离子检测

离子检测（精选十篇）

离子检测 篇1

在电镀镍镀液中, 硫酸镍 (Ni SO4·7H2O) 是镀镍液的主盐;氯化物是阳极活化剂;硼酸起到的是p H缓冲作用, 增强电镀效果[1,2,3,4,5]。因此, 电镀镍镀液中的镍离子、氯离子和硼酸浓度是三个重要的监测项目。本文介绍了三者的化学分析方法, 为同行的电镀液日常监测提供参考依据, 确保电镀镍液分析结果的准确、及时。

1 实验部分

1.1 主要仪器与试剂

1.1.1 仪器

移液管三个 (1 ml、2 ml、5 ml) 、锥形瓶 (250 ml) 、酸式滴定管 (25 ml) 、碱式滴定管 (25ml) 、容量瓶两个 (1 000 ml、500 ml) 。

1.1.2 试剂

紫脲酸胺指示剂、p H=10.0的缓冲溶液、0.1 M EDTA标准溶液、饱和铬酸钾溶液、0.1 M标准硝酸银溶液、甘油混合液、酚酞指示剂、甲基红指示剂、0.05 M标准氢氧化钠溶液。以上试剂有效期为不超过两个月。当溶液出现浑浊、沉淀、颜色变化等现象时, 应重新制备。

1.1.3 配制、标定试剂

(1) 0.1 M EDTA标准溶液

用万分之一天平准确称取 (37.224 0±0.000 1) g的EDTA (乙二胺四乙酸二钠) 固体, 放入500 ml烧杯中, 加水200 ml, 放在电炉上加热至EDTA固体全部溶解, 冷却后移入1000 ml容量瓶中, 稀释至刻度, 摇匀, 此溶液即为0.1 M EDTA标准溶液。

用万分之一天平准确称取 (0.300 0±0.000 1) g的氧化锌固体, 用少量水润湿, 加2 ml盐酸溶液 (20%) 溶解, 加100 ml水, 用氨水溶液 (10%) 调节溶液p H至7~8, 加10 ml氨—氯化铵缓冲溶液 (p H≈10) 及5滴铬黑T指示液 (5 g/L) , 用配制好的EDTA溶液滴定至溶液由紫色变为纯蓝色。同时做空白试验。

(2) 0.1 M标准硝酸银溶液

用万分之一天平准确称取 (16.987 0±0.000 1) g的硝酸银固体, 放入500 ml烧杯中, 加水200 ml, 全部溶解后, 移入1 000 ml棕色容量瓶中, 稀释至刻度, 摇匀, 此溶液即为0.1 M标准硝酸银溶液。

(3) 0.1 M标准氢氧化钠溶液

用电子天平称取大约 (2.0±0.1) g的氢氧化钠固体, 放入500 ml烧杯中, 加水溶解后, 移入500 ml塑料瓶中, 摇匀待标定。用万分之一天平准确称取 (5.105 8±0.000 1) g的邻苯二甲酸氢钾, 放入250ml锥形瓶中, 加入50 ml水, 完全溶解后, 定容摇匀。

(4) p H=10.0的缓冲溶液

用万分之一天平准确称取 (27.000 0±0.100 0) g NH4Cl, 放入烧杯中, 加入200 ml水, 溶解, 再加入氨水180 ml, 移入500 ml容量瓶内, 稀释至刻度即可。

(5) 甘油—柠檬酸三钠混合液

用万分之一天平准确称取 (50.000 0±0.100 0) g柠檬酸三钠, 放入烧杯中, 加水溶解, 再加入甘油500 ml, 用水稀释至1 000 ml, 摇匀备用。

(6) 酚酞指示剂

用电子天平称取 (0.10±0.01) g的酚酞于100 ml容量瓶中, 加入60 ml乙醇, 用水稀释定容。

(7) 甲基红指示剂

用电子天平称取 (0.10±0.01) g的甲基红溶于250 ml容量瓶中, 加入13.10 ml氢氧化钠标准溶液 (0.02 mol/L) , 用水稀释定容。

1.2 检测方法

1.2.1 镍离子 (Ni2+) 含量的测定

测定方法为EDTA络合滴定法, 以紫脲酸胺为指示剂。用1 ml移液管吸取1.0 ml液置于250 ml三角瓶中, 加水10.0 ml;再加p H=10.0的缓冲溶液5.0 ml (此操作须在通风橱内进行, 防止氨水呛伤) , 溶液呈天蓝色;加入紫脲酸胺指示剂少许, 将0.1 M EDTA标准溶液装入25 ml酸式滴定管内, 滴定到棕黄色变为紫色为终点。计算方法:

其中, M——EDTA标准溶液的摩尔浓度;

V1——消耗标准液毫升数;

V2——吸取的电镀液毫升数;

58.70——Ni的摩尔质量。

1.2.2 氯离子 (Cl-) 含量的测定

测定方法用沉淀滴定法, 以饱和铬酸钾溶液为指示剂。用1 ml移液管吸取电镀液1.00 ml, 置于250 ml三角瓶中, 加水10 ml;加饱和铬酸钾溶液2~3滴, 将0.1 M标准硝酸银溶液装入25 ml酸式滴定管中, 滴定到生成白色沉淀略带淡红色为终点。计算方法:

其中, M——标准硝酸银溶液的摩尔浓度;

V1——消耗标准溶液毫升数;

V2——吸取电镀液毫升数;

35.5——Cl的摩尔质量。

1.2.3 硼酸 (H3BO3) 含量的测定

用1 ml移液管吸取电镀液1.00 ml置于250 ml三角瓶中, 加甘油混合液20 ml、水25 ml, 再加2滴酚酞和2滴甲基红指示剂;将0.1 M标准氢氧化钠溶液放入25 ml碱式滴定管中, 滴定到变为淡红色为终点。计算方法:

其中, M——标准氢氧化钠溶液摩尔浓度;

V1——消耗标准溶液毫升数;

V2——吸取电镀液毫升数;

61.8——H3BO3的摩尔质量。

2 检测数据分析

2.1 镍离子浓度控制图

从镍离子浓度控制图 (图1) 中可以看出镍离子浓度随时间的变化趋势, 及时发现异常情况。例如7月17日发现检测数据超出控制下限, 分析原因可能是由于6月19日以后每周持续往电镀液中加水, 导致镍离子浓度过低, 应立即通知生产部门停止加水。采取措施以后, 7月31日起镍离子浓度已有回升趋势。

2.2 氯离子浓度控制图

从氯离子浓度控制图 (图2) 中也可以看出7月17日的检测数据超出控制下限, 进一步加深了电镀液中水量加多的证据。

2.3 硼酸浓度控制图

从硼酸浓度控制图 (图3) 中可以看出, 6月17日的硼酸浓度超出控制上限, 分析原因是取样前电镀液中刚加完硼酸, 电镀槽中的溶液还未混合均匀。几个小时后重新取样检测结果, 恢复正常。

3 结论

本文介绍的电镀镍镀液中镍离子、氯离子和硼酸的检测方法简便、有效, 把每次的检测结果记录到控制图中, 可以使抽象数据直观化, 使检测数据一目了然, 从而将各组数据所蕴藏的各种信息及时充分地展现出来, 以便于研究人员及时掌控检测过程中出现的异常情况, 保证了电镀镍镀液各化学成分监控的及时、准确。

参考文献

[1]胡伯胜, 周红, 喻盼春.Excel在EDTA标准滴定溶液标定中的应用[J].中国卫生产业, 2013 (5) :107.

[2]杜静, 王志婷, 陈泓文, 等.滴定法测定水中总硬度不确定度评定[J].海峡预防医学杂志, 2013, 19 (2) :56-58.

[3]蔡伟元.EDTA标准滴定溶液浓度平均值不确定度的评定[J].内蒙古石油化工, 2015 (10) :47-49.

[4]张靖佳.四碱式硫酸铅的制备及其性能[D].哈尔滨:哈尔滨师范大学, 2013.

锂离子筛的制备和检测 篇2

锂离子筛的制备和检测

锂离子筛可以直接从盐湖卤水和海水中提取锂,是极具发展前景的.锂吸附剂,介绍锰氧化物锂离子筛前驱体的制备和检测方法,并简要叙述离子筛分材料的发展过程.

作 者：余远鹏  作者单位：贵州大学理学院级应用化学专业,贵州,贵阳,550001 刊 名：硅谷 英文刊名：SILICON VALLEY 年，卷(期)： “”(10) 分类号：Q5-3 关键词：锂离子筛   前驱体   制备   检测  

粉状速凝剂氯离子含量检测方法 篇3

关键词：粉状剂；氯离子；检测方法

钢筋混凝土的强度和耐久性是影响工程质量的重要因素，而氯离子是导致钢筋出现锈蚀的罪魁祸首之一。外加剂作为当今工程混凝土的重要组成部分，其中的氯离子含量检测十分必要。我国关于氯离子含量检测主要有两种，即GB/T176-2008《水泥化学分析方法》中的硝酸银滴定法和GB/T8077-2012《混凝土外加剂匀质性试验方法》中的电势电位法。混凝土速凝剂作为主要以粉状形态存在的外加剂，则可以综合两种方法进行比较试验。

一、氯离子含量试验程序

（1）试验所需仪器：电位测定仪或酸度仪、甘汞电极、电磁搅拌器、25ml滴定管和10ml移液管。（2）试验所需试剂：1+1硝酸、17g/L硝酸银。标定硝酸银溶液（17g/L），首先用移液管吸取10ml0.1000mol/L的氯化钠标准溶液于烧杯中，加水稀释至200ml，加4ml硝酸1+1，在电磁搅拌器进行搅拌，用硝酸银溶液以电位滴定法测定终点，过等当点后，在同一溶液中再加入0.1000mol/L氯化钠标准溶液10ml，继续用硝酸银溶液滴定至第二个终点，用二次微商法计算出硝酸银溶液的体积V01，V02.

硝酸银溶液的浓度C= C×V / Vo；Vo= V02- V01；式中：C——氯化钠标准溶液的浓度mol/L；V—— 氯化钠标准溶液的体积；Vo——10ml0.1000mol/L氯化钠消耗硝酸银溶液的体积。（3）试验步骤。实验开始先用天平称取所要检测的外加剂的样品0.5000-5.000g置于烧杯中。然后为使检测的溶液为酸性，需要加入200mL水和4mL硝酸（1+1）并搅拌溶解。完成后，移液管向溶液中加入10ml0.1000mol/L的氯化钠标准溶液，将电磁搅拌器置于烧杯开动同时，插入银点击或者氯电极和甘汞电极。将电极与酸度计保持连接状态后用AgNO3 溶液进行滴定，注意滴定过程要尽量缓慢，过程中记录滴定读数。之后，在之前准备的溶液中加入10mL0.1000mol/L氯化钠标准溶液，继续进行AgNO3 溶液的滴定过程，在出现第二个等当点时记录电势和与之相对应的AgNO3 溶液消耗量，记为V2 。

在滴定试验结束后，需要在进行一次空白比对试验。首先，在洁净的烧杯中加入200mL水和4ml HNO3（1+1）。然后，加入10mL0.1000mol/LNACL标准溶液。这时注意不需要加入试验样品，直接进行电磁搅拌并缓慢进行AgNO3 溶液滴定。同样对电势和对应溶液消耗数据进行记录。过等当点后同溶液中加入10Ml0.1000mol/L氯化钠标准溶液，继续AgNO3 溶液滴定过程直至第二种点。最后用两次微商法计算AgNO3 溶液消耗量，记录为V01 和V02 。

二、氯离子含量结果的计算

四、其他注意事项

在试验检测过程中，应尽量注意避免人为因素导致的试验结果误差，如在试液中添加硝酸溶液是为了避免速凝剂中的组分与银离子反应生成可能影响测定结果的络合物，因此在调节酸碱度时尽可能控制电位范围，保证检出结果的精度。另外，将样品进行高温灼烧也可以去除有机组分的干扰，但高温法较复杂并可能产生有毒物质应尽量避免使用。

参考文献：

荧光法快速检测汞离子研究 篇4

随着人们对环境的逐渐重视, 环境中重金属离子的检测备受关注, 比如对环境中汞离子 (Hg2+) 检测的报道越来越多, 既有荧光法[1], 又有电化学检测法[2], 检测原理有:基于Hg2+对荧光纳米材料的荧光猝灭进行Hg2+的定量检测[3];基于金纳米纳米颗粒的可视化对Hg2+进行定量检测[4]。Hg2+能与核酸中的胸腺嘧啶 (T碱基) 形成T-Hg-T复合物, 其稳定性比正常的Watson-Crick碱基对还要稳定[1,2,4,5], 基于这种T-Hg-T复合物进行Hg2+定量检测。近年来, 变换DNA的序列设计基于富含T碱基的DNA序列实现快速灵敏地对Hg2+的检测已经研究得非常火热, 因为Hg2+能够形成T-Hg2+-T复合物已通过电喷雾质谱证实, 而其地的金属离子如Cu2+不能发生类似作用, 具有高度的特异性和选择性。

目前碳纳米材料逐渐成为了研究热点材料。碳纳米管是一种重要的碳纳米材料, 它能有效地猝灭荧光染料 (如TAMRA) 的荧光[6]。, 通过设计荧光染料标记的DNA序列实现荧光法检测Hg2+的方法, 干扰小, 比较利于复杂样品中Hg2+的检测。此外, 酸处理后的碳纳米管 (CNTs) 富含羧基化带负电, 单链DNA (ssDNA) 分子可以静电和碱基堆积作用很好地缠绕在CNTs表面;而双链DNA (dsDNA) 由于本身的刚性结构则不能缠绕在CNTs表面。本文利用这种性质的差异, 将TAMRA-polyT21缠绕在CNTs上, TAMRA-polyT21中修饰的荧光基团TAMRA的荧光能被有效地猝灭;而T-Hg-T复合物形成类似于dsDNA的性质则不能缠绕在CNTs, TAMRA的荧光得到恢复, 基于此原理, 建立了一种用荧光法快速灵敏地检测Hg2+的分析方法。

2 实验方法

仪器采用日立F-2700 型荧光分光光度计 (日本) 用于表征荧光光谱;pHS-3C 型酸度计 (上海雷磁仪器公司) 用于调节体系的pH值;QL-901型旋涡混合器 (上海天呈医流生物医学公司) 用于混合溶液。

材料采用碳纳米管 (CNTs) 购买自中国科学院成都有机化学研究所 (经混酸处理后备用) 。DNA (TAMRA-polyT21) 购自上海生工生物工程技术服务有限公司 (中国) , 用去离子水溶解配成溶液后于4℃冰箱中避光保存。实验中使用0.1mL磷酸盐缓冲, 其他试剂均为分析纯。

向 1.0mL离心管中, 保持V总为500 L的条件下, 按顺序依次加入上述50 L 缓冲溶液 (pH值为7.0) , 一定量的TAMRA-polyT21溶液和HgCl2溶液, 反应一段时间后, 加入CNTs, 再反应一段时间后以15 000r/min的速度离心15min, 测定上清液荧光, 激发波长为550nm发射波长为579nm, 狭缝均为5.0nm, 电压为700V, 室温检测。

3 结果与讨论

3.1 荧光光谱表征

如图1所示, 空白样品中, TAMRA-polyT21处于自由卷曲状态, 能很好地缠绕在CNTs表面, TAMRA荧光被猝灭, 因此体系中579nm处的荧光值很低;当一系列浓度的Hg2+存在时, 由于T-Hg-T的作用, TAMRA-polyT21发生折叠, 有了一定的刚性, 不能缠绕在CNTs表面, 因此体系在579nm处荧光强度逐渐增强。从内嵌图可以明显地看出, 579 nm处的荧光强度与加入Hg2+的浓度呈线性增加的趋势, 到0.9μm时增加达到最大, 之后达到一个平台。

实验条件:激发波长为550nm, 发射波长为579nm;pH值为7.0, CNTs浓度为19mg/L;DNA浓度为0.11M;Hg2+浓度 (曲线a k, μm) 分别为:0、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、1.0、0.7、1.2、0.8、0.9。

3.2 CNTs用量优化

体系中CNTs的用量是个关键因素, 直接影响到体系中荧光的猝灭和恢复效率, 因此, 对体系中CNTs用量进行了优化:固定TAMRA-polyT21的量为0.11μm时, 加入不同量的CNTs。随着CNTs用量的逐渐增加, TAMRA-polyT21在579nm处的荧光逐渐被猝灭, 最后达到一个平台, 荧光变化不大, 因此确定CNTs的最佳用量为19 mg/L。

3.3 时间的优化

考察了CNTs与TAMRA-polyT21、T-Hg-T复合物孵育的时间对检测Hg2+时荧光强度的影响, 考察了1h之内体系荧光强度的变化。实验结果表明与空白值相对比, Hg2+加入形成T-Hg-T复合物后反应初期, 体系的荧光强度增加, 但是随着时间的延长, 体系荧光增加的程度呈下降趋势, 直到15 min后体系的荧光增强值变化不大, 因为确定最佳孵育时间为15 min。

3.4 与其他金属离子比较

在最佳实验条件下, 考察了一些常见金属离子如Pb2+、Cu2+、Fe3+等的在该检测中的响应, 即其条件相同的情况下, 用其他金属离子代替Hg2+进行整个实验。用 (IF-I0) /I0作为参数进行比较, 即体系的荧光强度 (IF) 减去空白样品的荧光 (IF0) 的差值除以空白样品的荧光 (I0) , 当加入相同浓度的其他金属离子后, 与空白值相比, 体系的荧光强度值增加不大, 即 (IF-I0) /I0不大, 几乎可以忽略;当加入相同浓度的Hg2+后, 与空白值相比, 体系的荧光强度值增加很明显, 即 (IF-I0) /I0比较大, 以此证实了本实验建立的基于CNTs建立的荧光法检测Hg2+的方法具有选择性和特异性。

3.5 分析测定

按实验方法, 在优化条件下, 发现体系在波长为579nm处的荧光强度 (IF) 与Hg2+的浓度在0.2μm～0.9μm范围内呈线性关系。线性回归方程为:IF=-18.5+698.9c, 相关系数为0.992 0, 检出限为0.025μm。此外, 用达州洲河水进行了实际样品检测, Hg2+的回收率在97.4%～103.8%之间, 相对标准偏差小于2.3%。

4 结语

本文报道了一种快速、灵敏地检测Hg2+的新方法。与其他金属离子相比, 该检测Hg2+的方法具有很好的选择性, 并且阴阳离子共存物几乎无干扰, 可以用于实际样品的检测。

参考文献

[1] Xue X, Wang F, Liu X.One-step, room temperature, colorimetric detection of mercury (Hg2+) using DNA/nanoparticle conjugates[J].Am Chem Soc, 2008 (130) :3 244～3 245.

[2]Yuan T, Liu Z, Hu L.Label-free supersandwich electrochemilu-minescence assay for detection of sub-nanomolar Hg2+[J].Chem Commun, 2011 (47) :11 951～11 953.

[3]Guo W, Yuan J, Wang E.Oligonucleotide-stabilized Ag nano-clusters as novel fluorescence probes for the highly selective andsensitive detection of the Hg2+ion[J].Chem Commun, 2009 (12) :3 395～3 397.

[4]Liu Z D, Li Y F, Ling J.A localized surface plasmon resonancelight-scattering assay of mercury (II) on the basis of Hg2+-DNA complex induced aggregation of gold nanoparticles[J].Envi-ron Sci Technol, 2009 (43) :5 022～5 027.

[5]Chiang C K, Huang C C, Liu C W.Oligonucleotide-based fluo-rescence probe for sensitive and selective detection of mercury (II) in aqueous solution[J].Anal Chem, 2008 (80) :3 716～3 721.

离子检测 篇5

由于自由汞离子(Ⅱ)在低浓度时不易保持其形态,在此以汞络合平衡的基本原理为基础,计算并讨论了汞在溶液体系中的存在形态,从而获得稳定的`低浓度自由汞离子以及溶液中自由汞离子浓度和总汞浓度之间的关系.通过对汞离子选择电极(Hg-ISE)在类似海水的缓冲溶液体系实验测试及分析,其结果显示在自由汞离子浓度高于10-19 mol/L时,总汞浓度和自由汞浓度仍然保持成一定的线性关系,表明可以通过检测自由汞离子浓度来检测海水中总汞浓度.

作 者：胡卫军 邹绍芳 ALISA Rudnitskaya 王平HU Wei-jun ZOU Shao-fang ALISA Rudnitskaya WANG Ping  作者单位：胡卫军,王平,HU Wei-jun,WANG Ping(浙江大学,生物医学工程与仪器科学学院,生物传感器国家专业实验室生物医学工程教育部重点实验室,杭州,310027)

邹绍芳,ZOU Shao-fang(杭州电子科技大学,自动化学院,生物医学工程与仪器研究所,杭州,310018)

离子检测 篇6

关键词：稀土元素；紫外吸收；四环素；抗生素残留；快速测定；水产品

中图分类号： TS201.6 文献标志码： A 文章编号：1002-1302（2014）07-0299-02

收稿日期：2013-10-25

基金项目：湖南省教育厅科研项目（编号：12C0828）；湖南文理学院博士启动项目（2011）；湖南文理学院生命科学学院省级平台开放项目（编号：SKYPT201202）。

作者简介：贺江（1983—），男，江西萍乡人，博士，讲师，主要从事食品安全与食品生物技术研究。E-mail：hejiang1119@163.com。水产养殖业近年来在我国发展迅速，但抗生素残留问题是影响水产养殖业健康发展的瓶颈因素之一[1]。建立有效的残留检测技术体系是对抗生素残留问题进行有效控制的前提与基础。现有的抗生素残留检测方法主要有2类：一类是基于HPLC等精密仪器的标准检测方法[2-3]，但这类方法所用的仪器设备价格昂贵，也不便于现场操作；另一类是基于微生物抑制[4-5]或酶联免疫反应[6]的简便方法，但是微生物抑制法耗时较长，酶联免疫检测法的关键试剂（抗体）制备较困难。因此，建立简便有效的抗生素残留检测方法成为一项被广泛关注且具有较大现实意义和应用价值的研究工作[7]。因此，本研究选取水产养殖中较常用的四环素为对象，依据稀土元素能够增强四环素紫外吸收强度的原理[8]，结合对鱼肉组织样品前处理方案的探讨，建立一种简便有效、可在现场进行操作的四环素残留检测方法。

1材料与方法

1.1材料与试剂

新鲜的鲫鱼（经标准检测方法测定无四环素残留），购自湖南省常德市某农贸市场；四环素标准品，购自德国Dr公司；99% La2O3，购自江西省赣州市科明锐有色金属材料有限公司；色谱甲醇，购自默克公司；其他试剂均为分析纯；试验用水均为超纯水。

1.2仪器与设备

UV-1750紫外-可见分光光度仪（日本岛津公司），TDL-40B 低速离心机，MTN-2800D氮吹儀，匀浆机，HLB固相萃取小柱，微型比色皿，其他常规玻璃器皿。

1.3方法

1.3.1主要试剂的配制

1.3.1.1四环素标准母液精确称取2 mg四环素，加水完全溶解，定容至100 mL，配制成20 μg/mL四环素母液，置于冰箱保存备用。

1.3.1.2EDTA-McIlvaine缓冲溶液称取一定量的Na2EDTA、Na2HPO4 和柠檬酸，分别配制成0.1、0.2、0.4 mol/L的溶液。按照3 ∶2的体积比混合Na2HPO4和柠檬酸，配制成McIlvaine缓冲液。将0.1 mol/L EDTA溶液与McIlvaine缓冲液按照1 ∶1的体积比混合，配制成EDTA-McIlvaine缓冲溶液（混合后pH值约为4）。

1.3.1.3La3+溶液称取0.163 g La2O3，溶于少量浓HCl中，小心蒸发近干，加水定容至100 mL，配制成 10 mmol/L 储备液，保存于冰箱，使用时稀释至1 mmol/L。

1.3.1.4Tris-HCl缓冲溶液将50 mL 0.1 mol/L Tris溶液和38.5 mL 0.1 mol/L HCl溶液混合，定容至 100 mL，此时pH值约为7.6。

1.3.2稀土离子La3+对四环素紫外吸收特性的影响取2份 1 mL四环素母液分别加入到25 mL容量瓶中，其中一份依次加入2.5 mL 1 mmol/L La3+溶液和2.5 mL Tris-HCl缓冲溶液，再加水定容；另一份则加入2.5 mL Tris-HCl缓冲溶液，再加水定容；室温静置30 min后，在200～450 nm波长范围内进行光谱扫描。

1.3.3四环素浓度与紫外吸收强度的线性相关性取不同量的四环素母液于25 mL容量瓶中，再依次加入2.5 mL 1 mmol/L La3+溶液和2.5 mL Tris-HCl缓冲溶液，最后加水定容，使体系中四环素浓度分别为0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、20、4.0、6.0、8.0、10.0 μg/mL。室温静置30 min后测定紫外吸光度，并分析四环素浓度与紫外吸光度的相关性。

1.3.4鱼肉组织中四环素残留检测过程

1.3.4.1称样提取将新鲜的鲫鱼洗净，去鳞去皮，除去内脏，剔除鱼骨，将鱼肉置于匀浆机内打碎、拌匀，除去绞不碎的物质。称取5.00 g鱼肉组织于15 mL塑料离心管中，加入 4 mL EDTA-McIlvaine缓冲液均质提取，3 000 r/min离心 5 min，取上清液；鱼肉组织继续用缓冲液提取2次，每次提取 3 mL，并将3次提取液合并。

1.3.4.2净化浓缩将提取液以1滴/s的速度通过预先经5 mL甲醇和5 mL水活化的HLB固相萃取小柱，待上清液完全流出后，依次用5 mL水和5 mL 甲醇与水的混合液（体积比为5 ∶95）淋洗；弃去全部流出液，用10 mL甲醇洗脱，并收集洗脱液于洁净干燥的离心管中；最后将洗脱液在40 ℃下用氮吹仪浓缩至干。

1.3.4.3溶解测定于上述离心管中加入1 mL 混合液（VLa3+溶液 ∶VTris-HCl缓冲溶液 ∶V水=1 ∶1 ∶8）溶解，摇匀，于室温下静置反应30 min，测定其吸光度。

nlc202309012238

1.3.5检测方法的灵敏度、准确度和精确度评价

1.3.5.1灵敏度评价将5份空白鱼肉组织（5 g/份）按照“134”所述方法进行处理和吸光度测定，并计算相对标准差，以吸光度为3倍标准差时所对应的四环素残留浓度为方法的检出限。

1.3.5.2准确度评价取3份鱼肉组织（5 g/份），通过添加四环素标准液制备成浓度分别为0.4、0.8、1.2 μg/g模拟样品，静置2 h后，按“1.3.4”节进行處理和测定，并计算加标回收率。

1.3.5.3精确度评价取3份鱼肉组织（5 g/份），通过添加四环素标准液制备成浓度为0.8 μg/g模拟样品，静置2 h后，按“1.3.4”进行处理和计算，并计算变异系数。

2结果与分析

2.1稀土离子La3+对四环素紫外吸收特性的影响

通过对照试验分析了La3+对四环素紫外吸收特性的影响，结果如图1所示。由图1可知，四环素与稀土离子La3+作用后，其紫外吸收特性发生明显改变。一方面最大吸收峰的位置由350 nm移至390～392 nm，并且峰型呈“平台”状；另一方面最大吸收峰处的吸光度明显增大。其原因在于，四环素分子具有一定的共轭体系，其本身在350 nm附近的紫外区有1个弱的吸收带，当它与稀土离子反应形成络合物后，在配位场的作用下，在吸光度增加的同时，其电子迁跃的激发能减弱，吸收带红移到390 nm处。La3+对四环素紫外吸收特性的改变有利于四环素残留定量检测方法的建立，“平台”状峰型有利于提高检测的稳定性；而吸光度的增加则有利于提高检测灵敏度。

2.2四环素浓度与紫外吸收强度的线性相关性

在确定了La3+对四环素紫外吸收特性影响的基础上，试验进一步分析了四环素浓度在0.2～10.0 μg/mL范围内变化时，待测物浓度与吸光度之间的相关性，结果如图2所示。由图2可知，随着检测体系中四环素浓度的增大，其最大吸收峰处的吸光度逐渐增大，对数据作进一步回归分析后发现，二者呈良好的线性关系。说明四环素浓度与紫外吸光度的关系符合“朗伯比尔定律”，该体系可用于四环素残留的定量检测；经计算，最大吸收峰处（390 nm）的摩尔吸光系数（ε）为14 400 L/（mol·cm）。

2.3鱼肉组织中四环素残留浓度的测定效果

实际样品中的残留检测效果除了与最终的测定方法相关外，还与样品的前处理方法密切相关。本研究制备了不同四环素残留浓度的模拟样品，按“1.3.4”所述的样品处理方案处理后进行吸光度测定，将四环素残留浓度与相应吸光度进行回归分析，结果如图3所示。由图3可知，鱼肉组织中四环素残留浓度与样品吸光度也呈良好的相关性，说明可以利用该方法进行四环素残留检测。

2.4检测方法的灵敏度、准确度和精密度评价

按照上述方法，对5份空白鱼肉组织进行测定，其吸光度为0.007 8±0.003 4，以3倍标准差（即0.010 2）带入“2.3”中的回归方程，求得该检测方法的最低检测限为0.095 μg/g。对3份添加浓度分别为0.4、0.8、1.2μg/g模拟样品进行测

定，测得回收率在80%～110%之间，说明该检测方法的准确性良好。对添加浓度为0.8 μg/g的3份模拟样品进行测定，其添加回收率稳定，相对标准差为3.09%，说明该方法精密度较高。

3结论与讨论

利用紫外-可见分光光度法进行定量分析具有操作简便的特点，但是其检测灵敏度通常难以满足药物残留检测的要求。本研究从检测方法本身和配套前处理方案2个方面考虑，以提高检测效果。在检测方法上，通过在检测体系中引入稀土离子La3+，使四环素的紫外吸光度增大，进而提高检测灵敏度。在样品前处理方案方面，通过对提取液进行净化以消除基质干扰，提高检测稳定性；利用空白基质液配置标准物质进而制作标准曲线，以提高检测的准确性；对提取液进行浓缩（配合使用微量比色皿）进一步提高检测的灵敏度。本研究所建立方法的最低检出限为0.095 μg/g，虽然与HPLC、GC等方法的灵敏度仍有较大差距，但低于我国相关法规规定的水产品中四环素最大残留限量（0.1 μg/g）[9]，说明该方法能够满足作为现场初筛（阴性/阳性判别）手段的要求。

参考文献：

[1]朱岗，高会平. 介绍一种新型水产环保型抗菌素——中鱼尼考[J]. 中国水产，2002（10）：85.

[2]袁冬梅，李一婧. 养殖水产品中四环素类抗生素残留的高效液相色谱测定法[J]. 食品工业科技，2008（1）：281，285.

[3]朱世超，钱卓真，吴成业. 水产品中7种大环内酯类抗生素残留量的HPLC-MS/MS测定法[J]. 南方水产科学，2012，8（1）：54-60.

[4]黄晓蓉，郑晶，吴谦，等. 食品中多种抗生素残留的微生物筛检方法研究[J]. 食品科学，2007，28（8）：418-421.

[5]陈树桥，周国勤，陈桂芳，等. 水产品中抗生素药物残留检测平板的制备研究[J]. 江苏农业科学，2006（3）：177-179.

[6]刘智宏，叶妮，郭文林，等. 四环素类药物多残留酶联免疫检测方法[J]. 中国农业科学，2009，42（1）：318-323.

[7]叶兴乾，刘东红，陈健初. 牛奶抗生素残留快速检测技术进展及应用现状[J]. 农业工程学报，2005，21（4）：181-185.

[8]江虹，刘绍璞，胡小莉，等. 稀土与四环素类抗生素络合物的光度法研究[J]. 分析化学，2003，31（10）：1207-1211.

[9]动物性食品中兽药最高残留限量[J]. 中国猪业，2010（8）：10-12.

七种恶性肿瘤血清离子检测水平分析 篇7

1 材料和方法

1.1 研究对象

收集北京大学肿瘤医院2013年8月-9月期间所有住院患者血清离子初始检测结果, 在排除未明确诊断和一些明显影响因素的病例后选择钠离子1 144例、钾离子1 159例、氯离子1 149例、钙离子1 073例、镁离子1 087例、磷1 084例进行分析。同时行6种离子检测的有1 021例, 从中选择例数较多的七种不同恶性肿瘤血清钠、钾、氯、钙、镁、磷的检测结果, 其中胃癌69例、结肠癌49例、直肠癌41例、食管癌34例、肝癌60例、肺癌90例、淋巴瘤147例。

1.2 离子浓度测定方法

采集的静脉血通过日立前处理系统经离心、分杯后进入7600-030全自动化分析仪进行检测。血清中钠离子、钾离子、氯离子的浓度采用离子选择电极法在ISE模块测定;血清中钙离子、镁离子、磷的浓度在自动化分析仪的P模块测定, 血清中钙离子、镁离子的浓度用比色法;血清磷的浓度用紫外终点法。

1.3 统计学分析

数据统计用SPSS 18.0分析软件, 描述性统计值采用均数±标准差 ( ±s) 表示, 差异显著性检验使用t检验, 显著性水平设置为0.05。正常值取人群参考值均值[1,2]。

2 结果

2.1 恶性肿瘤血清离子检测结果与人群正常值比较

恶性肿瘤6种离子检测水平与正常值进行对比, 恶性肿瘤组血清钠离子差异不明显 (t值为0.178, P>0.05) ;血清钾离子、钙离子差异明显 (t值为分别为14.627、31.552, P值均<0.05) , 浓度低于正常值;血清氯离子、镁离子、磷差异明显 (t值为分别为4.160、2.940、6.484, P<0.05) 。从结果可以看出, 血清钠离子血清水平与正常值一致, 钾离子、钙离子浓度低于正常值, 尤其是钙离子, 而血清氯离子、镁离子、磷水平高于正常值, 结果见表1。

(mmol/L, ±s)

2.2 七种恶性肿瘤血清离子结果与正常值比较

不同恶性肿瘤6种离子与正常值比较:乳腺癌血清钠离子、钾离子、氯离子、磷水平升高, 钾离子、钙离子水平降低, 与正常值比较差异显著 (t值分别为6.681、10.057、9.145、21.193、4.264、6.142, P值均<0.05) ;胃癌血清氯离子水平升高, 钙离子水平降低, 差异显著 (t值分别为2.027、10.876, P<0.05) ;结肠癌、肝癌血清钾离子和钙离子水平均降低, 差异明显 (t值分别为3.652、8.576, P<0.05) ;直肠癌、食管癌、肺癌三种肿瘤仅血清钙离子水平降低, 差异显著 (t值分别为7.093、4.377和11.428, P<0.05) ;淋巴瘤钾离子、钙离子水平降低, 磷水平升高, 差异显著 (t值分别为8.980、10.208、4.482, P<0.05) , 见表2。

注:†与正常值比较, P<0.05, 差异明显

3 讨论

离子是体液中重要的组成成分, 是维持机体内环境稳定的一个基本条件。恶性肿瘤由于组织细胞发生异常的分裂和增殖, 导致细胞结构和功能发生了改变, 物质代谢可能发生异常, 产生一些异常的代谢物, 由于体液成分的改变, 会导致内环境失衡, 离子平衡发生紊乱。离子紊乱血清离子的浓度发生了改变, 可能还存在一定的变化趋势。SUSANNA GARNER CUNNINGHAM认为癌症患者由于原发病的病程、治疗、及其并发症, 很容易发生水和电解质平衡失调。几乎任何形式的水、电解质失衡都可能在癌症患者身上发生。王英等对广西恶性肿瘤患者血清微量元素分析和郭林对血清钙离子测定均报道恶性肿瘤患者血清钙离子水平明显低于正常, 并提出适量补充钙和维生素D对肿瘤的预后、健康人肿瘤的预防是否有帮助的设想, 同时郭林还分析了血磷的水平, 并认为血磷与对照组无显著性差异, 低血钙的病人血磷可以升高, 也可以下降, 大多表现为正常, 恶性肿瘤对血磷影响不大;LIPK研究表明, 肺癌患者血清钙明显低下, 饮食补钙可使结肠上皮的增生受到抑制, 补钙还可以降低实验动物的结肠、肝脏、乳腺及食管的癌变力;林琦在对胃癌患者血清维生素D及钙离子水平分析中, 却认为血清钙离子无差异。上述报道都一致认为血清钙对肿瘤来说是一个保护因素[3,4,5,6]。NEWMARK[7]则指出, 钙离子与FA的强结合力推测添加钙离子可缓解FA、FBA对肠黏膜的刺激作用及促癌作用。李琼[8]等在微量元素与恶性肿瘤关系的探讨中报道了血清钙离子、镁离子与正常对照组比较无显著性差异;魏树均[9]则报道恶性肿瘤转移到骨由于溶骨作用可引起高钙血症, 未发生骨转移的恶性肿瘤也能引起高钙血症, 并提出使用降钙素进行治疗。以上这些文献对离子水平的报道不一, 提示恶性肿瘤离子代谢紊乱的复杂性, 可能是恶性肿瘤在不同时期的特征性表现。

本研究6种离子中钙离子也出现与王英、郭林等相似的报道结果, 水平均降低。血清钙离子浓度受到活性维生素D、甲状旁腺素 (PTH) 和降钙素 (CT) 的调节, 靶器官为肾脏、骨骼和小肠。钙离子水平降低的原因: (1) 活性维生素D的低水平、异位激素降钙素分泌导致肾脏、小肠对钙离子吸收减少; (2) 由于钙通道的开放, 细胞内钙离子浓度的增加, 钙离子内流, 形成细胞外低钙。何建林等[10]研究表明钙离子通道与癌细胞的增殖、血管生成、凋亡以及转移均有密切关系。 (3) 近年来国外临床研究表明, 过量钠离子摄入会增加尿中钙离子流失, 导致血液中钙含量的降低[11]。可见, 高钠摄入对血钙水平有一定的影响, 不管是医源性高钙摄入还是饮食中钙摄入过多, 引起了血钙水平减低, 可能高钠是恶性肿瘤的危险因素。 (4) 由于恶性肿瘤引起组织器官功能异常, 导致胃肠道的钙离子吸收减少; (5) 高磷饮食在肠道内可与钙离子结合成钙磷复合物减少钙离子吸收。 (6) 血清镁离子与钙离子均为二价阳离子, 二者相互拮抗, 镁离子的升高引起钙的含量降低。就钙离子水平的分析, 不少报道很早就提出研究钙离子的摄入问题对恶性肿瘤预防及诊治的是否有意义, 这真是一个值得研究和思考的课题。

本研究其他离子主要关注血清钠离子水平。钠离子是细胞外液主要的阳离子, 主要作用是维持细胞外液晶体渗透压的平衡, 其浓度的恒定受到神经体液和内分泌的的调节, 靶器官主要是肾脏。渗透压、体液容量、内分泌、酸碱平衡的改变都会引起钠离子改变。不少报道提到恶性肿瘤因异位ADH分泌引起水钠潴留、化疗引起消化道反应从而导致低钠血症, 低钠是晚期最常见的离子紊乱。本研究血清Na+与正常值比较差异不明显 (P<0.05) , 说明多数癌血清钠离子水平与正常值水平相当, 有的可能会升高, 可能的原因: (1) 与恶性肿瘤细胞糖代谢紊乱引起的低PH值形成及Na+-K+ATP酶的信号转导有关。贾勇全等[12]报道恶性肿瘤糖酵解增强产生了大量的乳酸, 由于这种胞内高酸环境不利于肿瘤细胞的高代谢进行, 通过离子通道肿瘤细胞进行自身调节, 胞内酸性代谢产物增多首先激活Na+/H+交换体, 泵出胞内多余的H+, Na+同时入胞, 过量的Na+激活Na+-K+ATP酶, 从而泵出多余的Na+。RAGHUNA ND等[13,14,15]也发现恶性肿瘤细胞外H+比细胞内高, 恶性肿瘤细胞外PH值为6.5~7.0, 相应的正常细胞外为7.1~7.6, 恶性肿瘤细胞内PH高于细胞外, 但较相应正常细胞内PH低。 (2) 当ADH过多时虽然肾脏对水的重吸收增多, 排泄减少, 但水的摄入也减少, 使血钠水平变化不大。 (3) 医源性钠、食物钠摄入过多, 使血清钠离子保持在正常水平。 (4) 与醛固酮水平有关。恶性肿瘤患者受情绪的影响, 当身体产生一些负面情绪像是焦虑害怕、血压升高时, 会促使交感神经来刺激醛固酮的形成[16], 醛固酮使肾小管钠水重吸收增多, 排除钾离子, 引起水钠潴留。当血液中钠离子浓度过低时, 会促进醛固酮的合成, 以进行钠离子的再吸收作用[17]。其他离子血清钾离子降低, 可能是患者饮食量减少、消化道吸收障碍及肾脏排钾增多的原因引起;氯离子水平胃癌水平升高, 其他无差异, 可能与钠离子相互偶联, 所以与钠离子趋势一致;镁离子水平总的水平升高, 但在不同肿瘤表现无差异;血清磷与血清镁离子类似, 总的水平升高, 但在不同肿瘤处淋巴瘤水平升高, 其他肿瘤无差异, 可能与肿瘤细胞的凋亡有关, 磷从细胞内逸出, 导致血清磷升高。

通过七种恶性肿瘤6种血清离子水平的分析可见, 不同恶性肿瘤血清钙离子水平均出现下降的趋势, 进一步证实钙是恶性肿瘤的保护因素, 多数癌血清钠离子、氯离子水平与正常值水平相当, 而恶性肿瘤血清钾离子水平降低, 应注意钾的补充, 血清镁离子和磷在不同肿瘤表现不一。

摘要：目的 探寻血清离子水平在不同恶性肿瘤中的变化趋势。方法 收集北京大学肿瘤医院2013年8月9月住院患者所有血清离子初始检测结果, 各组离子计算其平均数与标准差, 以人群正常值作为对照进行比较。结果 七种恶性肿瘤血清离子与正常值比较:胃癌血清氯离子水平升高, 钙离子水平降低, 结肠癌、肝癌血清钾离子和钙离子水平均降低, 直肠癌、食管癌、肺癌三种肿瘤仅血清钙离子水平降低, 淋巴瘤血清钾离子和钙离子水平均降低, 血磷水平升高, 上述离子比较差异均显著, P值均<0.05。结论 七种不同恶性肿瘤血清钙离子水平均出现下降的趋势, 进一步证实钙是恶性肿瘤的保护因素;多数癌血清钠离子、氯离子水平与正常值水平相当;而恶性肿瘤血清钾离子水平降低, 应注意钾的补充;血清镁离子和磷在不同肿瘤表现不一。

离子色谱法检测饮用水中硬度变化 篇8

实验原理:

利用各种离子在色谱柱上的保留时间不同将离子分开定性, 以工作站上各个离子色谱峰面积定量, 本实验以阴离子检测为主, 因为水中硬度造成的主要原因是镁离子和钙离子, 而镁、钙离子在水中主要以硫酸盐和氯化物形式存在才能造成长期硬度, 所以本实验重点检测硫酸盐和氯离子的变化进而说明水中硬度的变化。

仪器设备与试剂:

离子色谱仪:ICS8600青岛轩汇。

玻璃砂心漏斗:青岛轩汇。

容量瓶等玻璃器皿;阴离子混标准使用液。

实验步骤:

1. 样品采集

以一次性采样瓶在新区选择多处采水点进行采样, 采集时水样要充满容器, 并用密封条封好, 置于4℃冰箱内保存。 (本次实验共选择采样点位16个, 每个点位采样2瓶共采集样品32个。)

2. 样品前处理

配制标准使用液, 测试仪器稳定性合格后进样, 保留标准样品色谱图备定量使用。

3. 分析

将采集来的样品一瓶直接上机检测阴离子含量, 另一瓶加热煮沸后凉至常温再进行检测。

色谱工作条件如下:

基线:30;电流:60;流速:1.0毫升/分钟;进样量:100μl。

4. 标准使用液谱图示例

上图从左至右分别为:氟离子、氯离子、硝酸根离子、硫酸根离子

5. 实验数据表与实验结果

实验结论:

根据实验结果我们可以得出以下结论:

1.由于受采样容器的直接影响, 本实验的各个采样点取水量均不超过1L, 因此在最后计算实验结果时会发现数据变化值较小, 一般为几毫克升范围内。但是我们从表1还是可以很清楚地发现同一水样从自来水到沸水中阴离子, 特别是硫酸根离子的变化最为明显。

2.对自来水和沸水的硬度进行了常规检测证明沸水比自来水平均硬度值从210下降到了120, 同时对应阴离子特别是强酸根离子的减少, 说明自来水在煮沸的过程中硬度有着明显的变化。

3.本实验采用玻璃材质的容器作为煮沸器皿, 由于玻璃材质对氟和酸根离子吸附更强, 因些相对于金属材质的容器而言建议如想减少水中的硬度值应采用玻璃材质器皿盛放或蒸煮。玻璃材质中存在较多键合离子尤其易与硫酸根离子和钙离子键合, 从而形成析出盐, 如水垢般存在于器壁之上, 不易再形成水溶离子, 因此可以长期放置或长期煮沸。

参考文献

[1]《国家环境保护实用工作手册》下册, 中国环境科学出版社, 主编, 赵英民, 2011年11月.

离子检测 篇9

随着人们对生态环境保护意识的提高, 为了防止水土流失, 保护河床资源, 禁止随意开采河砂, 使得河砂供应日趋紧张。目前珠三角地区各混凝土生产企业在大多数生产中选择使用水洗海砂、混合砂或机制砂做细骨料。我们知道, 氯离子是引发钢筋锈蚀的主要原因, 未做净化处理的海砂氯离子含量较高, 用其拌制混凝土, 混凝土氯离子含量较高, 会导致钢筋混凝土内部钢筋锈蚀, 混凝土膨胀, 从而导致工程服役寿命大大缩短[1]。这已在日本、台湾和我国宁波、福建等地出现的“海砂屋”事件中得以见证。因此, 建筑工程混凝土中应严禁使用未净化的海砂, 各企业应规范混凝土生产行为, 加强混凝土质量管理, 加强对生产用砂的氯离子含量监控, 加大对生产材料的质量抽检, 确保混凝土质量。

作为监管部门, 应积极采用科学有效快速的检测手段加强对混凝土质量的监管。目前我国现行标准已对砂、混凝土拌合物水溶性氯离子含量检测方法已有明确的规定, 但是不便于现场快速监测监管。为此, 在2012年6月, 我们依据《混凝土质量控制标准》GB50164-2011要求和《水运工程混凝土试验规程》JTJ270-98中的7.18的试验方法, 选购了某进口仪器作为现场快速检测砂、混凝土拌合物水溶性氯离子含量的监测仪器。

该仪器是利用电位法的原理, 向银电极施加电压, 从而产生随氯离子浓度变化而变化的电流, 通过测试这种电流的变化来测定氯离子的浓度[2]。仪器使用时需要先用已知浓度的两种的氯离子溶液进行标定, 找到其对应的电流大小, 然后根据二者的对应关系, 通过测试电流的大小反算出氯离子的浓度。

针对该仪器, 我们通过对仪器检测结果准确度方面, 作了砂的氯离子含量及混凝土拌合物水溶性氯离子含量比较试验和现场应用试验, 试验表明, 该仪器方便、快捷、较为准确, 作为一种现场有效的监测砂及混凝土拌合物水溶性氯离子含量的快速方法, 是可行的。

2 测试砂中氯离子浓度

根据仪器原理, 对砂样氯离子含量检测时, 通过已知的砂样和水的质量, 来确定砂的氯离子含量。

我们从24个不同企业的料场抽取24个砂样品, 各样均匀后缩分两份, 一份用仪器现场测试, 另一份带回试验室依据《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》JGJ52-2006标准规定的滴定法测试, 两种方法进行比对分析, 测试结果见表1[3]。

从表1和图1可以看出, 仪器在现场测试的砂样浓度与试验室滴定法测试的浓度比较接近, 最大相差值为1号样品为0.006%, 分析原因, 主要是砂样品的氯离子含量的离散性比较大, 另外还有仪器自身的测试误差, 比如受电极老化等影响。因此, 对于各混凝土生产企业来讲利用该仪器可以对原料砂的氯离子含量进行有效的动态监控。

3 测试混凝土拌合物中水溶性氯离子含量

该仪器较为突出的一个特点, 就是可以直接检测混凝土拌合物中水溶性氯离子含量。它是基于拌合物溶液中的氯离子浓度的检测, 计算出混凝土拌合物中水溶性氯离子含量。通过对混凝土拌合物的挤压;特制滤芯的过滤 (以此排除相应的化学反应干扰) , 分离出拌合物滤液。通过测试滤液氯离子浓度的测值计算出水溶性氯离子含量。

2013年6月, 我们参加了由中国建筑科学研究院有限公司发起, 广州建设工程质量安全检测中心有限公司组织的仪器法快速测试混凝土拌合物中水溶性氯离子的测试。

组织者配制了四组已计算出混凝土氯离子理论含量的混凝土拌合物, 通过所选用的A、B、C、D、E五款国内外测氯仪, 对该4组湿拌混凝土样品进行检测, 通过测值的比较来验证仪器法检测混凝土拌合物水溶性氯离子含量的可靠性。其中, A为本文所述进口仪器, 比较测试结果如表2[4]。

从表2和图2可以看出, 该仪器相较于其它几款仪器, 在检测混凝土拌合物水溶性氯离子中, 其测试值与理论值偏差较小, 其最大偏差为-23.3%, 而其它仪器中最大偏差达153.8%。同时, 该仪器的测试值较于理论值比较, 基本低于理论值。究其原因, 一是因为理论值是计算混凝土各原材料的氯离子含量得出的总量, 而电位法仅仅是测试混凝土拌合物中水溶性的氯离子含量。二是因为该仪器的具体测试方法是从取样的一小罐混凝土中分离出一部分的水溶液, 来测试水溶液的浓度, 这个分离的方法使得还有一部分的氯离子残留在剩余的混凝土中。三是在混凝土的拌合物中, 氯离子一部分因参与了化学反应生成不溶物, 一部分被生成的大分子络合物包裹, 而剩余的氯离子才可能以离子状态存在于水溶液中, 从而使得理论值偏高。

4 结论

⑴该仪器在测试砂的氯离子含量中较为准确, 且测试方法方便、快捷, 适于混凝土生产企业用于原材料来样监测。

⑵该仪器在测试混凝土拌合物中水溶性的氯离子中, 相较于其它种类的氯离子快速测定仪表现出一定的优越性, 误差相对较小。但是电位法测试的仅仅是溶液浓度, 因此, 在测试过程中, 在保证测试基本需求的情况下应该尽可能地保证该溶液浓度能真正代表混凝土拌合中水溶性氯离子浓度。

⑶电位法比较敏感, 相对于复杂状态的混凝土拌合物来说, 该测试方法受干扰因素较多, 因此会产生一定的测试误差。

参考文献

[1]史才军.等.混凝土中氯离子迁移的试验和计算方法综评.中国土木工程学会2006混凝土工程耐久性研究和应用研讨会.

[2]C-6型氯离子测定仪使用说明书.

[3]徐鹏等.电极电流法在检测砂的氯离子含量中的应用.广东土木与建筑, 2013 (1) .

锂离子混合动力电池检测系统的研究 篇10

关键词：三级分布式结构,锂离子电池,检测系统

(一) 国内外现状及其目的、意义

目前, 丰田等公司的混合动力汽车电池采用的都是镍氢电池, 这种电池一方面价格较高、不能外插式充电;另一方面, 由于材料的影响其存储电量大小受到了限制, 导致其电池续航能力不足。而锂电池具有电压高、充放电寿命长、成本低、快速充电、自放电率低、工作温度范围宽等优点, 已成为绝大多数汽车和零部件企业的首选和主攻方向。相比于镍氢电池, 混合电动汽车采用锂电池可使得电池组的重量下降40%～50%, 体积减少20%～30%, 能源效率也有一定程度提高;同时车用锂电池的成本将下降到镍氢电池的2/3。锂电池由于其出色的性能, 已成为混合动力汽车领域研究与应用的热点。在混合动力汽车中, 锂离子电池大多成组使用, 因此对电池组的性能进行检测和评价, 并提出优化改进, 具有非常重要的意义。

国外电池组检测设备研究起步较早, 技术也相对成熟, 代表有美国必测公司、Abin仪器公司和MACCRO公司, 以及德国Digatron集团。国内20世纪90年代初也开始了电池化成检测设备的研究和开发, 哈尔滨理工大学、哈工大、广州电科所、北京有色金属研究总院等单位都对进口的化成检测设备进行了仿制、国产化和改进。电池检测经历人工检测、单机单通道自动检测、单机多通道检测与多机分布式全自动自能检测四个阶段。现在主流的电池检测设备多采用分布式结构设计, 根据具体应用的不同, 分别采用两级和三级集散式控制结构。

(1) 两级分布式结构

两级分布式结构大多应用在中小型检测柜和实验室检测设备上。如美国必测公司生产的MSD-970就是小型检测设备的代表, 该设备主控制器选用功能很强的HP系列嵌入式计算机, 而分控制器则采用8位单片机负责每个通道的管理。采用该结构的设备往往具有发热量低、采样精度高、运行可靠等优点, 但由于显示界面和主控器运算能力的限制, 电池性能分析方面的信息 (如充放电、-△V等动态曲线) 不能够被充分显示。为解决这个问题国内外厂商都将原有设备的主控器由嵌入式计算机改为运算能力更强和显示界面更丰富的PC机, 如美国MACCOR公司生产的4300系列。但是这种改造并没对系统做出结构性的改进, 只能适应于室内检测, 并不具便携性。

(2) 三级分布式结构

三级分布式结构是单机多通道检测设备的扩展, 它将两级系统中主控器的部分功能上移到上位机PC, 在上位机上建立一个综合测试实验平台, 典型的三级分布式结构的检测设备有美国Abin公司的BT2000和德国Digatron生产的UBT等。三级分布式结构较两级式结构而言更加有利于集中控制与管理, 也便于检测结果的分析比对, 非常符合规模化生产。

(二) 研究内容、方法和技术路线 (包括工艺流程)

本项目主要是采用三级分布式结构对锂离子混合动力汽车电池进行检测, 检测系统主要由电源部分、检测电路、充放电回路组成, 可对锂电池组的单个电压、组电压、温度、电流、内阻等参数进行测量, 其电路图如下图所示, 由于大部分混合动力汽车使用近100个锂电池构成的动力电池组。在此类系统中, 通信量较大, 可采用CAN总线或者I2C总线与上位机进行通信。

(1) 电源部分

锂离子动力电池是20世纪开发成功的新型高能电池。这种电池的负极是金属锂, 正极用Mn O2, SOCL2, (CFx) n等。20世纪70年代进入实用化。因其具有能量高、电池电压高、工作温度范围宽、贮存寿命长等优点, 已广泛应用于军事和民用小型电器中。其主要特点是单体电池工作电压高, 是镍镉电池, 镍氢电池的3倍, 铅酸电池的近2倍, 这也是锂离子动力电池比能量高的一个重要原因。因此组成相同电压的动力电池组时, 锂离子动力电池使用的串联数目会大大少于铅酸电池和镍氢电池。如果动力电池中单体电池数量越多, 电池组中单体电池的一致性要求就越高, 寿命就越不好做, 在实际使用过程中电池组有问题分析后, 一般是其中一、两个单体电池出问题然后导致整组电池出现问题, 因此不难理解为什么48V的铅酸电池比36V的铅酸电池反馈要高, 从这个角度上讲锂电更适合动力电池的使用。例如36V的锂电只需要10个单体, 而36V铅酸电池需要18个单体电池, 即3只12V的电池组, 而每只12V的铅酸电池有六个单格即六个单体电池组成。

电源部分采用是线性恒流源和开关恒流源, 线性电流源实现简单, 但提供功率较小, 开关恒流源是利用PWM调节方式, 产生较高频率, 适用于大功率电路, 对两种电源进行比较。可以根据实际情况采用各部分适合的检测方法来进行。

(2) 检测电路

锂离子电池能量密度高、工作电压高、无记忆效应、自放电率低, 因此成为目前便携式电子产品的理想电源。但是, 由于锂离子电池固有的特性, 必须防止过充、过放、过温以提高它的安全性和使用寿命。于是对于锂电池的检测受到越来越多的重视。该文利用具有自主知识产权的SOC芯片ATJ2085作为主控芯片 (MCU) 设计兼容USB的便携式设备锂电池的检测系统。该设计方法简单易行, 成本低, 易于在便携式电子产品中实现。近年来, 便携式电子技术的迅猛发展促进了电池技术的更新换代。锂离子电池由于其具有高能量密度、长寿命、低自放电率、无污染等特性, 迅速成为市场的主流电池产品。为了防止电池出现过充电或过放电状态、保证电池的安全性能和避免出现电池特性恶化现象, 必须在锂离子电池组中安装保护电路。同时要锂电池能够稳定可靠的为设备提供能量, 对于电池的智能检测与监控是必须考虑的环节。锂电池供电是现代便携式设备最合适的供电方案, 但其充放电安全性不如镍铬电池、镍氢电池及普通一次性干电池的传统电源。如果充放电方法不对, 将会导致锂电池发生安全问题, 甚至爆炸, 故锂电池有必要加入监控电路以实时监控充放电过程。本文主要针对锂电池的外围检测系统, 设计方案以微处理器作为各种功能控制的核心, 除了对锂离子电池组提供过充、过放、过流保护外, 还可有效的对锂离子电池组内各单节锂电的充、放电提供平衡保护、能够实时检测出电池所处状态并对锂电池进行保护。

检测电路部分需要对每个锂电池、整个电池组电压、电流、温度及内阻进行测量, 因此需要进A/D转换输入到单片机进行测量, 选择具备A/D转换接口的单片机构建检测电路系统。温度的检测使用DS18b20数字温度传感器进行测量, 同时因为单片机一般测量的是电压量, 对电流的测量需增加霍尔传感器转换为电压量进行测量。

(3) CAN总线、上位机程序及其他电路

CAN总线需实现多个单片机与计算机之间的通信, 计算机可采集测量的温度、电压、电流等物理量, 在数据通信的过程中需要考虑通信隔离的问题, 防止对测量量的干扰, 初步采用光隔离的方法。另外需完成充放电、内阻测量等其他电路的构建。

(4) 软件程序

需完成单片机部分程序的编写, 以及计算机部分界面程序的编写两大部分。

(三) 预期成果

本文所预期的成果是最终形成锂离子混合动力电池检测系统的模块或仿真平台。并实现的电源部分功能, 实现大功率输出, 多路电压输出。单个电池电压测量、电池组电压测量、电流测量。单片机之间通过CAN总线与计算机的通行。采用CAN总线对多个锂电池组成的电池组的物理量进行测量, 可简化电路系统。采用计算机采集测量的物理量, 利于对电池组物理量进行观察, 方便对电池性能进行评价。

参考文献

[1]郑敏信, 齐铂金, 吴红杰, 张华辉.混合动力客车锂离子动力电池管理系统[J].高技术通讯, 2008, (02) .