基本信息
- 項目名稱：
- 鐵離子在線檢測系統(tǒng)設計
- 小類：
- 能源化工
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 本設計是廢酸液環(huán)保處理項目的子課題，設計采用超細玻璃纖維，經(jīng)壓實、燒結(jié)后形成納米多孔材料，用于銀電極橋，由于電極橋孔微小，電極內(nèi)電解液中銀離子損失緩慢，在連續(xù)測量強酸性體系中鐵離子的電位過程中，可保持電極體系的長期穩(wěn)定；本設計進一步測繪了電極電位－鐵離子濃度標準曲線，利用標準曲線，可從電位值數(shù)據(jù)獲得鐵離子的濃度數(shù)據(jù)；利用PLC控制測量過程中的動作，實現(xiàn)測量過程自動化和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換自動化。
- 詳細介紹：
- 本設計是廢酸液環(huán)保處理項目的子課題，設計采用超細玻璃纖維，經(jīng)壓實、燒結(jié)后形成納米多孔材料，用于銀電極橋，由于電極橋孔微小，電極內(nèi)電解液中銀離子損失緩慢，在連續(xù)測量強酸性體系中鐵離子電位的過程中，可保持電極體系長期穩(wěn)定；本設計進一步測繪了電極電位－鐵離子濃度標準曲線，利用標準曲線，可從電位值數(shù)據(jù)獲得鐵離子的濃度數(shù)據(jù)；利用PLC控制測量過程中的動作，實現(xiàn)測量過程自動化和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換自動化。 本設計的基本思路在于解決酸性溶液中鐵離子濃度的自動在線檢測技術(shù)，因酸性溶液中鐵離子濃度檢測尚無自動在線技術(shù)，故本設計目的在于解決酸性溶液中鐵離子的自動在線檢測技術(shù)問題。 銀電極在酸性溶液中具有良好的穩(wěn)定性，可用于連續(xù)在線檢測的信號采集。但在線測量過程中，銀電極的內(nèi)電解液隨測量時間而損耗較快，導致銀電極失效。本設計思路基于阻止銀電極內(nèi)電解液的損失，從而延長銀電極的使用壽命。 根據(jù)耐斯特方程，可由電位獲得濃度數(shù)據(jù)，因此測定一系列標準濃度的電位，可制作出標準電位－濃度曲線，并利用數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換技術(shù)可直接顯示濃度數(shù)據(jù)，完成在線檢測的目的。 創(chuàng)新點：采用超細玻璃纖維，經(jīng)高壓壓實后燒結(jié)，使形成納米微孔的電極橋，有效阻止了電極內(nèi)電解液的損失，延長了電極的使用壽命。 關(guān)鍵技術(shù)：納米微孔電極橋的制作；電位－濃度標準曲線的制作。 只要技術(shù)指標：電極在線連續(xù)使用壽命大于1年。 本作品的先進性在于綜合利用了電化學測量技術(shù)、納米微孔技術(shù)、自動化控制技術(shù)、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換技術(shù)，使酸性溶液中鐵離子濃度的在線檢測實現(xiàn)了穩(wěn)定、可靠測量。該技術(shù)尚無同類產(chǎn)品，屬于創(chuàng)新產(chǎn)品，具有較強的市場競爭能力。 本設計作品適用于冷扎酸洗在線檢測、廢酸環(huán)保處理的在線檢測。 由于目前冷扎酸洗工藝技術(shù)中尚無在線檢測鐵離子的技術(shù)，現(xiàn)有技術(shù)采用人工分析，取樣困難、分析速度慢，繼續(xù)先進技術(shù)取代，因此本技術(shù)有廣闊的應用市場前景。預測國內(nèi)推廣，可有數(shù)萬在線檢測點，可獲得經(jīng)濟效益數(shù)億元。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標
- 本設計的基本思路在于解決酸性溶液中鐵離子濃度的自動在線檢測技術(shù)，是廢酸液環(huán)保處理項目的子課題之一。因酸性溶液中鐵離子濃度檢測尚無自動在線技術(shù)，固本設計目的意在解決酸性溶液中鐵離子的自動在線檢測技術(shù)問題。 因銀電極在酸性溶液中具有良好的穩(wěn)定性，可用于連續(xù)在線檢測的信號采集。但在線測量過程中，銀電極的內(nèi)電解液隨測量時間而損耗較快，導致銀電極失效。本設計思路是阻止銀電極內(nèi)電解液的損失，延長銀電極的使用壽命。 根據(jù)耐斯特方程，可由電位獲得濃度數(shù)據(jù)，因此測定一系列標準濃度的電位，可制作出標準電位－濃度曲線，并利用數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換技術(shù)可直接顯示濃度數(shù)據(jù)，完成在線檢測的目的。 創(chuàng)新點：采用超細玻璃纖維，經(jīng)高壓壓實后燒結(jié)，使形成納米微孔的電極橋，有效阻止了電極內(nèi)電解液的損失，延長了電極的使用壽命。 關(guān)鍵技術(shù)：納米微孔電極橋的制作；電位－濃度標準曲線的制作。 只要技術(shù)指標：電極在線連續(xù)使用壽命大于1年。
科學性、先進性
- 作品科學性在于：以電化學理論中的納斯特方程原理為基本原理，所選用的銀電極在酸性溶液中有著穩(wěn)定的電化學特性； 本作品的先進性在于綜合利用了電化學測量技術(shù)、納米微孔技術(shù)、自動化控制技術(shù)、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換技術(shù)，使酸性溶液中鐵離子濃度的在線檢測實現(xiàn)了穩(wěn)定、可靠測量。 [1]XU Xiao-feng1; ZHAO Fu-li1; WANG Shuang1; YE Bao-hui2. Quantitative Measurement of Fe(Ⅱ) in Human Blood with Spectral Analysis Method. Spectroscopy and Spectral Analysis.2008,No.12 [2] 張永剛, 高亞男. 鋼鐵酸洗廢液中Fe3+和Fe2+的測定. 天 津 工 業(yè) 大 學 學 報，2008，8：Vol.27 No.4
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 本設計參加了第九屆“挑戰(zhàn)杯” 河南省大學生課外學術(shù)科技作品競賽，獲得一等獎
作品所處階段
- 中試階段，正在工業(yè)廢酸環(huán)保處理項目系統(tǒng)中配備，調(diào)試。
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 有償技術(shù)使用權(quán)轉(zhuǎn)讓
作品可展示的形式
- 實物、演示、圖片
使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預測
- 本作品的先進性在于綜合利用了電化學測量技術(shù)、納米微孔技術(shù)、自動化控制技術(shù)、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換技術(shù)，使酸性溶液中鐵離子濃度的在線檢測實現(xiàn)了穩(wěn)定、可靠測量。該技術(shù)尚無同類產(chǎn)品，屬于創(chuàng)新產(chǎn)品，具有較強的市場競爭能力。 本設計作品適用于冷扎酸洗在線檢測、廢酸環(huán)保處理的在線檢測。 由于目前冷扎酸洗工藝技術(shù)中尚無在線檢測鐵離子的技術(shù)，現(xiàn)有技術(shù)采用人工分析，取樣困難、分析速度慢，繼續(xù)先進技術(shù)取代，因此本技術(shù)有廣闊的應用市場前景。預測國內(nèi)推廣，可有數(shù)萬在線檢測點，可獲得經(jīng)濟效益數(shù)億元。
同類課題研究水平概述
- 強酸作為清洗劑，腐蝕劑或催化劑在鋼鐵等行業(yè)廣泛的應用，在這些行業(yè)的生產(chǎn)過程中，每天都要使用大量的鹽酸，同時也要排放大量的廢酸液，如冷軋行業(yè)，需要大量的鹽酸進行清洗或腐蝕處理，當酸液中的金屬鐵離之達到一定濃度之后，其清洗效果顯著下降而成為廢酸；各生產(chǎn)廠對由此產(chǎn)生的廢液主要采用綜合處理后排放的方式進行處理，這種處理液含有大量的Fe2+以及少量的重金屬離子，不可避免的給環(huán)境造成嚴重的污染，同時也是資源的極大浪費。因此，對于鐵離子檢測并開展回收有用成分再利用處理工藝的研究對緩解當前日益突出的環(huán)境問題和資源短缺問題具有十分重要的現(xiàn)實意義。 目前二價鐵的測定方法主要有：滴定法、比色法、原子吸收法及電化學法等。其中滴定法、比色法、原子吸收法操作步驟繁，時間長，難以推廣。雖然電化學方法測定的精密度和準確度不如原子吸收法，比較費工、費時，但它在測定鐵的方面有許多優(yōu)越性，如可以將不同價態(tài)的鐵區(qū)分開來，可以在還原條件下進行原態(tài)、原位的動態(tài)測定等。 本設計制作在研究前期文獻基礎上，根據(jù)有關(guān)參考文獻，我們課題組創(chuàng)造性的使用Ag/AgCl電極來實現(xiàn)在線連續(xù)檢測Fe2+濃度，這是本課題的一個創(chuàng)新點。更重要的是，把Fe2+離子的濃度轉(zhuǎn)換為電位信號，不但簡單明了，而且可以提高Fe2+的檢測靈敏度。研究結(jié)果表明，該法精密度高，靈敏度好，操作方便。
