非接触电导检测土壤养分离子的谱峰自动识别方法

[目的/意义]电容耦合非接触式电导检测(Capacitively Coupled Contactless Conductivity Detection,C4D)在农业土壤养分离子检测方面发挥着重要作用。对C4D信号中离子特征峰的有效识别,有利于后续对离子特征峰的定性和定量分析,为加强农业土壤养分管理提供依据。然而,C4D信号的特征峰检测仍然存在无法自动精准识别、人工操作复杂、效率低等缺点。[方法]提出一种基于连续小波变换结合粒子群优化(Particle Swarm Optimization,PSO)和最大类间方差法(Otsu)的谱峰自动识别算法,旨在实现准确、高效、自动化的C4D信号峰识别。采用C4D检测样品溶液,得到离子谱图信号,对谱图信号进行连续小波变换,得到小波变换系数矩阵。通过搜索小波系数变换系数矩阵极值,识别出脊线和谷线。将小波系数矩阵转换为灰度图像,结合PSO和Otsu寻找最佳阈值,进一步对灰度图像的背景和目标分割,再结合原始谱图中的脊谷线识别谱图中的特征峰。[结果与讨论]测试含有41、61和102个峰的数据集,以受试者工作特性(Receiver Operating Characteristic,ROC)曲线和度量值作为评估峰值检测算法性能的准则。与其他方法相比,基于连续小波变换结合粒子群优化的最大类间方差法分割图像(Continuous Wavelet Transform C.ombined with Particle Swarm Optimization of Otsu to Segment Image,CWTSPSO)的谱峰自动识别算法的ROC曲线均保持在0.9以上,度量值分别为0.976、0.915和0.969。CWTSPSO能够有效检测出更多弱峰和重叠峰,同时检测出更少的假峰,有利于提升C4D信号的谱峰识别率和精准性。[结论]本研究提出的CWTSPSO能为非接触式电导检测农业土壤养分离子信号分析提供有力支持。

羟丙基-β-环糊精修正紫外光谱法-电导率法定量分析表面活性剂复配体系组分

辛基酚聚氧乙烯醚(OP-20)与十二烷基硫酸钠(SDS)是油田后期开采中常用的复配表面活性剂。为了准确检测OP-20/SDS二元复配体系中各组分的含量,以羟丙基-β-环糊精(HP-β-CD)作为掩蔽剂,利用其外亲水、内疏水的特殊结构,以及自发包结芳香族表面活性剂的特性,修正紫外光谱法用于检测二元复配体系中OP-20的含量;同时,用电导率法定量分析二元复配体系中的SDS,研究了OP-20对检测结果的影响。结果表明,采用紫外光谱法检测二元复配体系中OP-20的含量时,SDS会对OP-20的吸光度和临界胶束浓度(C_(cmc))产生干扰。在0.2 mmol/L OP-20水溶液中加入0.4 mmol/L SDS,OP-20在最大吸收波长224 nm处的吸光度由1.727增至1.751;在0.4 mmol/L SDS水溶液中,OP-20的C_(cmc)由纯水中的0.223 mmol/L降至0.198 mmol/L。HP-β-CD对紫外光谱法检测二元复配体系中的OP-20具有显著的掩蔽作用,HP-β-CD与OP-20按物质的量比1∶1进行包结,阻断了OP-20分子和SDS分子之间的相互干扰。加入HP-β-CD后,二元复配体系中OP-20的回收率由96.42%~106.92%变化至99.28%~101.38%,用紫外光谱法检测复配体系中OP-20含量的准确度明显提高。HP-β-CD消除SDS和OP-20之间相互干扰的原因为OP-20分子从宽、窄两个口径方向进入HP-β-CD分子空腔并形成包结物。采用电导率法可准确检测二元复配体系中SDS的含量,OP-20不会对SDS产生干扰。当溶液中OP-20的浓度为0.1~0.3 mmol/L时,二元复配体系中SDS的回收率为100.83%~101.92%。HP-β-CD修正紫外光谱法联合电导率法能有效检测OP-20/SDS表面活性剂二元复配体系中各组分的含量。

电导电极法测定热镀锌脱脂液中电导率值的测量不确定度评定

介绍了使用配备电导模块和电导电极的T7电位滴定仪测定热镀锌脱脂液中电导率值的测量不确定度评定。根据梅特勒厂家提供的电导率测量原理建立电导率值与输入量的数学模型,分析识别了影响不确定度的各个来源,分别对各个分量的标准不确定度进行评定,计算出相对合成不确定度和扩展不确定度。结果表明:采用T7电位滴定仪加装的电导模块测定热镀锌脱脂液中电导率值,当测量电导率值为35.54 mS/cm,包含因子k=2时,扩展不确定度为0.36 mS/cm。

BPA在Na-MMT-CMC/GCE修饰电极上的电化学行为与检测

用循环伏安法和方波溶出伏安法研究了双酚A（BPA）在Na-MMT-CMC/GCE修饰电极上的电化学行为,并建立了一种检测BPA的电化学方法。实验表明：在pH11.27的B-R缓冲溶液中,在0.42 V处出现一灵敏度高、峰形好的氧化峰。在优选的实验条件下,BPA浓度在6.0-80μmol/L范围内与峰电流呈良好的线性关系,方法检出限为0.24μmol/L,运用该法用于BPA回收率的测定取得令人满意的结果。

新型室温硫化氢纳米传感器的制备及性能

采用溶胶-凝胶法在叉指金电极表面制备纳米二氧化钛（TiO2）多孔薄膜,并用浓度为2.5×104 mol/ L的花青素对其进行敏化,制备了一种能在室温条件下检测硫化氢（H2 S）的高灵敏度传感器.从材料的光谱特性、微观结构和传感器的灵敏度等方面对该传感器的性能进行了评价,并讨论了传感器的响应机理以及温度和湿度对灵敏度的影响.结果表明,材料表面的可见吸收光谱比花青素红移了约50 nm,吸收能力有所提高；纳米 TiO2颗粒呈层状堆积排列,颗粒之间具有较多缝隙,比表面积大.在室温下,该气体传感器对浓度为5~50 mL/ m3的 H2 S 具有良好的敏感特性,传感器灵敏度与 H2 S 浓度呈线性相关,相关系数为0.939,响应时间为50~70 s,恢复时间为160~180 s.计算和测试结果表明,环境湿度约为50%时传感器的灵敏度最佳；在10~50℃范围内,温度与传感器的灵敏度存在负相关性.该方法为简单、经济制备室温条件下工作的气体传感器提供了新思路和新方法.

离子选择性电极测定食品中的硒

以硒的难溶化合物为电活性物质,自行研制了一种测定硒的离子选择性电极。研究表明,该电极对Se2-的线性响应范围为6×10-7～10-4mol/L,工作曲线的斜率为27.3mV(19℃),检出限为3.5×10-7mol/L,电极的选择性比较高,常见离子对测定无明显干扰,可用于食品中硒的测定。

芦丁修饰电极的电化学特性及其催化性能

研究了芦丁修饰玻碳电极的制备及其电化学性质,探讨了电极反应的机理为ECE过程。研究了它对抗坏血酸和KMnO4的电催化作用:在pH6.0的磷酸盐缓冲溶液(PBS)中,此修饰电极对抗坏血酸有良好的催化氧化作用,而对KMnO4有良好的催化还原作用。

聚氨基-β-环糊精修饰电极对多巴胺电化学行为的研究

利用合成的6-氨基-6-脱氧-β-CD在玻碳电极上制备聚合物膜(PACD),用循环伏安法研究PACD对多巴胺(DA)的电化学行为,实验结果显示,在pH 6.5的磷酸盐缓冲溶液中,氧化峰电流与多巴胺浓度在4×10-7～1.5 × 10-4mol/L范围内呈线性关系,相关系数达0.9921,检出限为2.3×10-7mol/L.

双氢青蒿素的毛细管电泳高频电导法测定

采用毛细管电泳高频电导法对双氢青蒿素的快速分离检测进行了研究.对电泳介质的种类、浓度、添加剂以及操作电压和进样时间等影响因素进行了优化.实验选择的最佳条件为:分离介质4.0 mmol/L三乙胺-2.0 mmol/L H3BO3-15.0%C2H5OH,分离电压22.0 kV,20.0 cm位差虹吸进样15.0 s.在该实验条件下,可在5 min内实现对双氢青蒿素的分离检测,双氢青蒿素的峰面积与含量在3.0～165 μg/mL范围线性关系良好,检出限为1.0μg/mL.成功测定了双氢青蒿素片剂中的双氢青蒿素,回收率达98.0%～103%.该方法简便、快速、成本低,可用于药物分析.

电导率测定法在植物有效成分提取过程中的应用研究

在植物有效成分提取过程中，利用提取液显示电信号的特点，本文提出采用电导率测定法反馈提取液中有效成分的含量及提取规律。与常规分析方法相比，电导率测定法具有分析快速、操作简便、不消耗试剂与样品的特点，易于实现植物有效成分提取过程的快速分析与自动化控制，并为研究提取过程传质规律、建立传质模型提供大量基础数据。

聚L-赖氨酸-多壁碳纳米管修饰玻碳电极循环伏安法测定过氧化氢

将多壁碳纳米管分散在N,N-二甲基甲酰胺中并滴涂在玻碳电极(GCE)表面,然后将该电极置于pH 6.7的0.01 mol·L^(-1)L-赖氨酸溶液中,于电位1.0~2.5 V范围内进行电聚合,制备了聚L-赖氨酸-多壁碳纳米管修饰电极(PLL/MWCNT's/GCE)。采用循环伏安法对修饰电极的电化学性能进行了表征。研究发现,在pH 7.0的磷酸盐缓冲溶液中,该修饰电极对过氧化氢具有明显的电催化还原作用,据此提出了用循环伏安法测定过氧化氢的含量。过氧化氢的还原峰电流与其浓度在4.3×10^(-4)~1.3×10^(-2)mol·L^(-1)之间呈线性关系,检出限(3S/N)为1.5×10^(-4)mol·L^(-1)。采用标准加入法进行回收试验,方法的回收率在92.4%~105%之间。

密度-电导-温度法测量铀-酸体系中铀和硝酸

提出了密度-电导-温度法测量铀-酸溶液中铀和硝酸含量。建立铀-酸溶液的密度、电导率和铀质量浓度、硝酸浓度以及温度之间的数学模型，该模型为一非线性二元二次方程组。只要测出铀-酸溶液的温度、密度和电导率，代入上述方程组，即可由计算机计算出铀-酸体系中铀和硝酸浓度。结果表明：当铀-酸体系中铀质量浓度范围在50-200 g/L、硝酸浓度范围在1-4 mol/L 时，该法对铀和硝酸浓度的测量相对误差均在±5%之间。

电导滴定的联机测试

提出把电导滴定所用仪器和ＰＣ机组成联机测试装置，使用专门设计的程序采集滴定数据和动态显示滴定曲线，滴定完毕，计算机在数分钟内完成全部的数据处理与保存，并打印输出测试结果。这种联机方式，数据采集与处理直观迅速，且采集之电导数据精度明显提高。平行测试９个样品的结果相对标准偏差一般在０．３０％以下。

多巴胺在3-巯丙基三甲氧基硅烷铜/多孔晶形分子筛修饰碳糊电极上的电化学氧化

制备了3巯丙基三甲氧基硅烷-铜/多孔晶形分子筛修饰碳糊电极,研究了多巴胺在该电极上的电化学氧化及溶液pH对电化学反应的影响。结果表明:修饰电极对多巴胺的电化学氧化具有催化作用。以修饰碳糊电极为柱端检测电极,研制了芯片毛细管电泳电化学检测系统,采用该系统测定多巴胺的线性浓度范围为2.0～400.0μmol/L;检出限为0.2μmol/L。

电导法测定维生素C注射液的含量

建立了电导法测定维生素C含量的方法。实验表明，在温度15～35℃，浓度为1．0～5．0g·L^-1条件下，溶液浓度与电导率呈良好的线性关系（R值在0．9982～0．9999之间），方法平均回收率达99．2％，精密度（RSD）为0．01％。该法简便、快捷、准确、重现性好，可用于维生素C注射液含量的测定。

肾上腺素在聚氨基-β-环糊精修饰电极上的电化学行为

利用合成的β-环糊精（β-CD）的衍生物6-氨基-6-脱氧-β-CD在玻碳电极上电聚合制备聚合物膜（PACD）,用循环伏安法研究PACD修饰电极对肾上腺素的电化学行为。试验结果显示,该修饰电极能有效消除抗坏血酸的干扰,在pH7.5的磷酸盐缓冲溶液中,氧化峰电流与肾上腺素浓度在4.0×10^-6~1.5×10^-4mol·L^-1范围内呈线性关系,相关系数为0.992 3,检出限为2.5×10^-7mol·L^-1。用于注射液中肾上腺素的检测,测定结果的相对标准偏差（n=6）值均小于4%,加标回收率在95.4%~99.6%之间。

聚吖啶橙修饰电极上对苯二酚的电催化及分析应用

将吖啶橙修饰到玻碳电极表面，并研究了此电极上对苯二酚的电化学行为及其检测，发现聚吖啶橙修饰电极对对苯二酚有明显的电催化作用，使其氧化电位降低，峰电流增大。在优化的测试条件下，氧化峰电流与对苯二酚浓度在6．8×101～吼6×10^-5mol·L^-1和3．5×10^-4～2．1×10^5mol·L^-1范围内呈线性关系。在零电位处闭路富集130S，测得其检出限为3×10^-7mol·L^-1，用于模拟废水样的分析，测得对苯二酚的回收率在97.3％～103．0%之间。

超声溶解电位滴定法测定海绵钛中氯

使用超声震荡辅助氢氟酸、硝酸溶解海绵钛试样,加入硼酸生成氟硼酸掩蔽氢氟酸,用硝酸银溶液进行电位滴定,测定了海绵钛中微量氯。由于采用快速的等间隔滴定和在滴定完成后40 s记录电位值,因此减少残余电位漂移对测定的影响。滴定终点采用电位二阶导数为零的精确方法判断,测定误差小,结果更可靠。试验表明,基体钛对氯的测定设有干扰,试样中S2-,Br-,I-,CN-对测定有干扰,但存在量很低,影响可以忽略。用本法测定2个海绵钛样中氯,结果与国家标准方法(硫化银分光光度法)相符,相对标准偏差分别为1.48%和2.59%(n=8)。

电导滴定法测定水中溶解氧的研究

〔目的〕建立一种测定水中溶解氧的新方法。〔方法〕用盐酸标准溶液滴定金属铊与水中溶解氧反应的产物 ,以电导法指示滴定终点。〔结果〕相对标准偏差为 0 .3 8% -0 .97% ,相对误差为 -1.96% -1.85 %。〔结论〕本法准确度好 ,快捷灵敏 ,抗干扰能力强 ,是一种测定水中溶解氧的简便可靠的方法。

有机氯农药和多氯联苯测定的样品净化方法

介绍了多氯联苯和有机氯农药环境样品的弗罗里硅土小柱、浓硫酸的分离、净化方法。经实际样品测定检验该方法,测定结果可靠。