[发明专利]一种颗粒物-水界面水质参数原位测量系统

说明书

本发明属于测量仪器技术领域，具体涉及一种颗粒物‑水界面水质参数原位测量的仪器系统。所述颗粒物‑水界面水质参数原位观测系统包含样品平台单元、光学显示单元、微电极操作单元、数据采集显示单元和光学防震平台；可以实现水中颗粒物单体的原位沉降与固定，并在光学视野下清晰呈现水中颗粒物的界面边缘，实现微电极尖端纳米级移动测量与数据记录。

技术领域：

本发明属于测量仪器技术领域，具体涉及一种颗粒物-水界面水质参数原位测量的仪器系统。

背景技术：

在自然界或者人工水处理的水环境中，广泛存在着各种类型的颗粒物。颗粒物与水形成了物理化学界面，由于颗粒物表面的羟基水解作用以及与水体中化学物质的作用，导致颗粒物周围微小环境的水质参数与水环境主体水质参数存在着差异。而这一差异影响着界面化学反应的具体过程。如何原位地测量颗粒物-水界面水质参数对于水环境化学原理的认识和以此为基础的水处理技术开发具有重要意义。然而目前，缺乏有效的原位观察水-颗粒物界面及界面离子浓度(水质参数)测量仪器系统。

针对上述问题，本发明将提供一种颗粒物-水界面水质参数的原位测量系统。

发明内容：

为了解决上述技术问题，本发明将提供一套颗粒物-水界面水质参数的原位测量系统，可以实现水中颗粒物单体的原位沉降与固定，并在光学视野下清晰呈现水中颗粒物的界面边缘，实现微电极尖端纳米级移动测量与数据记录。

所述颗粒物-水界面水质参数原位观测系统包含样品平台单元、光学显示单元、微电极操作单元、数据采集显示单元和光学防震平台；

所述样品平台单元为一用于盛放待测样品的反应容器，所述反应容器的一侧由两块同宽不同高的超薄玻璃叠加而成，较低的玻璃位于反应容器内侧，较低的玻璃上沿形成颗粒物的沉降平台；

两块超薄玻璃的高度差范围为5-30cm；

所述超薄玻璃的厚度为0.1～0.2mm；

所述光学显示单元为一具有暗场工作模式的显微镜，显微镜须具备如下功能：具有10～100倍放大物镜；使用反射光观察，即光路通过物镜照射样品后收集反射光成像；所有物镜不使用化学药剂辅助成像，能够直接成像；物镜镜头能够水平对准样品。

所述微电极操作单元包括微电极和微电极位移控制系统，所述微电极位移控制系统由电动显微操作器、纳米定位系统组成；电动显微操作器用于光学显微镜视野下进行微电极夹持并趋近颗粒物-水界面，纳米定位系统用于进一步的定位测量，二者结合实现颗粒物-水界面区域内，微电极的纳米级位移控制；

所述的微电极可以是pH微电极、硝酸根离子、亚硝酸根离子或溶解氧微电极；

所述数据采集显示单元包括与微电极对应的参比电极，以及与参比电极连接的检测器和计算机；用于显示和采集微电极获取的测量参数；

所述光学防震平台用于满足仪器平台测量的精细要求，可以是气浮光学防震平台或主动隔振平台。

上述颗粒物-水界面水质参数原位观测系统的工作原理如下：

将待测样品置于样品平台单元中，保持液面高于沉降平台，经过颗粒物自然沉降后，光学显示单元采用镜头水平的观测方式对沉降平台上的颗粒物进行对焦观测，使用暗场观测模式调节焦距使得颗粒物-水界面边缘清晰呈现。而后采用电动显微操作器控制微电极进行移动，使之趋近颗粒物-水界面，然后通过纳米定位系统控制微电极的进一步精细运动，到达测量位置，通过微电极和数据采集显示单元获取颗粒物-水界面的水质参数状况，全过程采用光学防震平台隔振。

有益效果：

1、本发明所提供的颗粒物-水界面水质参数原位观测系统的颗粒物沉降平台可使颗粒物分散，并实现光学可视，颗粒物边缘清晰，在水-颗粒物混合体系的原位观测中，通过颗粒物在沉降平台的自然沉降实现颗粒物的空间位置固定。