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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 飲用水中溴離子快速檢測(cè)方法與裝置
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”省賽作品
- 小類：
- 機(jī)械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡(jiǎn)介：
- 為了控制飲用水消毒過程中產(chǎn)生的高致癌等級(jí)物質(zhì)——溴酸鹽的含量，我們需要檢測(cè)水中溴離子濃度。 作者利用“在激波電磁場(chǎng)中，飲用水中不同物質(zhì)種類、不同濃度離子產(chǎn)生的物理化學(xué)效應(yīng)也不相同”的性質(zhì)，自主研測(cè)激波器，將其與自制高速AD數(shù)據(jù)采集模塊、FPGA智能數(shù)據(jù)處理分類模塊相結(jié)合研制出飲用水中溴離子快速檢測(cè)儀。該儀器與原有設(shè)備相比，其檢測(cè)速度更快、使用周期更長(zhǎng)、性價(jià)比高、體積小、易攜帶、操作簡(jiǎn)便。
- 詳細(xì)介紹：
- 在飲用水消毒中，廣泛使用臭氧凈化水，但是在臭氧化過程中會(huì)生成常規(guī)水處理難以去除的高致癌等級(jí)物質(zhì)——溴酸鹽，而目前的溴酸鹽檢測(cè)還不能夠完全實(shí)現(xiàn)快速定性定量檢測(cè)。因此，研制飲用水中溴離子快速檢測(cè)儀具有很大的實(shí)用價(jià)值和推廣應(yīng)用前景。 在本作品中，作者利用“在激波電磁場(chǎng)中，飲用水中不同物質(zhì)種類、不同濃度的的離子產(chǎn)生的物理化學(xué)效應(yīng)也不相同”的性質(zhì)，自主研發(fā)了適用于飲用水中溴離子檢測(cè)的激波器，將該激波器與高速AD數(shù)據(jù)采集模塊、FPGA智能數(shù)據(jù)處理分類模塊相結(jié)合研制出飲用水中溴離子快速檢測(cè)儀。該快速檢測(cè)儀不僅能夠較好的克服原有檢測(cè)儀的缺點(diǎn)，還能夠?qū)崿F(xiàn)溴離子的快速定性定量檢測(cè)，其使用周期更長(zhǎng)、性價(jià)比高、體積小、易攜帶、操作簡(jiǎn)便。目前，快速檢測(cè)儀已提出實(shí)用新型專利的申請(qǐng)。 創(chuàng)新點(diǎn)：本作品采用自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的激波器與高速AD數(shù)據(jù)采集模塊、FPGA智能數(shù)據(jù)處理分類模塊相結(jié)合，研制出飲用水溴離子快速檢測(cè)儀。其檢測(cè)的準(zhǔn)確率高，檢測(cè)速度快，系統(tǒng)成本低廉。 市場(chǎng)分析與經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)： 1）經(jīng)濟(jì)效益 本項(xiàng)目完成后，能形成一種新的檢測(cè)裝置，這不僅可以用于試驗(yàn)室作為分析儀器使用而且可用于飲用水的生產(chǎn)線進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)控，同時(shí)也可以用于改造現(xiàn)有的飲水檢測(cè)裝置，因此有很好的推廣應(yīng)用前景。 2）社會(huì)效益 本項(xiàng)目取得的成果一旦轉(zhuǎn)化成生產(chǎn)力，將需要機(jī)械、電子、電器等生產(chǎn)企業(yè)提供配套零部件預(yù)計(jì)直接或者間接為社會(huì)提供約500個(gè)就業(yè)崗位。此外，本項(xiàng)目其目的就是解決食品衛(wèi)生安全和人身健康公益問題，社會(huì)效益顯著。 3）環(huán)境效益 本項(xiàng)目屬于非化工產(chǎn)品的研發(fā)，不存在環(huán)境污染問題。 總之，該項(xiàng)目的完成對(duì)提升飲用水產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力和社會(huì)的持續(xù)發(fā)展、保護(hù)人身健康有著重要促進(jìn)作用。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 作品設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的：為了檢測(cè)飲用水消毒過程中產(chǎn)生的高致癌等級(jí)物質(zhì)——溴酸鹽的含量，克服原有檢測(cè)方法無(wú)法完全實(shí)現(xiàn)快速準(zhǔn)確檢測(cè)的問題。 本作品基本思路：采用激波物理-化學(xué)效應(yīng)非接觸式檢測(cè)技術(shù)。 本作品創(chuàng)新點(diǎn)： 1）利用“在激波電磁場(chǎng)中，飲用水中不同物質(zhì)種類、不同濃度的的離子產(chǎn)生的物理化學(xué)效應(yīng)也不相同”的性質(zhì)，自主研制激波非接觸式傳感器，克服了原有設(shè)備檢的慢、易鈍化、不能實(shí)時(shí)在線檢測(cè)的問題； 2）設(shè)計(jì)高速AD數(shù)據(jù)采集模塊并利用FPGA數(shù)據(jù)智能處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)被測(cè)信號(hào)的快速準(zhǔn)確的采集、處理； 3）檢測(cè)速度快、可靠性高、性價(jià)比高、易攜帶、易操作等優(yōu)點(diǎn)。 技術(shù)關(guān)鍵： 1）設(shè)計(jì)工作頻率高于數(shù)MHz的傳感器（激波器)。 2）實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)的采集與處理。 3）通過大量實(shí)驗(yàn)得到激波器的輸出頻率與溴酸鹽濃度情況的關(guān)系。 4）軟硬件設(shè)計(jì)。 本作品主要技術(shù)指標(biāo)： 1）測(cè)量范圍：0.0025 - 0.1mg/L或2.5 - 100μg/L； 2）靈敏度：0.0015mg/L或1.5μg/L； 3）單個(gè)樣本一次性檢出時(shí)間：3分鐘以內(nèi)給出檢驗(yàn)結(jié)果； 4）檢測(cè)重現(xiàn)性：n=RSD≤5% 5）回收率：≥80% 6）手持式飲用水中微量溴酸鹽快速檢測(cè)儀整機(jī)重量：0.5Kg。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 溴酸鹽檢測(cè)常用的方法主要有離子色譜法和電導(dǎo)率法，雖然這兩種方法都能準(zhǔn)確檢測(cè)出溴離子的含量，但卻各有其缺點(diǎn)：1）離子色譜法屬于非接觸式測(cè)量，其在檢測(cè)之前需進(jìn)行制樣，再將配制的樣本與標(biāo)準(zhǔn)色譜進(jìn)行比對(duì)，由于制樣時(shí)間長(zhǎng)，所以無(wú)法在飲用水生產(chǎn)場(chǎng)合進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)；2）電導(dǎo)率檢測(cè)法屬于接觸式測(cè)量，雖然可以實(shí)時(shí)檢測(cè)，但其所用的電極與被測(cè)物質(zhì)直接接觸，電極在電場(chǎng)的作用下易吸附雜質(zhì)起垢，長(zhǎng)時(shí)間使用會(huì)大大降低檢測(cè)靈敏度。綜上所述，接觸式測(cè)量較復(fù)雜，且易導(dǎo)致傳感器積垢；而非接觸式測(cè)量，不僅能達(dá)到快速實(shí)時(shí)檢測(cè)的目的，而且對(duì)被測(cè)物無(wú)二次污染。 我們將自主研制的激波器、高速AD數(shù)據(jù)采集模塊與FPGA數(shù)據(jù)智能處理模塊相結(jié)合，研制出溴離子檢測(cè)方法與裝置。該裝置采用非接觸式測(cè)量方式，傳感器不會(huì)積垢，不僅能夠較好的解決以上問題而且還能夠?qū)崿F(xiàn)溴離子的快速、實(shí)時(shí)在線檢測(cè)。通過對(duì)EI和IEEE等一些國(guó)際權(quán)威的數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行搜索，沒有發(fā)現(xiàn)類似的文章，據(jù)查新報(bào)告顯示目前還沒有同類的方法和專利，因此就形成原創(chuàng)性自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)方面有優(yōu)勢(shì)。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 本作品是“2010年度國(guó)家級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目” 的研究成果
作品所處階段
- 中試階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 面議
作品可展示的形式
- 實(shí)物、產(chǎn)品 現(xiàn)場(chǎng)演示
使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 本作品的技術(shù)特點(diǎn)： 采用自主研制的激波器與高速AD數(shù)據(jù)采集模塊、FPGA數(shù)據(jù)智能處理模塊相結(jié)合，研制出飲用水中溴離子快速檢測(cè)方法與裝置，其檢測(cè)的準(zhǔn)確率高、檢測(cè)速度快、可靠性高、性價(jià)比高、易攜帶、操作簡(jiǎn)便。 市場(chǎng)分析與經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)： 1）經(jīng)濟(jì)效益 本作品是一種新的檢測(cè)裝置，不僅可以用于試驗(yàn)室作為分析儀器使用而且用于應(yīng)用水的生產(chǎn)線在線實(shí)時(shí)測(cè)控，同時(shí)也可以用于改造現(xiàn)有的飲水檢測(cè)裝置，因此有很好的推廣應(yīng)用前景。 2）社會(huì)效益 本作品研制的目的就是解決食品衛(wèi)生安全和人身健康公益問題，因此有著很好的社會(huì)效益。 3）環(huán)境效益 本作品屬于非化工產(chǎn)品的研發(fā)，不存在環(huán)境污染問題。 作品的完成對(duì)提升飲用水產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力和社會(huì)的持續(xù)發(fā)展、保護(hù)人身健康有著重要促進(jìn)作用。
同類課題研究水平概述
- 飲用水中溴酸鹽超標(biāo)會(huì)危及人的身體健康導(dǎo)致癌變問題已引起國(guó)際社會(huì)普遍關(guān)注。有關(guān)溴酸鹽的檢測(cè)方法和檢測(cè)儀器設(shè)備以及相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)、專利、學(xué)術(shù)論文等均已有不少報(bào)道。美國(guó)和歐盟早在10年以前就已推出強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)，而我國(guó)在近兩年才推出飲用水技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和檢測(cè)方法。 目前就檢測(cè)方法而言，普遍采用離子色譜法，其次是電導(dǎo)率法，這些方法都有相應(yīng)配套的儀器設(shè)備。雖然這兩種方法都能準(zhǔn)確檢測(cè)出溴離子的含量，但卻各有其缺點(diǎn)：1）離子色譜法屬于非接觸式測(cè)量，其在檢測(cè)之前需進(jìn)行制樣，再將配制的樣本與標(biāo)準(zhǔn)色譜進(jìn)行比對(duì)，由于制樣時(shí)間長(zhǎng)，所以無(wú)法在飲用水生產(chǎn)場(chǎng)合進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)；2）電導(dǎo)率檢測(cè)法屬于接觸式測(cè)量，雖然可以實(shí)時(shí)檢測(cè)，但其所用的電極與被測(cè)物質(zhì)直接接觸，電極在電場(chǎng)的作用下易吸附雜質(zhì)起垢，長(zhǎng)時(shí)間使用會(huì)大大降低檢測(cè)靈敏度。綜上所述，接觸式測(cè)量較復(fù)雜，且易導(dǎo)致傳感器積垢，且使用周期短，性價(jià)比不高；而非接觸式測(cè)量，則能達(dá)到快速實(shí)時(shí)檢測(cè)的目的。 我們經(jīng)過兩年多時(shí)間的大量實(shí)驗(yàn)和研究，從利用激波物理-化學(xué)效應(yīng)非接觸式檢測(cè)方法的產(chǎn)生到理論可行性的驗(yàn)證，從激波器工作頻率的選擇到檢測(cè)電路的設(shè)計(jì)，從低速數(shù)據(jù)采集到高速AD數(shù)據(jù)采集模塊的設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)，從應(yīng)用8位單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理到應(yīng)用FPGA進(jìn)行數(shù)據(jù)智能處理的不斷改進(jìn)，我們都付出了巨大的努力，并最終研制出飲用水中溴離子快速檢測(cè)方法與裝置，實(shí)現(xiàn)了對(duì)飲用水中溴酸鹽的快速、準(zhǔn)確的實(shí)時(shí)在線檢測(cè)。本裝置可靠性高、性價(jià)比高，因此不僅可以用于試驗(yàn)室作為分析儀器使用，也可用于飲用水生產(chǎn)線實(shí)時(shí)在線檢測(cè)，作品本身致力于解決食品衛(wèi)生安全和人身健康公益問題，因此有著很好的社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益和推廣應(yīng)用前景。
