【摘 要】
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硝基苯(NB)和4-硝基苯酚(4-NP)广泛应用于医学、农药、燃料、炸药、染料、纺织品等多个领域。但NB和4-NP都难以降解,且具有剧毒性、致癌性,所以如何治理这些有害污染物日益受到人们关注。目前,美国、欧盟以及中国都将NB、4-NP列为优先控制污染物名单当中。这些污染物可以导致多种健康问题,如血液问题、肌肉骨骼坏死、皮肤腐蚀、呼吸困难、心脏憔悴、消化不顺、肝脏和肾脏受损。NB,4-NP等危险有害
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硝基苯(NB)和4-硝基苯酚(4-NP)广泛应用于医学、农药、燃料、炸药、染料、纺织品等多个领域。但NB和4-NP都难以降解,且具有剧毒性、致癌性,所以如何治理这些有害污染物日益受到人们关注。目前,美国、欧盟以及中国都将NB、4-NP列为优先控制污染物名单当中。这些污染物可以导致多种健康问题,如血液问题、肌肉骨骼坏死、皮肤腐蚀、呼吸困难、心脏憔悴、消化不顺、肝脏和肾脏受损。NB,4-NP等危险有害污染物严重的影响了人民安居乐业和身体健康,因此对有害污染物的安全检测具有重大意义。现如今,国内外一般的检测这类有害污染物的方法大多数仪器比较昂贵,操作比较复杂。由于荧光光纤检测器具有稳定、低成本等优点,因此在荧光检测领域中得到了广泛的应用,并且也为有害污染物检测提出了一种新的方法。开发出一种新型的敏感材料薄膜,配合荧光光纤传感器,提出一种对有害有机污染物荧光检测的光纤荧光传感方法。采用水热法将碳量子点和Eu-MOF掺杂后复合在PVDF薄膜上,采用荧光猝灭的原理研究薄膜检测污染物的机理;利用ug NX三维建模软件设计传感器三维模型结构,使用matlab采用蒙特卡罗方法仿真分析出传感器参数对荧光耦合效率的影响以此确认荧光传感器探头的结构;搭建实验装置,开始对有害污染物的检测,检测传感器的性能。主要工作包括:(1)通过简单的水热法合成了一种掺杂碳点的镧系金属有机框架PVDF薄膜。使用1,2,4,5-苯四羧酸(H4btec)主要配体和1,10-菲罗啉(1,10-phen)作为辅助配体。通过原位生长法将PVDF薄膜浸泡在配置好的前驱体溶液中,掺和以葡萄糖为原料制备的碳量子点,设计并成功制备了一种新型荧光薄膜传感器(CDs@Eu-MOF/PVDF Film),用于对硝基苯和4-硝基苯酚进行高效传感。它不仅表现出优异的耐溶剂性,还表现出较高的选择性和灵敏度。此外,将合成的CDs@Eu-MOF/PVDF薄膜作为荧光探针。(2)利用ug三维软件设计出光纤荧光传感器的模型结构,再利用蒙特卡罗方法进行仿真分析出结构参数对耦合参数的影响。以此来确定光纤传感器的的各个参数,最终使用3D打印机器打印出传感器探头配合敏感薄膜材料使用。结果表明,光纤的荧光耦合效率会随着接收光纤芯的直径增大而增大,激发光纤芯直径的减小而增大,敏感薄膜的厚度增大而增大。最终选取激发光纤和接收光纤芯直径为400μm的光纤,数值孔径选取0.22,当最优耦合距离是2100μm时,荧光效率达到最高8.1%。(3)搭建对有害污染物检测的环境,利用线阵TCD1304作为CCD探测器以FPGA为核心芯片的便携式光谱采集系统来检测荧光信号的变化,最终在通过FT245RL传输到上位机上并显示出光谱数据。再与实验室中大型仪器安捷伦荧光分度计所测得的数据进行对比,最终,基于荧光猝灭的原理检测硝基苯和4-硝基苯酚,线性范围分别是0-200 mg/L和0-16 mg/L,检测限分别为0.2807 mg/L和0.0168 mg/L。
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