双电极法水中碳酸氢根和碳酸根现场快速检测仪器.pdf

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1、双电极法水中碳酸氢根和碳酸根现场快速检测仪器赵学亮。等双电极法水中碳酸氢根和碳酸根现场快速检测仪器RapidFieldDetectorBasedonDoubleElectrodeMethodforBicarbonateandCarbonateinWater赵学麦1姣馅2李康1馥光华1(中国地质调查局水文地质环境地质调查中心国土资源部地质环境监测技术重点实验室1，河北保定071051；国家地质实验测试中心2，北京100037)摘要：针对水文地质调查中碳酸氢根和碳酸根难以现场检测的问题，研制了水中碳酸氢根和碳酸根快速检测仪器。介绍了双电极法检测碳酸氢根和碳酸根的原

2、理和方法，阐述了碳酸氢根和碳酸根现场快速检测仪器的硬件和软件设计方法，并对现场测试流程进行了详细说明。室内和野外试验证明，该仪器工作稳定、检出限低、快速和稳定性高，相对误差低于10％，具有广泛的应用前景。关键词：水文地质调查气候变化二氧化碳碳酸氢根碳酸根双电极法水样分析检测仪器中圈分类号：TP274；TH86文献标志码：ADOI：10．16086／j．enki．issnl000-0380．201607024Abstract：Forh”bogeolo舀calinvestigation-aimingatthediglcultyofdetectingBicarbon

3、ateandCarbonateonsite-therapiddetectorforBicarbonateandtheCarbonateinwaterisdeveloped．TheprincipleandmethodofdetectingtheBicarbonateandtheCarbonatebased0ndoubleelectrodemethoda托introduced，andthedesignofh8Idwareandsoftwareoftherapidfielddeicerisdescribed-andthetestingprocessonsiteise

4、xplainedindetail．Theindoorandoutdoorexperimentsprovethatthedetectorisopera．sstablywithlowdetectionlimit。therelativeerrori8lessn砌10％；ithasbroadapplicationprospects．Keywords：HydrogeologicalinvestigationClimatechangeCarbondioxideBicarbonateCarbonateDoubleelectrodemethodAnalysisofwaters

5、amplesDetector0引言碳酸氢根和碳酸根是现代水文地质调查水样全分析必测指标。测定地层水中碳酸氢根和碳酸根有助于了解地层水的化学成分、所处的地球化学环境、地下水的起源、地下水的分布和演化规律。在应对全球气候变化的工程中，碳酸氢根和碳酸根能够直接标志岩溶和水对二氧化碳的碳汇量，能够指示地层深部储存的二氧化碳的运移分布状况和二氧化碳对储盖层的突破情况，确保储存工程的安全。目前，对碳酸氢根和碳酸根的测量主要采用化学滴定法，但化学滴定法的滴定终点难以把握，操作流程十分繁琐，需要专业人员才能完成；同时，水溶液中存在的其他阴离子也容易给测量带来较大的误差；更重要

6、的是，滴定法一般在试验室完成，从样品的采集、保存、运输到完成测量往往需要至少2个月的时间，最终的测量结果已不能真实反映水样中碳酸氢根和碳酸根国土赍洱部公益性行业科研专项基金资助项目(编号：201411083)。修改稿收到日期：2015—10—06。第一作者赵学亮(1982一)，男，2008年毕业于河北农业大学智能化检测与自动控制技术专业，获硕士学位，工程师；主要从事水质检测方法和仪表方向的研究。的含量。因此，急需一种能够在现场快速完成碳酸氢根和碳酸根测量的检测仪器。本文采用双电极法，以MSP430F5438处理器为核心，构成低功耗、高灵敏度检测电路，形成了一套

7、小型智能化碳酸氢根和碳酸根快速检测仪器。同时，给出了碳酸氢根和碳酸根定量计算和温度补偿方法，详细介绍了碳野外现场检测流程，并在室内试验验证的基础上，依托中国地质调查项目进行了野外实地应用验证。1双电极测量方法水中游离的二氧化碳、碳酸氢根和碳酸根存在离解平衡n。2]：C02+H20导H2C03(1)H2C03≠H++HC03-(2)HCO；≠H++co；一(3)结合碳酸的一级离解平衡常数K和二级离解平衡常数％：lFr、．1=哿HCO=矗虹HC03-篱c嘉o；㈩一[：，]一c，一[]一[一]、‘t7K：咩祟掣(5)如21面石丁o，’96PROCESSAUTOMAT

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