电导率法（精选11篇）
电导率法 篇1
醋酸作为一种重要的有机化工原料, 广泛应用于轻工纺织业、医疗药物、工业染料、香料、化肥农药等行业。而这些行业在生产过程不可避免地会产生不同浓度醋酸废液, 如果不进行及时有效的处理, 会造成排放管道的严重腐蚀、受纳水体的污染, 增加生产成本;在处理过程中, 及时对废液的处理程度进行测定, 即对废液中醋酸的浓度进行测定, 是处理过程中的关键步骤, 有助于及时调节处理反应设备的运行情况, 节约处理成本。
电导率法测定醋酸废液浓度即利用电导率测定仪, 测定醋酸溶液的电导率, 进而求出溶液的摩尔电导率, 最后根据摩尔电导率与醋酸溶液浓度的关系曲线求得溶液浓度。目前生产的工业用电导率仪稳定性好、工作可靠, 有一定的测量精度、环境适应能力强、抗干扰能力强, 具有模拟量输出、数字通讯、上下限报警和控制功能等, 故采用电导率法测定醋酸废液浓度, 可以稳定、准确、连续地反应废液的处理浓度。
1 电导率法测定醋酸废液浓度的原理
弱电解质溶液的电导率随浓度变化不明显, 因为浓度增加, 溶液电离度减小, 离子总数目变化不大, 故不能直接用电导率判断溶液浓度。当浓度降低时, 粒子之间相互作用减弱, 正、负离子迁移速率加快, 溶液的摩尔电导率必定升高。但不同的电解质, 摩尔电导率随浓度降低而升高的程度也大不相同。当浓度降低到一定程度后, 强电解质的摩尔电导率接近为一定值, 而弱电解质的值仍在继续变化。由于醋酸废液是AB型弱电解质溶液, 故只有已经电离的醋酸分子才能进行电量的传递。在无限稀释的醋酸废液中可以认为弱电解质已全部电离, 溶液的无限稀释摩尔电导可以认为是醋酸根离子和氢离子的无限稀释摩尔电导率之和。一般情况下, AB型弱电解质在溶液中的电离到到平衡时, 电离平衡常数与溶液的原始浓度c和电离度α有如下关系。, 其中, 由于在温度一定时为定值, 故由此式可确定溶液摩尔电导率与浓度间的关系。
2 测定步骤
2.1 打开恒温水域的加热开关;打开数字控温仪的电源开关, 令其处于工作状态, 设定温度25℃。
2.2 取一只标签上标有KCl的20m L移液管, 并用此移液管量取40m L0.02mol/L的KCl溶液, 并将其置于一洁净的电导池管中。将电导池管放入恒温槽中, 用蒸馏水小心清洗铂黑电极2~3次后, 将铂黑电极放入电导池管中, 使得液面超过电极上黑色标线1cm~2cm。
2.3 打开DDS-11A电导率仪电源开关, 令校准旋钮逆时针旋转至底, 温度系数的档位置于2%/℃, 按下仪器面板上19.99ms对应的按钮, 开始测定溶液的电导率, 待仪器显示数值恒定不变5min后, 记录数值。
2.4 取一只标签上标有CH3COOH的20m L移液管, 并用此移液管量取40m L0.1019mol/L的CH3COOH溶液, 并将其置于一洁净的电导池管中。将电导池管放入恒温槽中, 用0.1019mol/L的CH3COOH溶液小心润洗铂黑电极2~3次后, 将铂黑电极放入该电导池管中, 使得液面超过电极上黑色标线1cm~2cm。
2.5 按下仪器面板上1999μs对应的按钮, 电导仪的其余按钮设置如步骤3, 开始测定溶液的电导率, 待仪器显示数值恒定不变5min后, 记录数值。将铂黑电极提离溶液液面数秒后, 再轻放入溶液中, 待仪器显示数值恒定不变5min后, 记录数值。
2.6 用标签上标有CH3COOH的20m L移液管, 从4中电导池中移取20m L溶液, 倒入废液缸, 再用标签上标有H2O的20m L移液管, 量取20m LH2O置于前述电导池中。重复步骤5重复步骤6两次, 测定完毕。
3 实验结果
由上图可知醋酸废液的摩尔电导率与废液浓度的平方根满足图中曲线关系, 在工业上即用电导率测定仪测定醋酸废液电导率后, 利用该曲线, 求得相应的溶液浓度, 进而判断出醋酸废液的处理程度, 并及时对处理工艺做出调整。
参考文献
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电导率法 篇2
孔伟1，赵芯舫2
本文在《中国测试》2013年第39卷第6期页码：20-23
（1.乌海职业技术学院，内蒙古 乌海 016000； 2.北京海湾联纵安全科技有限公司，北京 100024）
摘要：为研究氧化钇稳定氧化锆（YSZ）电解质材料与La1-xMxNiO3（M=Ca、Sr、Mg）电极材料界面反应物的电输运特性，采用二端法测试样品直流电导率和交流电导率。结果表明：样品的直流电导率、交流电导率均随温度的升高而增加，交流电导率在低频区基本不变，在高频区随频率增大而增大，解释了电极的电输运性能，综合比较掺杂Ca的样品性能比较优良。
关键词：电解质物理学；电输运特性；固相反应法；频率
中图分类号：O657.13；O646.5；TM911.4；TM930.12文献标志码：A文章编号：1674-5124（2013）06-0020-04
Testing and research conductivities of electrolyte and the electrode interface products KONG Wei1，ZHAO Xin-fang2
（1.Wuhai Vocational and Technical College，Wuhai 016000，China；
2.Beijing Gulf Link Zone Security Technology Co.，Ltd.，Beijing 100024，China）
2种植物相对电导率测定方法比较 篇3
关键词：相对电导率；抽气法；浸泡法
中图分类号： Q945.78 文献标志码： A 文章编号：1002-1302（2014）07-0311-02
收稿日期：2013-11-13
基金项目：河南省重点攻关项目（编号：122102310277）。
作者简介：徐新娟（1979—），女，河南漯河人，硕士，实验师，主要从事植物生理学研究。E-mail：xinjuan_xu@163.com。逆境胁迫下，植物细胞膜透性会发生改变，可以通过测定细胞渗透在溶液中的电解质来判断膜受伤害的程度，进而了解植物的受害程度，因而相对电导率是衡量植物抗性的一个重要指标，对电导率的测定在植物抗寒、抗旱、耐盐碱研究中被广泛应用[1-3]。在研究试验中，采用一种准确有效的方法测定植物叶片的相对电导率显得尤为重要。传统试验方法中采用抽气法进行材料处理，时间虽短，但由于抽气装置容积的限制，在大批量材料试验时需要重复多次进行，过于费时费力。浸泡法可以同时处理大批材料，且操作简便，但在浸泡时间上仍存在争议。因此，本研究比较5种植物在抽气法和浸泡法2种处理方法与不同时间处理下叶片相对电导率测定结果的差异，以期为实践中植物叶片相对电导率的最佳测定提供参考。
1材料与方法
1.1试验材料
试验材料为爬山虎、棉花、玉米、大豆和法国梧桐这5种植物的功能叶，均取自河南科技学院试验田。
1.2试验设计
相对电导率的测定参照李合生的方法[4]，并略作改动。先用自来水冲洗叶片，除去表面污物后再用去离子水冲洗 1～2次，用干净纱布吸干叶片表面水分，然后用打孔器打取叶圆片（避开主叶脉），每组随机取20个，放入加有10 mL去离子水的小燒杯中。抽气法中设置4个抽气时间：8、15、20、30 min；浸泡法中设置7个时间：1、2、4、6、8、12、24 h。抽气和浸泡结束后分别测定溶液电导率，记为R1；然后将小烧杯放入沸水浴加热10 min，放至室温后再测定溶液电导率，记为R2。相对电导率= R1/R2×100%。
1.3数据分析
所有数据均为测定平均值，数据采用SAS 9.0 进行统计分析，LSD法多重比较。
2结果与分析
2.1不同抽气时间对叶片相对电导率测定结果的影响
从表1可以看出，抽气时间对相对电导率的测定结果有显著的影响。5种植物相对电导率的最大值均在15 min或 20 min 出现。显著性分析表明，除棉花外，其余4种植物在不同抽气时间下测定的结果差异显著，其中玉米、大豆和法国梧桐均在抽气15 min时达到最大值，爬山虎则在抽气 20 min 时最高，达34.16%，显著高于其他3个时间处理。这可能是植物种类的个体差异所致。抽气30 min时数值下降，表明抽气时间过长会对测定结果起到相反的效果。
3小结
2种测定相对电导率的处理方法中，抽气法材料处理时间较短但操作复杂，浸泡法延长了时间，但避免了仪器操作误差，且操作方便简单，适合大批量样品的测定。在处理时间上，抽气法可选择15 min和20 min，浸泡时间则不同植物有所差异，但一般在4 h之上，其中玉米、大豆和法国梧桐这3种植物的最佳时间选择为24 h。因此，实践中应根据材料种类和数量选择合适的方法和时间，在大批量材料处理时浸泡法则更具优势。另外，在今后的研究中有必要扩大样本数量，进一步丰富试验结果，验证其在现实操作中的应用可行性。
参考文献：
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溶剂萃取法制备高电导率聚苯胺 篇4
大量文献表明,增大分子量是提高PANI电导率的有效途径之一。降低合成温度是目前为止制备高分子量PANI的最常用方法,然而大部分研究人员都是在很低的温度(-20～40℃)下才合成得到了电导率有明显提高的PANI。因此,从实际生产的角度出发,降低合成温度并不是提高PANI电导率的理想方法。相比于低温合成,溶剂萃取是一种更为简便有效的提高PANI平均分子量的方法。利用有机溶剂萃取,PANI中的大量低分子量组分可以被除去,这使得PANI的平均分子量增大,其宏观电导率被有效提高。虽然溶剂萃取法已经得到一些研究人员,如Chen[4]、Rangarajan[5]的注意,然而就作者所知,该课题至今未见系统研究。此外,溶剂萃取法还可以解决目前大多数制备方法不能得到高电导率PANI粉末的局限,对解决PANI的实际应用具有一定的意义。
本方法尝试以多种有机溶剂萃取PANI,通过相关性能表征分析,系统研究了溶剂萃取对PANI分子量的影响及其对提高电导率的作用。
1实验部分
1.1试剂
苯胺(ANI)、过硫酸铵(APS)、丙酮、四氢呋喃(THF)和二甲基甲酰胺(DMF)等均为西安化学试剂厂分析纯试剂,甲烷磺酸(MSA)为国药集团分析纯试剂。ANI使用前加锌粉二次蒸馏。
1.2PANI的合成
将46.6g(0.5mol)新蒸馏的ANI溶于500mL盐酸(1mol/L),放入冰水浴中使其降温至—5℃。将114g(0.5mol)APS溶于350ml盐酸(1mol/L),滴入上述ANI溶液,反应体系保持恒定搅拌,并使反应温度保持在—5℃。2h左右将APS溶液滴完,继续搅拌4h后停止反应。反应产物抽滤,用去离子水洗至滤液无色,所得滤饼在0.1mol/L氨水中浸泡1h,抽滤,以去离子水洗涤至中性,真空烘箱中50℃下干燥10h,即得本征态PANI粉末。
1.3有机溶剂萃取PANI
将3g本征态PANI加入25mL丙酮,超声振荡0.5h,布氏漏斗抽滤,滤饼以上述萃取方法再重复萃取3次,所得样品在50℃真空烘箱中干燥至恒重后即得丙酮萃取PANI。萃取前后PANI的质量比值即为丙酮萃取产物的质量保持率。本方法还采用THF和THF与DMF的混合溶剂(体积比1∶1)进行了上述萃取过程,并分别计算了萃取产物的质量保持率。
1.4PANI的掺杂
将3g萃取所得本征态PANI与1.91g MSA和20mL去离子水混合均匀,超声振荡0.5h,30℃红外干燥箱中干燥至表面无水,再于真空烘箱50℃下烘干10h,即得MSA掺杂PANI。
1.5分析测试方法
取2g掺杂态PANI粉末,在室温、压力为10MPa的条件下,保压3min压制成直径为30mm的试样,用四探针法测定PANI的电导率(SZ-85型数字式四探针测试仪,苏州电讯仪器厂)。采用KBr压片法,在400～4000cm-1范围内测试样品的FT-IR光谱(1760型红外光谱仪,Perkin-Elmer公司)。EB的特性粘数在浓硫酸为溶剂,25℃下以乌氏黏度计测得。以DMF为溶剂,在200～800nm范围内测试样品的UV-vis光谱(UV-210A型分光光度计,Aglient公司)。利用X射线衍射法在2θ=0～90°,Cu Ka射线,500kV,180mA条件下测定PANI的结晶情况(MAX-2400型X射线衍射仪,理学公司)。
2结果与讨论
2.1溶剂萃取对PANI电导率的提高作用
有机溶剂萃取可以除去PANI中的低分子量组分,从而有效地提高PANI的电导率,萃取产物的电导率与溶剂对PANI的溶解度成正比。表1为不同溶剂萃取所得本征态PANI的特性粘数、质量保持率及其MSA掺杂产物的电导率。
由表可知,有机溶剂萃取后,萃取产物质量保持率降低,特性粘数增大,表明PANI中的低分子量组分被去除掉,PANI的平均分子量增大。很明显萃取溶剂对PANI的溶解度越大,其萃取产物的质量保持率越低,特性粘数即平均分子量越大。THF与DMF混合溶剂对PANI的溶解度最大,其萃取产物的质量保持率仅为89.5%,由于分子量太高,该萃取产物甚至不能溶于浓硫酸,无法测得特性粘数。另一方面,很多文献均表明PANI的分子量决定了其电导率的大小。众所周知,载流子主要通过跃迁[6]在PANI分子链间传导,其较弱的传导能力是阻碍载流子在PANI中自由流动的主要瓶颈。PANI的分子量具有多分散性,大量低分子量组分的存在使得载流子需要通过更多的链间传导才能在PANI内实现自由传导,是PANI电导率较低的主要原因。因此当PANI平均分子量增大时,其所含高分子量组分增多,导电体系所含的分子链数量减少,分子链之间的结构不连续程度减小,PANI的宏观电导率增大。由表1可知,THF和DMF混合溶剂萃取产物的分子量最大,经MSA掺杂后的电导率也最高,达到21.3S/cm,较未萃取前提高了近两倍。
2.2溶剂萃取对PANI分子结构的影响
FT-IR(图1)分析表明,有机溶剂萃取不会改变PANI的分子结构。根据相关文献[7],本征态PANI的红外谱图在1600cm-1、1500cm-1、1300cm-1和800cm-1左右有4个特征吸收峰。本方法萃取所得本征态PANI的FT-IR谱图与相关文献报道一致,其中位于1591cm-1和1482cm-1的吸收峰分别对应于PANI分子链上的醌式和苯式特征结构振动峰,位于1298cm-1和815cm-1的吸收峰分别为苯环面内和面外的C-H振动吸收。由图1可知,不同有机溶剂萃取后PANI的FT-IR光谱与未萃取前几乎完全相同,表明溶剂萃取不会对PANI的分子结构产生影响。此外,根据相关文献[8],FT-IR光谱中醌式吸收峰和苯式吸收峰的强度比即为该PANI的氧化态值。本方法萃取前后所有PANI的苯式振动峰和醌式振动峰的强度比没有发生变化,说明有机溶剂萃取不会对PANI的氧化态造成影响。
虽然溶剂萃取不会改变PANI的分子结构,但UV-vis光谱(图2)测定结果表明,萃取使PANI的电子共轭结构发生变化,从而导致其UV-vis吸收峰位置发生移动。由图2可知,本征态PANI样品的UV-vis图谱含有两个特征吸收峰,其中位于320nm的吸收峰为苯环的π-π*跃迁峰,位于630nm的吸收峰对应于醌环到苯环的跃迁吸收[9]。经有机溶剂萃取后PANI的UV-vis图谱与萃取前基本相同,但UV-vis吸收峰发生蓝移,表明经过这两种溶剂萃取后PANI的π电子共轭程度有所下降。该现象是因为萃取后PANI中低分子量组分大幅减少,而高分子量组分由于刚性更大更难以有序排列,从而使得PANI的π电子共轭程度下降。经极性较小的丙酮萃取后,PANI的UV-vis图谱没有明显变化,而THF和THF与DMF混合溶剂萃取所得PANI的UV-vis吸收峰都发生了明显蓝移,蓝移程度与萃取产物的分子量一致,即THF与DMF混合溶剂萃取产物的分子量最大,UV-vis吸收峰的蓝移程度最大,表明其π电子共轭程度最低。
2.3溶剂萃取后PANI结晶性能的改变
溶剂萃取使PANI的共轭程度降低,这也导致PANI的结晶度大幅下降。图3是本征态PANI和THF与DMF混合溶液萃取所得本征态PANI的XRD图谱。在该图中,两个PANI样品都包含3个衍射峰,其中位于2θ=15.2°和2θ=20.5°的2个衍射峰为PANI的特征结晶峰,位于2θ=24.0°的衍射峰为PANI的非晶峰[10]。溶剂萃取后PANI的XRD图谱中位于2θ=20.5°的非晶衍射峰强度大幅增加,几乎将位于2θ=15.2°和2θ=24.0°的两个结晶峰完全掩盖。PANI的结晶度通过下式计算[11]:
K = S / S0×100%(1)
式中,S为结晶峰的面积,S0为所有衍射峰的面积总和。由此可计算出本征态PANI和THF与DMF混合溶液萃取所得本征态PANI的结晶度分别为67.4%和46.6%,表明溶剂萃取使PANI的结晶度大幅降低。
3结论
有机溶剂萃取可以去除掉PANI中的低分子量组分,从而使PANI的平均分子量提高,溶剂对PANI的溶解度决定了萃取后PANI平均分子量的大小。溶剂萃取不会使PANI的分子结构发生改变,但萃取后PANI的π电子共轭程度下降。XRD测定结果表明,溶剂萃取后PANI的结晶度大幅下降。由于萃取使低分子量组分大幅减少,PANI分子的链间不连续性降低,因此萃取使PANI的电导率有效提高,其中THF和DMF混合溶剂萃取产物经MSA掺杂后的电导率达到21.3S/cm,较未萃取前提高了近两倍。
摘要：分别以丙酮、四氢呋喃(THF)以及THF与二甲基甲酰胺(DMF)混合溶剂对聚苯胺(PANI)进行萃取。萃取使PANI的平均分子量增大,增大程度与溶剂对PANI的溶解度成正比。电导率测定结果表明,萃取使PANI的电导率有效提高,其中THF与DMF混合溶剂萃取产物的电导率较未萃取前提高了近3倍。光谱测定结果表明,3种溶剂萃取都不会改变PANI的分子结构,但萃取后PANI的π电子共轭程度降低。结晶度测定结果表明,萃取使PANI的结晶度大幅下降。
关键词：聚苯胺,电导率,分子量,萃取
参考文献
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电导率法 篇5
非均匀半导体电导率和霍耳系数测量方法研究
应用电动力学理论,提出了一种测量非均匀半导体电导率和霍耳系数的.方法,论述了这种方法依据的原理和计算公式,以及用此方法测量的步骤,并举例说明.结果表明:该方法所得结果与文献给出的实验结果相符,也与用其它方法测量结果一致.
作 者：张浩波 ZHANG Hao-bo 作者单位：重庆广播电视大学,重庆,400052 刊 名：西南师范大学学报（自然科学版） ISTIC PKU英文刊名：JOURNAL OF SOUTHWEST CHINA NORMAL UNIVERSITY(NATURAL SCIENCE EDITION) 年，卷(期)： 32(6) 分类号：O472 关键词：电导率 霍尔系数 非均匀半导体 测量电导率法 篇6
关键词： 扎龙湿地；重金属；化学性质；电导率；相关分析；主成分分析
中图分类号： X833 文献标志码： A
文章编号：1002-1302（2015）08-0333-03
扎龙湿地位于黑龙江省西部松嫩平原乌裕尔河下游，地理坐标为123°47′～124°37′E、46°52′～47°32′N。1992年，拉姆萨尔公约（Ramsar Convention） 将扎龙列为国际重要湿地，是亚洲十大湿地之一，在世界珍稀水禽保护和繁育中占有极其重要地位 [1]。随着经济迅速发展，人类活动的频繁等原因造成了这一地区重金属污染加剧。重金属是当今环境重要的污染物，具有难降解、易积累等特点，对环境的污染毒性最显著的重金属有Cu、Fe、Zn、Mn、Pb、Cd、Co、Cr、Ni、As等 [2-3]。据资料显示，重金属含量是反映土壤环境健康状况的重要参数之一，且成为环境领域的主要研究方向 [4-5]，重金属的总量预示着相应地区的潜在生态风险性。研究表明，土壤的理化性质与重金属密切相关 [6]，因此可以通过分析重金属含量来反映土壤理化性质的变化并对潜在威胁进行评估 [7-11]。本研究以扎龙湿地的土壤为研究对象，利用相关性分析和主成分分析，探讨土壤中重金属对土壤化学性质及电导率的影响，为今后扎龙湿地土壤的监测与保护提供试验依据。
1 材料与方法
1 1 土壤样品的采集与制备
供试土壤采自地理坐标为123°47′～124°37′E、46°52′～47°32′N，位于黑龙江省扎龙自然保护区内，采样前要详细了解采样地区的土壤类型、污染情况和地形等因素，并采用GPS定位技术，在扎龙自然保护区内选取10个采样区域并划分为若干个采样单元定点取样。为了保证土壤样本具有代表性，每个采样单元按照“S”形设定10个点进行布点采样。采样按等量、多点、随机混合原则进行。每个采样点的取土深度和宽度在0～15 cm，采样的混合土壤按四分法进行取舍至1 kg左右，土壤采集后放入带有标签的封口袋，带回实验室进行自然风干、研磨并过2 mm筛，烘干保存。如图1所示，采样区域的顺序依次为1～10，土壤类型为水底淤泥 [12]。
1 2 重金属含量的测定
选取混合均匀的10个土壤样品各0 5 g加入到Labtech 电热消解仪ED36的消解管中，加入盐酸10 mL，插入到消解孔内，在95 ℃下加热30 min，加入5 0 mL HNO3 ∶ H2O=1 ∶ 1的硝酸，盖上带管塞，在95 ℃回流10 min，取下冷却后再次加入2 5 mL 浓硝酸，盖上管塞，放回到消解孔中，在95 ℃回流 30 min。如果没被完全氧化，重复加入浓硝酸，直到氧化完全，将样品蒸发至5 mL，关闭消解仪，冷却30 min后加入 1 0 mL H2O 、1 5 mL H2O2；开启消解仪，继续加热到95 ℃后再次加入1 0 mL H2O2 直到起泡退尽为止。消解液通过电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）测定Cu、Fe、Zn、Mn、Pb、Cd、Co等7种重金属的含量 [13-15]。
1 3 土壤化学性质及电导率的测定
1 3 1 pH值的测定 称取过2 mm孔径筛的风干样品各10 g于50 mL烧杯中，加去除CO2的水25 mL（土液比为1∶ 2 5），用搅拌器搅拌1 min，使土粒充分分散，放置30 min后用pHS-25雷磁pH值计进行测定 [16]。
1 3 2 K+、Na+的测定 K+、Na+的测定直接用火焰光度法（GB 7866—1987《森林土壤交换性钾和钠的测定》） [17]。对于配制好的K+、Na+标准系列混合溶液，以最大浓度定为火焰光度计上检流计的满度，然后从稀到浓依次进行测定，记录检流计读数，以检流计读数为纵坐标、K+和Na+浓度为横坐标，绘制工作曲线。用1 mol/L乙酸铵溶液处理土壤的浸出液，直接在FP640火焰光度计上测定K+和Na+，记录检流计读数，然后从工作曲线上查得待测液的K+和Na+的浓度。
1 3 3 Ca 2+、Mg 2+的测定 Ca 2+、Mg 2+的测定直接用原子吸收分光光度法（GB7865-1987《森林土壤交换性钙和镁的测定》） [18]。吸取1 mol/L乙酸铵溶液处理土壤的浸出液20 00 mL于25 mL容量瓶中，加30 g/L氯化锶溶液2 5 mL，用1 mol/L乙酸铵溶液定容。定容后的溶液直接在选定工作条件的原子吸收分光光度计上，于422 7 nm（Ca 2+）、285 2 nm（Mg 2+）波长处测定吸光度。在成批样品测定过程中，按一定时间间隔用标准溶液校正仪器。先用标准系列溶液在相同条件下测定吸收值，绘制浓度-吸收值工作曲线。根据待测液中Ca 2+、Mg 2+的吸收值，分别在工作曲线上查得Ca 2+、Mg 2+的质量浓度。
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1 3 4 电导率（EC）测定 称取过2 mm孔径筛的风干样品各20 g于250 mL干燥三角瓶中，加入蒸馏水100 mL，振荡5 min后，过滤于干燥三角瓶中，吸取土壤浸出液30 mL，放在50 mL的小烧杯中，在温度为25 ℃下利用DDS-307的雷磁电导仪进行测定 [19]。
1 4 数据处理
通过SPSS 17 0统计软件进行相关性、主成分分析 [20]。
2 结果与讨论
2 1 土壤样品中重金属含量、化学性质指标、电导率测定结果
从表1、表2可以看出，扎龙湿地土壤中Fe的含量最高，Cd的含量最低。说明了Fe在碱性土壤中易被沉淀且利用率不高，因为Fe元素只有呈有效态时，才能被植物所利用。另外，土壤中的Cd远远没有达到产生污染危害的水平，一方面说明土壤对Cd有较强的固定和容纳能力，另一方面说明生活排污和化肥农药的流失在本地区得到了有效的控制。
在化学性质方面，土壤的pH值大于7，这说明扎龙湿地的土壤呈碱性，这与北方气候干燥及曝晒天气有关，导致土壤水分蒸发量暴增、盐分聚集，使其成为了盐碱地。样本1和样本9电导率偏大，说明这2个地区较其他地区的含盐量高。Mg 2+在叶绿素的形成中起着十分重要的作用，试验表明，该区域土壤的Mg 2+含量总体偏低，预示着植物的光合作用受到影响。
2 2 重金属含量与土壤性质指标之间的相关分析
由表3可以看出，土壤重金属含量与化学性质指标及电导率之间存在着不同程度的相关性，有的相关性达到了极显著的水平。如Fe 、Co、 Cr与K+含量之间的相关系数分别达到了-0 866、-0 771、-0 850。Pb与pH值、Cr与Ca 2+、Fe与Na+，Co与Na+之间的相关性显著。除此之外，各种重金属含量之间也存在不同程度的相关性，有的达到了极显著的正相关，如Cu与Fe、Co与Cr、Fe与Co、Fe与Cr、Mn与Co之间相关系数分别达到0 832、0844、0 956、0 816、0 859。这说明了重金属元素之间具有协同作用。为了消除重金属之间的互相影响，需正确确定重金属与土壤性质之间的关系，本研究利用主成分分析重金属对土壤化学性质及电导率的影响。
如表4所示，根据特征值大于1，提取了重金属的2个主成分F1和F2。它们的特征值之和为6 613，积累贡献率达到了82 660%，基本上反映了8种重金属的全部信息，故可用主成分F1和F2代表重金属的含量进行讨论。由表5载荷矩阵可看出，第1主成分F1主要代表了Cu、Fe、Mn、Co、Cr、Zn等重金属，第2主成分F2则主要代表了Cd和Pb。
作为新的变量指标F1和F2是互不相关的综合变量，可以通过研究这2个变量与各种理化指标间的相关性来研究重金属离子与理化指标之间的相关性。利用相关分析计算主成分与理化指标之间的相关系数，结果如表6所示。
由表6可以看出，主成分F1和F2之间不具有相关性，说明这2个主成分是互相独立的，不存在相互影响。EC、Ca 2+、Mg 2+和主成分F1有明显的正相关，而K+、Na+与主成分F1具有明显的负相关性。在pH值方面，F1与pH值只有0 139的相关系数，可认为F1对pH值无影响。Cu、Fe、Mn、Cr、Co、Zn的含量升高会导致EC和Ca 2+指标的上升，而会使Na+、K+指标下降，这主要是因为土壤盐分中的氯离子能与重金属形成稳定的络合物，从而使土壤中的重金属由固态向土壤溶液迁移，然而大量的Na+、K+、Ca 2+等阳离子也可以通过离子交换作用将可交换态的重金属置换到土壤溶液中来，从而导致阳离子发生变化。F2主要和pH值相关，和其他指标关系不明显。可说明Pb、Cd的含量在很大程度上影响土壤中pH值的变化，其原因是Pb、Cd在发生氧化、还原、吸附、抑制和拮抗作用时，导致土壤有机质、阳离子交换量和黏粒的含量发生变化从而使得pH值发生改变。
3 结论
根据相关性分析可知，重金属含量与化学性质及电导率之间存在不同程度的相关性。其中Fe、Co、Cd、K+之间存在极显著的负相关；Fe、Co与Na+存在显著的负相关；Pb与pH值、Fe与EC、Co与EC、Cu与Ca 2+、Co与Ca 2+、Cr与Ca 2+之间存在显著正相关。由于重金属含量之间彼此存在且互相影响，使得重金属与理化性质之间的相关系数存在着重叠，造成这种相关系数不能真实反映重金属对理化性质的影响，因此需要利用主成分分析消除重金属之间的彼此影响。根据主成分分析可知，第1主成分体现了Cu、Fe、Mn、Cr、Co、Zn的作用，它们含量升高会导致EC和Ca 2+指标的上升，使Na+、K+指标下降，而对pH值几乎无影响；第2主成分主要体现了Pb和Cd的作用，它主要影响土壤中pH值的变化。
通过本研究可知，土壤中的重金属含量会直接影响到土壤性质，这意味着土壤中重金属含量的增加会导致湿地生态环境的变化，存在一定的恶化风险。今后在对扎龙湖泊湿地污染治理中，应对沉积物中存在一定潜在生态风险的重金属威胁有足够的重视，采取适当的方法对这种威胁予以消除或者降低，如在农业种植中要努力控制化肥和农药的流失、加强对排污的监测等。
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电导率法 篇7
关键词：黑火药,硝酸钾含量,电导率法
黑火药是我国古代的四大发明之一,是人类历史上出现的最早的火药,也是现代炸药的前身。它是由硝酸钾、硫磺和木炭三种原料按一定比例制成的混合火药。长期流传的简易配方为“一硝二黄三木炭”,就是16两为1斤的一斤(500g)硝酸钾,二两(62g)硫磺和三两(93g)木炭。基本与现代黑火药的常用配比KNO3:S:C=75%:10%:15%相符。用于烟花爆竹行业中的黑火药称为民用黑火药。民用黑火药分为四个品号,1~3号为颗粒状,4号为粉末状,常用来当作发射药、引燃药等,使用量大,范围广。各组分的配比应符合表1所示。
黑火药中各组分含量的测定,我们通常采用的方法是GJB1047-2004黑火药试验方法。其中对于硝酸钾含量的测定是利用黑火药中硝酸钾易溶于水,而硫磺和木炭水溶性差的特点,通过水的提取,过滤,从而实现硝酸钾与硫磺、木炭的分离,然后蒸发,烘干,称重,最后通过计算,得到硝酸钾的含量。该方法步骤繁琐,耗时较长(一次实验最少需要7小时),且准确度受过滤、蒸发、烘干等环节因素影响。为此,本研究采用新的方法进行测定。该方法较快速准确、试验操作简单且影响因素少。
1 测定方法设计
电导率是测定溶液中离子多少的一种指标。测定溶液的电导率是间接地表示溶液浓度的最简便的方法。当溶液浓度升高时,溶液中离子增加,导电能力增强,溶液的电导率值升高;当溶液浓度降低时,溶液中离子减少,导电能力减弱,溶液的电导率值下降。通过测定硝酸钾溶液的电导率,根据电导率和浓度之间的关系,得出硝酸钾的含量。
2 实验
2.1 试剂与仪器
试剂:二苯胺硫酸溶液(0.2%),硝酸钾固体试剂(A.R.)
仪器:DDS-11A电导率仪(上海日岛科学仪器有限公司),SHZ-D(Ⅲ)循环水式真空泵(河南巩义市予华仪器有限责任公司),AL204分析天平(梅特勒-托利多)
2.2 实验方法
将一定量的黑火药加水溶解、过滤(分离出木炭和硫磺),提取含有硝酸钾的水溶液并稀释到一定体积,在一定温度下测定其电导率,换算成硝酸钾含量。
2.3 实验步骤
(1)绘制标准曲线。配置不同质量分数硝酸钾溶液,在相同的测试温度下,采用电导率仪测定溶液的电导率,并且绘制电导率--硝酸钾质量百分数曲线图。
(2)测定硝酸钾含量。称取研磨后(粉状黑火药无需研磨)的试样0.2±0.0003g,放入烧杯内,然后用热水溶解、过滤、洗涤到容量瓶中,洗至不含硝酸根为止(用二苯胺硫酸溶液检查时不呈现蓝色)。待滤液冷却后稀释至250m L。
倒出约40m L滤液于烧杯内,将电导电极浸入,严格控制滤液温度与绘制标准曲线时温度一致,待读数稳定后记录电导率值。
查标准曲线后计算结果。
硝酸钾质量百分数(X)按1式计算:
式中:A-查标准曲线得出的硝酸钾质量百分数;
W-测得的黑火药水分质量百分数。
(3)水分的测定。称取黑火药10g,精确至0.0002g,置于洗净烘干的称量瓶内,放入烘箱中,取下瓶盖,在100±2℃的温度下30min,盖上瓶盖后取出,置于干燥器内冷却30min后,称量,直至恒重。
水分质量百分数(X)按式(2)计算:
式中:m1-烘干前试料与称量瓶的质量,g;
m2-烘干后试料与称量瓶的质量,g;
m-试料的质量,g。
3 实验结果
3.1 标准曲线
在室温24℃下,进行实验,实验结果如图1所示。
3.2 水分含量(如表2)
3.3 硝酸钾的含量(如表3)
通过查图,即可知道硝酸钾的质量分数为74.92%
通过计算,即可知道硝酸钾的质量分数为75.52%。根据黑火药性能指标,可以判断该黑火药硝酸钾含量符合标准要求。
4 结束语
(1)采用该方法,简便快捷,只需要测定黑火药水分和黑火药的电导率即可通过标准曲线计算出黑火药中硝酸钾的含量。
(2)采用该方法,影响的因素少,准确度高,重现性好。
参考文献
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电导率法 篇8
关键词：STM32,直接电导率,TOC
1 前言
当前制药、半导体等行业生产中,对纯水、去离子水中TOC(总有机碳)的含量要求越来越严格,需要实时对水中的TOC进行检测,因此需要一款TOC分析仪能够对生产用水进行在线检测,本文主要介绍一款直接电导率法的TOC分析仪的设计,能够满足当前制药、半导体等行业生产中对纯水及去离子水中TOC的在线检测。
2 系统原理
通过步进电机带动蠕动泵的转动,将测试样品采集到系统管路中,通过三通接头将进样水溶液一分为二,一路通过一段延长水路直接流过一个电极传感器进行测量,所得浓度值为IC(无机碳)的浓度;另外一路要经过氧化反应器的充分氧化,将水中所含的有机碳氧化成二氧化碳(作为一种导电离子存在),再流过另一个电极传感器进行测量,所得浓度值为TC(总碳)的浓度,TC与IC的差值即为TOC的浓度:TOC=TC–IC
系统原理如图1所示。
3 硬件设计
整个系统在硬件上分为:电源模块、主控模块、TOC检测模块、信号控制模块、温度采集模块、显示模块、存储模块等几个部分。
电源模块为整个系统提供电源,采用开关电源和变压器结合的供电方式,开关电源输出的电源直接为紫外灯、报警信号及步进电机驱动器提供电源;变压器输出的电源主要为电路板提供电源,变压器输出电源经过AC-DC转换成直流电源后,再经过线性稳压源给对应元器件供电,电路板的数字电路与模拟电路分割开来,数字地与模拟地进行单点连接,减小数字电路对模拟电路的干扰。
主控模块为整个硬件系统的控制处理模块,MCU采用意法半导体的STM32系列单片机,此单片机为ARM Cortex-M3内核的32位单片机,运行速度快,外部资源丰富,功能强大,是当前电子行业中的主流芯片。
TOC检测模块为系统的核心模块,由一片信号发生芯片产生频率可变的正弦波激励信号,作为电极传感器的驱动信号,电极传感器出来的信号经过滤波后,由有效值电路进行计算,转换成对应的直流电压,由ADC芯片转换成数字信号交给MCU进行计算。电极的激励信号采用频率可变的正弦波信号,比矩形波信号受到电极传感器容性部分的影响更小,波形不易发生形变,并且随着电极传感器中溶液导电率的增大,可以增大激励信号的频率,从而减轻电极传感器的极化现象,可以增强测试的准确性,同时也可以延长电极传感器的使用寿命。
信号控制模块主要是控制紫外灯、报警信号及步进电机控制信号,三种信号均采用隔离电路进行控制。
温度采集模块,用于实时监测传感器的温度并根据温度对信号值进行补偿。温度传感器采用线性好、电阻值稳定的三线制PT100温度传感器,采用桥式电路进行温度测量,能够将PT100的线阻造成的误差降到最低。
显示模块采用TFT彩色液晶屏进行显示,采用MCU内部自带的FSMC模块与液晶屏进行并口操作,速度快,操作简便,软件上采用GUI模块,便于显示界面的设计。
存储模块包括参数存储模块及数据存储模块,参数存储模块用于保存仪器设置的参数信息,而数据存储模块用于保存仪器检测的数据,数据格式经过特殊处理,只能导出不能导入,且不能进行修改,防止检测数据被伪造。
4 软件设计
本系统采用意法半导体官方提供的MCU固件函数库V3.50,该函数库是一个固件函数包,它由程序、数据结构和宏组成,包括了微控制器所有外设的性能特征。通过使用本固件函数库,避免开发人员对每一个函数都要从底层写起,大大减少了开发周期,并且增强开发人员编程的标准化,增强了程序的可读性,有利于程序后期的维护。
显示界面采用UCGUI方式来开发,UCGUI是一种嵌入式系统应用中的图形支持系统。它设计用于为任何使用LCD图形显示的应用提供高效的独立于处理器及LCD控制器的图形用户接口,它适用于单任务和多任务系统环境,并适用于任意LCD控制器和CPU下任何尺寸的显示。它是模块化的设计架构,由不同的模块中的不同层组成,由一个LCD驱动层来包含所有对LCD的具体图形操作。
1为进样口;2、3为氧化反应装置;4为电极传感器;5为蠕动泵;6为IC的延长水路
在完成UCGUI在STM32芯片上的移植后,就是各驱动模块设计,包括使用STM32的FSMC功能实现TFT屏显示;使用AD芯片对电极传感器和温度传感器电压信号进行转换及处理;使用GPIO口配合驱动电路控制紫外灯、报警信号输出及步进电机驱动器信号。
5 结语
本文介绍的直接电导法TOC分析仪适用于检测制药工业中纯化水、注射用水和去离子水中总有机碳的浓度,可以在线检测制药工业的治水系统、半导体工业的超纯水制备系统和晶片工业过程、电厂去离子水制备过程等,也可用于半导体行业、电厂、科研单位、实验室等超纯水TOC的检测。
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基于电导增量法MPPT仿真研究 篇9
在光伏发电系统中,光伏电池的利用率除了与光伏电池的内部特性有关外,还受使用环境诸如辐照度、负载和温度等因素的影响。在不同的外界条件下,光伏电池可运行在不同且唯一的最大功率点(Maximum Power Point,简称MPP)上。为了最大限度提高光伏电池输出功率和工作效率,降低光伏电池成本,对系统进行最大功率点跟踪(Maximum Power Point Tracking,简称MPPT)[1]。尤其是在外界环境情况发生变化时,快速跟踪到太阳能电池板的最大功率点的控制方法与技术的研究就显得尤为重要[2,3]。本文使用Matlab/Simulink,建立了光伏电池阵列的仿真模型,并将其仿真结果与实际电池阵列的测量结果进行验证比较,同时对基于Boost电路的电导增量法的光伏发电系统进行仿真,并对其跟踪效率进行计算分析。
1 光伏电池阵列特性分析
太阳能光伏电池通过半导体材料的光伏效应来产生电能,电池组件的特性随光照辐射强度和电池温度的变化而变化,其输出电流—电压数学模型可表示为[4]:
式(1)中,Iph为光生电流(A),光伏电池单体数量级为10-4A;Io为PN结反向饱和电流(A);Rs为串联电阻,阻值很小,一般小于1Ω;Rsh为旁漏电阻,阻值比较高,一般数量级为KΩ;A为二极管品质因子;K为波耳兹曼常数(K=1.38×10-23J/K);T为绝对温度(K),T=t+273.15;q为单位电荷数(q=1.6×10-19C)。
设在某光照条件下,光伏电池的开路电压和短路电流分别为Uoc和Isc,将式(1)简化为[5]:
其中,Sref和Tref分别为标准参考光照强度和标准参考面板温度,一般取1000W/m2,25℃;Uoc和Isc分别为开路电压和短路电流,Um和Im分别为最大功率点电压和电流;α为电流变化温度系数,单位为A/℃;β为电压变化温度系数,单位为V/℃;Rs为串联电阻。对于晶体硅及多晶硅太阳电池,其实测值为α=0.00121Isc,β=0.005Voc;Rs阻值很小,一般小于1Ω[6]。
本文是基于晶澳太阳能公司的光伏电池组件JAMG-6-60-250/SI建立光伏电池模型,其相关参数为Uoc=37.92V,Isc=8.62A,Um=30.96V,Im=8.97A,Pm=250W,电流温度系数=+0.040%/℃,电压温度系数=-0.300%/℃。将电流温度系数和电压温度系数通过单位换算成α=0.00366A/℃,β=0.11157 V/℃,RS取0.05Ω。
其实际的功率P、光照幅值S和面板温度T随时间t的变化曲线如图一所示,图中所显示的数据曲线其实是15块串联的光伏电池组件的数据。
下面利用Matlab软件对上述工程用数学模型进行仿真分析,其仿真模型如图二所示。
其中,PV模块如图三所示。
光伏阵列特性仿真分析如下:
(1)模拟温度为T=25℃,光照强度分别为600W/m2、800W/m2、1000W/m2的环境,得到光伏电池的I-V、P-V特性曲线,如图四所示。
由图四(a)可知,模拟温度为T=25℃时,光照强度不同时,输出曲线是不同的。光照强度的变化对短路电流的影响比较大,光照强度的增加会引起短路电流的大量增加,然而只会使开路电压有少量增加。由图四(b)可知,随着光照强度的增加,最大功率点的位置有所升高,光伏电池的输出功率也随着光照强度的增加而增加,所以光照强度是影响光伏电池输出功率大小的重要因素,仿真曲线显示的光伏电池特性与图一显示的实际光伏电池特性相吻合。
(2)模拟光照强度为1000W/m2,组件面板温度依次为10℃、25℃、50℃的环境,得到光伏电池I-V、P-V特性曲线如图五所示。
由图五(a)可知,标准的光照强度下,温度不同,输出曲线也是不同的。环境温度的升高会引起短路电流的增加,但是短路电流增加的幅度很小。同时,开路电压对温度的变化很敏感,温度的升高会使开路电压降低很多。由图五(b)可知,温度升高时,电流少量增加,但是电压大量降低,最终导致输出功率降低。因此,组件面板温度是影响MPP输出的另一个至关重要的因素。通过上述分析同样可知:图五所显示的特性曲线与图一所示的实际各参数的变化情况相吻合。证明此光伏电池仿真模型是正确的、可行的,可以作为研究光伏电池的有效工具,为光伏发电最大功率跟踪系统的研究和算法的实现奠定了基础。
2 电导增量法的研究
分析光伏电池的输出特性曲线可知,其具有很强的非线性,在特定的外界条件下总存在一个最大功率点。MPPT实质上是一个动态自寻优过程,通过控制策略实时检测当前情况下光伏电池的输出功率。采用一定的控制算法预测当前工况下阵列可能的最大功率输出,通过改变当前阻抗来满足最大功率输出的要求[7]。
目前,常用的最大功率点跟踪算法有电导增量法、扰动观察法、恒电压控制法、短路电流法、模糊控制法和人工神经网络法等。本文采用的是电导增量法,该方法具有很好的跟踪效果,控制稳定度高,当外部环境参数变化时,系统能平稳地追踪其变化,且与光伏电池的特性及参数无关[8,9]。采用导纳增量法进行最大功率跟踪时并无原理性误差,是一个比较理想的MPPT跟踪方法。电导增量法控制流程和其仿真模型分别如图六和图七所示[10]。
3 基于电导增量法的MPPT仿真研究
目前,最大功率点跟踪控制策略有很多种。本文采用Boost电路结构调整组建成电导增量法MPPT光伏发电系统的仿真模型,如图八所示。电感L值为50e-6H,电容C1值为1000e-6F、C2值为100e-6F,负载电阻R值为40Ω。在仿真模型中,PV模块模拟的对象还是晶澳太阳能公司的JAMG-6-60-250/SI光伏电池组件。并采用ode23tb算法,绝对误差允许范围可自动调节,从0秒开始仿真,仿真时间设为0.5秒,MPPT控制模块的采样周期取为0.0005秒。
图九所示为在太阳能电池组件面板温度T=30℃、光照强度R=800W/m2时,采用电导增量算法仿真的光伏发电系统光伏组件的输出电压和负载两端得到的电压的仿真波形对比图。
图十所示是在太阳能电池组件面板温度T=30℃、光照强度R=800W/m2时,采用电导增量算法仿真的光伏发电系统光伏组件的输出功率和负载得到的功率仿真波形对比图。
从对比上可以看出,在开始的一段时间里系统的振荡较大,之后系统趋于稳定。光伏发电系统能够在最短时间对MPP并对其进行跟踪,跟踪耗时约为0.024S。
在电池组件面板温度T=30℃、光照强度R=800W/m2的情况下,其相应的输出功率约为35.7331W,负载得到的功率约为36.5051W,跟踪精度达到97.89%。
4 结束语
本文利用Matlab搭建光伏电池阵列模型,将其仿真实验结果与实际情况相比较,验证了此光伏电池阵列模型的正确性。再通过Boost电路连接组建成基于电导增量法MPPT光伏发电系统的仿真模型,结果表明该仿真系统能较好地完成对最大功率点跟踪的工作,效率为97.89%,但在稳态特性方面存在较大的振荡,有待进一步改进。本文在模型搭建中,仿真模块都是分别封装的,可根据工程的实际需求进行改装与替换。
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电导法测定无核葡萄的抗寒性 篇10
1 材料与方法
1.1 材料
选取火焰无核、红宝石无核2个品种的一年生休眠枝条, 按照统一标准采取后在各处理温度下储藏待用。
1.2 方法
不同葡萄品种枝条剪成40 cm左右的茎段, 先用自来水冲洗干净, 纱布擦干后, 将各葡萄品种供试枝条分成5组, 用报纸包好, 做好标记后放入-4℃冰箱中保存待用。随机取1组, 在室温下测定各葡萄品种枝条的相对电解质渗出率作为对照 (CK) 。其余4组分别放入不同温度冰箱中, 进行不同温度处理。在所要求温度环境中保持10h, 然后测定不同葡萄品种枝条的相对电解质渗出率。本试验共设4℃、0℃、-20℃、-40℃四个处理, 以20℃处理为对照 (CK) 。
将不同温度处理后的不同葡萄品种枝条用蒸馏水冲洗2遍, 之后再用双重蒸馏水冲洗2遍, 用洁净的滤纸吸净枝条表面水分, 用无菌消毒的剪刀将枝条剪成0.2 cm左右的小段, 混合均匀, 称1.000 g, 放入锥形瓶中, 每个品种3个重复, 加入双重蒸馏水20 m L, 混合均匀, 真空抽气20 min后放入振荡器中振荡1 h, 室温下浸提10 h, 摇匀后用EC-215型电导仪测出初电导值, 作为该品种枝条经低温处理后的电解质渗出量。然后用于净的塑料薄膜封口, 将锥形瓶置于沸水浴中煮20 min, 取出后自然冷却至室温, 再测出终电导值, 作为该品种枝条原生质膜完全破坏后的电解质渗出量。电解质渗出率 (%) =初电导值/终电导值×100%。
1.3 数据处理
试验所得数据采用Excel和DPS软件进行处理和方差分析。
2 结果与分析
2.1 不同无核葡萄品种在各温度处理下的电解质渗出率
2.1.1 火焰无核在各温度处理下的电解质渗出率
由表1可知, 火焰无核在各个温度处理下的电解质渗出率不同, 由高到低依次是79.2407、71.1128、43.3501、36.2391、33.8358。-40℃、-20℃和0℃分别与4℃、20℃两个处理相比差异性极显著, 4℃、20℃两个温度处理之间差异不显著。由此说明:20℃、4℃2个温度处理对火焰无核这一品种的影响差别不大, 从0℃开始, 以下低温对火焰无核这一品种的伤害比较明显, 葡萄枝条的细胞受到不同程度的破坏。
2.1.2 红宝石无核在各温度处理下的电解质渗出率
由表2可知, 红宝石无核在各个温度处理下的电解质渗出率不同, 由高到低依次是77.3734、71.4311、37.7601、37.3435、32.4180。-40℃、-20℃2个处理分别与其他处理之间差异性极显著;0℃分别于与-40℃、-20℃、20℃3个处理之间均极显著, 与4℃两个处理之间差异性不显著;4℃分别与-40℃、-20℃之间差异性极显著, 与20℃处理之间差异性显著, 与0℃处理之间差异性不显著;20℃与4℃两个处理之间差异性显著, 与其他各处理之间都极显著。
3 结语
很多研究发现, 植物刚接受到低温胁迫时, 植物自身会调节体内的生理生化反应, 提高自身的抗寒能力, 以达到适应环境温度变化的目的, 从而降低环境温度对植物的伤害。也就是说植物受到轻度低温伤害之后, 抗寒力会增强。王文举等认为:电解质渗出率的大小, 除了受温度的影响外, 浸泡时间的长短也会使电解质渗出率发生变化, 并且不同的植物材料之间差异性很大。马正君等认为:葡萄的抗寒性是非常复杂的生理生化过程, 受自身遗传因素的决定, 另外还和自身的生长势、枝条成熟度等有关系, 而且往往冻害、病虫害与干旱等多种不良条件共同对葡萄造成危害。由此可知, 在试验过程中, 要选择生长势、纸条成熟度、干旱、病虫害等各方面尽可能一致的材料, 另外材料所接受的环境除温度之外的条件也要一致, 以及试验材料浸泡的时间亦需一致, 从而减小试验误差。冬季气候的变化, 可能会给葡萄栽培生产带来难以预计的损失, 现在可以通过低温锻炼、实生选种、生物技术和杂交育种等手段方法选择优良品种, 以避免低温冻害的影响。在实际生产过程中, 要注意园地选择, 根据园地的具体气候环境条件, 科学的选择适当的栽培品种, 这是成功栽培与否的关键, 栽培技术是提高抗寒能力的保障, 越冬防寒是安全过冬的重要措施。
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电导率法 篇11
关键词：电导率,工作曲线,混合材含量
0 引言
GB/T12960—2007《水泥组分的定量测定》对常用的几种混合材的掺量测定方法做了规定, 如掺粉煤灰和火山灰质混合材的水泥试样用稀盐酸选择性溶解, 熟料和石膏等被溶解, 而混合材不溶解;矿渣水泥可用DETA溶液在p H为11.6的环境下选择性溶解, 熟料、石膏和碳酸盐等被溶解, 而矿渣不溶解;使用石灰石作为混合材时则用石棉吸收重量法测石灰石掺量。但这些化学分析的方法不仅周期长, 且步骤繁琐, 条件要求严格, 如果水泥中含有多种混合材, 测定其含量就更加麻烦。此外, 矿渣掺入量测定还有还原值法和氧化钙法[1];火山灰质混合材掺入量测定还有耗酸值法、比重法、SO3基准法和X射线荧光分析法等。针对混合材总含量的测定方法还有密度法、烧失量法和Ca O法等。这些方法的适用范围窄且误差较大[2,3,4]。目前水泥厂使用的混合材和石膏品种多, 且混合材和石膏成分变化较大, 容易造成水泥组分的定量检测存在一定的不确定性。
测定熟料 (含石膏) 含量同样能够间接测定水泥中混合材的含量。目前关于检测水泥中熟料含量的方法报道不多, 更多报道的是测定熟料中某个矿物的含量, 如A矿、B矿和游离氧化钙[5]等。本研究通过水泥悬浮液电导率测定获得熟料 (含石膏) 的含量, 然后将熟料 (含石膏) 含量从水泥中扣除, 便可得到水泥中混合材的总掺量。
1 试验方法
1.1 测试样品
随机选择4种P·Ⅰ型水泥 (熟料+石膏) 及4种混合材 (石灰石粉、水淬矿渣粉、粉煤灰和锰渣粉) 于105℃下烘干2h后, 通过单掺和复掺的方法制备不同熟料含量的水泥系列样品, 同一系列的水泥样品中混合材总含量的间隔为4%~5%。
配制的水泥系列样品作为建立测定熟料含量的工作曲线的分析样。另配20个已知混合材含量的水泥样品用作测定效果的检验。
水泥悬浮液电导率测定使用的水为去离子水。
1.2 水泥悬浮液电导率测定方法
1.2.1 原理介绍
水泥熟料 (包括石膏) 在高水灰比条件下水化, 释放出大量的导电离子。研究表明, 水泥悬浮液中Ca2+的浓度与电导率有着很高的相关性[6]。水泥中熟料含量不同, 其水化速度不同, 在指定时间里水泥悬浮液中的导电离子浓度也不同, 故可获得悬浮液电导率随水泥熟料含量变化的曲线, 通过工作曲线的方式可以求出待测样品的熟料含量, 进而可以求出熟料中非水溶性 (对电导率无贡献) 混合材的总量 (由于石膏具有水溶性, 测定的电导率也有石膏的贡献, 由此测出的熟料含量包含了石膏的量) 。
如果水泥中所含的混合材在测定周期内水溶不明显, 则基本上不会向液相释放导电离子, 对水泥样品电导率变化的贡献可以忽略。因此, 用此方法测定混合材含量时, 要求混合材是非水溶性的。
水泥悬浮液电导率测定系统见图1。系统由三部分组成:水浴恒温系统、电导率测定仪 (DDS-11A型) 和计算机数据采集系统。由于溶液的电导率受温度影响, 故测定电导率时需要采用水浴恒温系统;电导率测定结果由计算机进行数据采集, 采样周期为5s。
1.2.2 测定条件
1) 准确称取样品 (0.500 0±0.000 5) g, 悬浮液的水灰比为500∶1。
2) 用250m L容量瓶准确量取去离子水, 悬浮液水温为25℃。
3) 悬浮液搅拌时, 搅拌轴应置于烧杯中心, 电导电极插入的深度要固定且靠近杯壁, 在溶液不被溅出的前提下, 搅拌速度尽可能大, 以防水泥颗粒沉降。
4) 电导率测定时间为8min。
1.2.3 工作曲线的建立
图2为典型的不同熟料含量的水泥 (混合材为石灰石粉) 悬浮液电导率随测定时间变化的曲线。
由图2可知, 随着熟料含量的降低, 悬浮液的电导率曲线的高度也随之下降, 但下降的幅度是非线性的。很多水泥样品的研究还表明, 混合材种类虽然不同, 只要是非水溶性的, 水泥样品电导率随熟料含量变化的趋势都是相同的。
以图2为例, 对于每个测定的时间点, 每个样品都有对应的电导率值, 可以求出此时间点的电导率-熟料含量的关系, 该关系符合二次项的数学模型。所有时间点的数据经过如此计算后, 可绘出熟料含量-电导率的复相关系数R随测定时间变化的曲线, 见图3。总体上看, 熟料含量-电导率的复相关系数很高。
选择复相关系数最大的时间点所对应的熟料含量-电导率数据进行回归并作图, 便得到测定熟料含量 (或混合材含量) 的工作曲线。本文所述的4种P·Ⅰ水泥掺入不同量混合材的工作曲线如图4所示, 其回归方程 (利用Excel表格图表里的二阶多项式趋势线得到) 分别为:
P·Ⅰ1-S (掺石灰石混合材) :
P·Ⅰ2-F (掺粉煤灰混合材) :
P·Ⅰ3-K (掺水淬矿渣混合材) :
P·Ⅰ4-M (掺锰渣混合材) :
式中:P·Ⅰ1、P·Ⅰ2、P·Ⅰ3和P·Ⅰ4为P·Ⅰ水泥 (熟料+石膏) ;S、F、K和M分别为石灰石、粉煤灰、水淬矿渣和锰渣。
上述工作曲线的复相关系数R都高达0.998 0以上。每条工作曲线的回归系数不同, 主要是熟料比表面积和矿物组成不同所致。研究表明, 对于同种熟料, 其比表面积 (勃氏透气法) 与电导率呈线性关系。因此本方法同样可以用于水泥比表面积的快速测定。
2 测试方法的应用
2.1 单掺混合材水泥样品
配制16个已知熟料含量 (单掺混合材) 的水泥样品, 按上述方法测定其电导率曲线, 然后选取与工作曲线相同的测定时间点上的电导率值, 通过工作曲线计算其熟料 (+石膏) 含量, 进而计算样品中的混合材含量, 结果见表1。
%
从表1看出, 不同种类的熟料, 即使掺不同种类的混合材, 测定结果的绝对偏差都在1.5%以内, 多数在1%以内。所以此方法对非水溶性混合材的适应性是相当好的。
2.2 复掺混合材样品
为了研究复掺混合材对测定结果影响, 另配了复掺混合材的水泥样品。每个样品中都复掺了石灰石、粉煤灰和水淬矿渣3种混合材, 比例为1∶1∶1。复掺测定结果见表2。从复掺混合材的试样测定结果来看, 绝对误差与单掺的绝对误差范围基本相同。此结果也证明了非水溶性混合材的种类对水泥悬浮液电导率的贡献可以忽略。
%
注:FC为复掺混合材。
3 影响因素讨论
3.1 熟料矿物组成的影响
本方法的测定原理基于水泥熟料中各主要矿物在高水灰比条件下水化时, 会向水化液相中释放导电离子。通过对熟料中单矿物的研究表明, 熟料中的C3S、C2S、C3A和C4AF在高水灰比条件下均可向液相释放导电离子, 但各矿物对电导率的贡献不同, 其中C3S的贡献最大。因此, 熟料的矿物组成不同, 所获得的工作曲线也不同。如果工作曲线与待测样品的熟料相同或相似, 测定的结果令人满意。故此法更适合企业在生产中及时了解和控制混合材掺量。不需要工作曲线的电导率法测定混合材含量的方法, 本课题组正在研究之中。
3.2 水泥比表面积的影响
水泥的比表面积同样会影响到水泥的水化速度, 进而会影响到样品电导率的变化速度, 此时可以通过比表面积-电导率关系, 把待测样品的电导率值校正到工作曲线对应的比表面积基础上再进行求解, 同样可以获得令人满意的测定结果。
3.3 工作曲线的建立
建立工作曲线时需要制备一系列不同混合材掺量的水泥样品, 由于混合材的存在对样品电导率的贡献可以忽略, 故工作曲线的制备还可以更简单, 即混合材的掺量可以虚化:熟料用量在0.5g的基础上按所掺混合材含量的比例减少, 但混合材不配入, 称样工作量可以明显减少, 测定的结果也同样令人满意。
3.4 样品的称量
测定时样品用量要合适且准确、固定。样品用量过多时, 电导率的变化过快, 容易接近或达到饱和, 样品之间的差别不容易拉开;样品用量过少时, 称量工作有一定困难。经过探索, 采用 (0.500 0±0.000 5) g的用量比较合适, 不宜波动过大, 否则所获得的工作曲线的复相关系数会下降, 影响测定的准确性。
3.5 测量的范围
本文提到的工作曲线熟料含量范围较大。对于生产企业而言, 生产的水泥品种是明确的, 混合材的掺量有明确的范围, 可以据此建立熟料含量变化范围更小的工作曲线, 以获得更高的准确性。
4 结论
1) 水泥悬浮液电导率-熟料含量的变化关系符合Y=A+BX+CX2的二次项数学模型, 在电导率测定的8min范围内, 在绝大多数时间点上水泥悬浮液电导率-熟料含量的复相关系数均很高。
2) 选取复相关系数最大的时间点下的悬浮液电导率-熟料含量数据, 可建立熟料含量-电导率值的工作曲线, 其复相关系数均在0.998以上。测定待测水泥样品的电导率曲线, 选取与工作曲线相同时间点的电导率值, 通过工作曲线可求出样品中的混合材含量, 不论单掺或复掺混合材, 测定结果的绝对误差在1.5%以内, 大多数在1.0%以内。
3) 水泥悬浮液电导率测定系统的投资少, 系统构建方便。本研究采用8min的测定周期, 但最佳复相关系数出现的时间点往往在0.5~3min的范围内, 故测定时间还可以缩短。如果熟料质量稳定, 工作曲线可以使用一段时间, 不需要每个待测样品建立一条工作曲线。目前水泥生产中用到的绝大部分混合材都是非水溶性, 符合该方法的要求。
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