gòu)為長方形；同時為保證載流液進入分離通道時形成層流，通過計算設(shè)定流路厚度為0.1mm；分離流路的材質(zhì)選用聚四氟乙烯薄膜。實驗選用銦錫氧化物（ITO）作為電場流分離縱向場電極，其透過率高便于實施觀察與光學(xué)檢測。實驗采用了三種方式對分離系統(tǒng)進行漏液檢測，并分析討論了

3、可能出現(xiàn)的死體積情況。本文進一步討論了分離裝置組裝、載流液及樣品、進樣量及流速、管徑的選擇及對實驗的影響。
　　其次，本研究研發(fā)了一種電容耦合非接觸電導(dǎo)檢測系統(tǒng)，新型電極及檢測電路把噪聲降低到了2mV，提高了信噪比。在最佳條件的討論中，分別對溶液濃度、毛細管管壁厚度、管壁材質(zhì)、激勵與檢測電極間距、激勵信號頻率以及電壓幅度對檢測的影響進行了詳細討論。根據(jù)優(yōu)化后條件，測得了系統(tǒng)對KCl溶液的濃度檢出限可達到0.1μmol/L，并對檢出

4、限濃度進行了穩(wěn)定性討論。
　　最后，本文對電場流分離系統(tǒng)進行了初步測試。電場流分離系統(tǒng)的關(guān)鍵在于粒子在電場中所受的有效電壓。由于兩電極之間存在電勢，載流液中的離子運動到與自身攜帶電荷相反的電極層上形成雙電層，會嚴(yán)重阻礙有效電場的施加。電壓施加過大，溶液產(chǎn)生電解。所以，實驗施加交流電壓測定了載流液的阻抗，并據(jù)此估算了流路內(nèi)有效施加分離電壓范圍。同時，實驗證明了流速對粒子的分離強度沒有影響；而由于不同濃度載流液的電導(dǎo)率不同，對分離強度