Интеллектуальный датчик аммиака-азота на основе аммиачного электрода

Абстрактный. Чтобы решить проблемы, связанные с сложностью традиционных методов обнаружения аммиака, сложностью их обслуживания и возможностью быстрого измерения на месте, в данной статье был разработан интеллектуальный датчик аммиака. Интеллектуальный датчик аммиака объединяет электрод аммиака, pH-электрод и ионный электрод аммония вместе, чтобы обеспечить обнаружение аммиака на месте. Поскольку выходной сигнал аммиачного электрода слабый и его легко исказить внешними помехами, была разработана схема фильтра нижних частот, такая схема имеет хороший эффект. Результаты испытаний показали, что датчик прост в эксплуатации, имеет низкую стоимость и не загрязняет окружающую среду.

1 Введение

Наша страна – большая аграрная страна. Водное производство уже 15 лет подряд занимает первое место в мире. Однако большинство фермеров при оценке качества воды для аквакультуры полагаются на свой собственный опыт, основанный на цвете, запахе, вкусе воды или наблюдениях за ненормальным поведением других водных животных. Для аквакультуры растворенный кислород, аммиачный азот и pH являются одними из важных параметров качества воды, которые необходимо контролировать.

Аммиак, содержащийся в воде, обладает определенной токсичностью для продукции аквакультуры. Это влияет на качество водных продуктов, ограничивает устойчивое развитие аквакультуры, особенно в связи с продвижением технологий промышленного земледелия с высокой плотностью населения, потребность в контроле загрязнения аммиаком становится все более заметной. Вред аммиака водным организмам в основном относится к опасности неионного аммиака после попадания неионного аммиака в водные организмы. Оказывает значительное влияние на ферментативный гидролиз.  реакция и стабильность мембраны. Выявленные затруднения дыхания, отсутствия питания, снижение иммунитета, судороги, кома и другие явления влияют на рост и размножение водных организмов, даже приводят к уничтожению водных организмов, даже нанося ущерб экономике.

Существуют разные способы определения содержания аммиачного азота в воде.

. Существующий метод определения аммиачного азота имеет некоторые недостатки.

. Например, чувствительность титрования недостаточно высока. Спектрофотометрия требует большого количества химических реагентов и сложных этапов.

. Ион аммония

На электродный метод легко влияют другие одновалентные катионы. Оптическая флуоресценция

технология не зрелая. Спектрометрические приборы дороги. Эти методы трудно удовлетворить потребности обнаружения места происшествия с высокой частотой. С помощью датчика, чувствительного к аммиаку, мы можем провести быстрые измерения на месте. Датчик имеет некоторые хорошие характеристики, такие как простота в эксплуатации, низкая стоимость, отсутствие загрязнения и отсутствие необходимости предварительной обработки воды. На основании приведенного выше анализа в данной статье был разработан составной датчик аммиака, в который интегрирован чувствительный к аммиаку датчик и датчик PH. Недорогой метод онлайн-мониторинга аммиачного азота будет основным содержанием исследования и поиском решения в виде электрохимического интеллектуального датчика аммиака. 

2 Принцип измерения

Аммиачный азот содержание в воде находится в виде свободного аммиака NH3 и иона аммония NH4+ при химическом сочетании наличия определенного количества азота. Это важный показатель загрязнения воды. Когда свободный аммиак достигает определенной концентрации, NH3 становится вредным для водных организмов. Например, он может оказывать токсическое воздействие на некоторые виды рыб, если содержание свободного аммиака превышает 0,2 мг/л. Растворимость аммиака в воде при разных температурах и pH различна, при высоком содержании PH он будет иметь выше доля свободного аммиака, наоборот, выше доля ионов аммония. При определенных условиях аммиак и ион аммония имеют следующее уравнение баланса: NH3 + H2O↔NH4++ OH. В этом исследовании аммиачный электрод  был выбран для измерения содержания аммиака в воде. Аммиачный электрод представляет собой составной электрод, стеклянный PH-электрод - индикаторный, хлоридсеребряный электрод - электрод сравнения. Поместите электроды в пластиковый рукав, содержащий жидкость хлорида аммония с концентрацией 0,1 моль/л и снабженный газочувствительной пленкой. Добавьте ионную силу к водному раствору образца, pH может повыситься до 11 или более, и соли аммония преобразуются в аммиак, из-за диффузии газообразный аммиак будет проходить через мембрану (вода и другие ионы могут проходить через газовую мембрану). После попадания газообразного аммиака во внутреннюю начинку баланс будет следующим::

4 -3  H2O  NH  OH  NH

Аммиак приводит к сдвигу уравнения баланса вправо, тогда значение PH увеличивается при внесении аммиака. Наконец, измеренное значение стеклянного электрода PH изменяется. При постоянной ионной силе, температуре, природе и параметрах электрода измеренные электродвижущая сила и концентрация аммиака в пробах воды удовлетворяют уравнению Нернста. Мы можем определить содержание азота в образце по измеренному значению потенциала. Наконец, нарисуйте стандартную кривую по измеренному сигналу напряжения, чтобы определить концентрации неизвестных образцов.