布鲁氏菌抗体的无标记电流型免疫传感器检测

为提高布鲁氏菌抗体检测的检测限及灵敏度,并适应定量、快速的测定要求,以便早期发现病畜,减少经济损失,采用丝网印刷金电极表面修饰巯基乙胺绑定抗原的方法,研制了一种一次性免疫传感器。通过循环伏安法表征免疫电极的反应过程,发现布鲁氏菌抗体在10-5~10-3IU/mL浓度范围内,氧化峰电流的变化值(ΔIpa)与抗体的浓度呈良好的线性关系,其相关系数r=0.999 9,检测下限为2.8×10-5IU/mL。将测定的循环伏安曲线进行半微分变换,建立半微分变化值(Δepa)与浓度的关系,在10-5~10-3IU/mL浓度范围内,半微分氧化峰电流的变化值与浓度呈线性关系,相关系数r=0.992 9,检测下限为2.7×10-6IU/mL,且在10-2~1 IU/mL浓度范围内,半微分氧化峰电流的变化值与浓度的相关系数r=0.999 2。表明半微分变换可以明显改善其检测范围和检测下限。     

纳米三氧化二铁修饰玻碳电极测定痕量Hg~(2+)的研究

构建了一种基于纳米三氧化二铁修饰玻碳电极的电化学传感器,采用差分脉冲溶出伏安法研究痕量Hg~(2+)在该传感器上的电化学响应行为。实验结果表明,在0.1 mol/L的KCl中,纳米三氧化二铁修饰电极在+0.144 V出现一个强而尖锐的溶出峰,说明修饰电极能有效增强Hg~(2+)的溶出伏安信号。在富集电位-1.2 V,富集时间300 s的最优测试条件下,Hg~(2+)溶出峰电流与其浓度在3~13μg/L的范围内,呈现良好线性关系,线性相关系数r~2=0.993 6,检测限为0.18μg/L。将该电极用于青提汁中的检测,回收率为95.2%~100.7%,表明该制备简单的修饰电极灵敏度高、操作方便,具有良好的实际应用价值。     

基于纸质微流控芯片的农药检测系统

针对当前农药检测手段仪器复杂、成本昂贵等问题,提出了一种基于纸质微流控农药检测方法。设计了具有自动进样、混合反应、电化学检测等功能的纸质微流控芯片,采用石墨碳、Ag/AgCl材料以及结合化学交联法制备了环状结构的丝网印刷酶电极,并利用循环伏安法对制备的酶电极进行了电化学表征,构建了一套基于酶抑制法的集成酶电极纸质微流控农药检测系统。最后建立了酶抑制率与对硫磷浓度的数学模型,并测试了酶电极的性能。实验结果表明,酶电极具有良好的制备重复性、稳定性和线性度。抑制率与对硫磷浓度的负对数在1.0×10~(-7)~1.0×10~(-5)g/mL范围内呈良好的线性关系,线性回归方程为:I=158.82+21.11lg C,R~2为0.993,最低检出限为3.3×10~(-8)g/mL。所制备的酶电极微流控传感器抗干扰性较强,对对硫磷农药具有一定的选择性。加标回收率范围在95.8%~115.0%之间。     

基于分子印迹碳纳米管修饰电极快速测定水中抗生素

将表面分子印迹聚合物和碳纳米管有机结合起来,发展了氧氟沙星分子印迹碳纳米管修饰电极快速测定水体中的氧氟沙星.在最优条件下(pH值为4.0,富集时间为10min,富集电压为0~0.2V),循环伏安响应峰电流与氧氟沙星浓度成线性关系,线性范围为0.1~5μmol/L,检出限(S/N=3)为0.01μmol/L.修饰电极具有良好的测量重现性和稳定性,用该方法测定自来水中添加的不同浓度的氧氟沙星,回收率为81.8%~110.8%,结果令人满意.     

基于量子点荧光探针的重金属离子Hg~(2+)检测方法

以重金属离子Hg~(2+)为研究对象,使用经过L-半胱氨酸修饰的Cd Te量子点溶液对Hg~(2+)进行检测,Hg~(2+)与表面采用修饰剂的量子点结合使得量子点发生荧光猝灭现象,Hg~(2+)浓度与荧光猝灭的变化强度呈一定的线性关系,利用这种线性关系实现量子点对溶液中Hg~(2+)含量的定量检测,检测波段为400～800 nm。在优化条件下测得方法检出限为6.11×10~(-9)mol/L(S/N=3,n=11),线性范围为9×10~(-9)～5×10~(-6)mol/L,相对标准偏差(RSD)为2.86%。在实验环境下,对特征波段进行变量标准化(SNV)预处理,再进行偏最小二乘(PLS)建模分析,得到较好的自预测能力和实际预测能力,其中校正集的决定系数为0.878 4,RMSEC为11.631 3μmol/L,验证集的决定系数为0.728 7,RMSEP为18.717 4μmol/L。结果表明,实验建模效果良好,操作简单、方便,实验快速、可靠、无污染,表明利用量子点荧光探针检测Hg~(2+)方法可行。     

芦丁在石墨烯/离子液体复合膜上的电化学行为研究

研究了N-辛基吡啶六氟硝磷酸盐（N-octylpyridinum hexafluorophosphate,OPFP）离子液体与新型碳纳米材料石墨烯（Graphene,GR）复合膜修饰玻碳电极,制备了一种新型的IL/GR/GCE电极用于检测芦丁香茶和药片中芦丁的浓度。并通过循环伏安法、阻抗谱和方波伏安法研究芦丁在IL/GR/GCE的电化学性能,表明离子液体优良的导电和粘合性能及石墨烯纳米材料大比表面积、高电子传递能力和强催化能力,极大地提高了电极电化学性能和检测响应。在最优检测条件下,方波伏安法测定发现其峰电流与芦丁浓度在0.05~11μmol/L范围内呈现良好的线性关系,线性相关系数0.997,检测下限为0.01μmol/L（S/N为3）。将该修饰电极用于检测实际样品中芦丁的含量,表现出较强的抗干扰能力和良好的稳定性。     

纳米通道适配体传感器对马拉硫磷的检测

准确快速检测水体中农药残留对水体安全至关重要.基于纳米通道电流整流现象,利用适配体特异性结合目标物的特点,构建了电化学适配体传感器,以实现马拉硫磷(Mal)的检测.通过金硫键将Mal适配体1(Apt-1)修饰到镀有金膜的纳米管腔内,利用Mal与Apt-1和适配体2(Apt-2)特异性结合后改变纳米通道内电荷密度的特点,实现Mal的定量检测.采用扫描电镜(SEM)和圆二色谱(CD),对纳米管及通道内部进行表征;对Apt-1在纳米通道内部的修饰浓度、Apt-2的使用浓度、孵育溶液的pH以及孵育时间进行优化.在最佳工作条件下,Mal浓度的对数与传感器的响应电流信号呈线性关系,传感器对Mal的检测线性范围为1.0×10^-8～1.0×10^-6 mol/L,检测限(LOD)为3.33×10^-9 mol/L.考察了传感器的稳定性以及对Mal的检测选择性,并将传感器用于水样中Mal的分析,所得结果与气相色谱(GC)方法所得结果基本一致.     

离子液体/纳米Fe 3O 4修饰的丝网印刷电极重金属检测

设计了一种N-辛基吡啶六氟硝磷酸盐离子液体粘合纳米四氧化三铁修饰丝网印刷电极,结合方波阳极溶出伏安法实现了重金属镉、铅离子的同步检测。并用循环伏安法、交流阻抗法、方波溶出伏安法进一步研究修饰电极的电化学性能,表明采用离子液体/纳米四氧化三铁复合膜可有效提高丝网印刷电极的电子传递能力和有效面积,修饰电极对镉离子和铅离子显示出了良好的检测灵敏性。在最优检测条件下,修饰电极对镉离子和铅离子峰电流在浓度分别为0.2~35.0 μg/L和0.2～20.0 μg/L范围内呈现良好的线性关系,检测下限分别为0.06、0.1 μg/L（ S/N =3）。将该电极用于检测土壤和水样本中的重金属镉和铅,表现出较好的选择性和检测精度。     

基于石墨烯气凝胶的全固态硝酸根离子选择性电极研究

全固态离子选择性电极的结构在许多制备和应用方面具有明显优势。但由于固态界面上缺少有效的离子-电子转化导致其在电位稳定性上表现较差,无法保证各界面电势的稳定性而限制了全固态离子选择性电极的应用。因此,提出使用具有三维结构的石墨烯气凝胶(GAs)作为有效的固态转接层材料,用于调节离子载体基选择性聚合膜玻碳电极基底之间的离子-电子转化,基于这一原理制备了高性能全固态硝酸根离子选择性电极。通过透射电子显微镜表征其形貌特征;将其滴涂于玻碳电极表面形成GAs修饰电极,采用循环伏安法表征其电化学行为。在上述修饰电极表面覆上硝酸根离子选择性膜后制备新型的全固态离子选择性电极,通过电位水层测试、电位测量来表征其性能。GAs转接层的离子选择性电极对硝酸根离子展现出良好的能斯特响应和10~(-4.2)mol/L的检测下限,这为实现硝酸根离子现场即时检测提供了可能。     

三维电极法处理低浓度氨氮废水的研究

养殖场污水处理系统厌氧/好氧阶段的出水,氨氮浓度较低、较难生物降解。针对此类废水中的特征污染物氨氮,研究通过单因素实验和响应面设计实验得到三维电极最优电解条件,即pH值5.0,电解质浓度0.20 mol/L,电压9.86 V,极板间距6.47 cm。在最优条件下处理氨氮浓度为140.00 mg/L的原水,出水氨氮浓度降至34.50 mg/L,低于《鄱阳湖生态经济区水污染物排放标准》(DB36/852-2015)中高效集约发展区氨氮限值。运用X射线衍射仪检测到,在烧结温度为200℃时,活性炭表面附着了α-MnO2、β-MnO2和Mn3O4。结合电化学反应特性,分析所构建的三维电极体系的反应机理。     

外源MeJA和BR对番茄种子萌发及幼根生长的影响

以番茄‘新红49号’种子为试验材料，研究不同浓度梯度的外源茉莉酸甲酯（Methyl jasmonate，MeJA）和油菜素内酯（Brassinolide，BR）对番茄种子萌发的影响。研究结果表明:与对照组相比，5×10-5 μmol/L的MeJA处理对种子的萌发最佳，5×10-6 μmol/L的MeJA对根长有促进作用，但抑制芽的生长；1×10-5 μmol/L的BR处理下种子萌发率最高，且此浓度显著促进根和芽生长；激素混合处理中，MeJA浓度为5×10-4 μmol/L和BR为1×10-5 μmol/L处理对种子萌发促进效果最为明显，且5×10-4 μmol/L MeJA和1×10-5 μmol/L BR对根和芽长具有促进作用。研究可知，单激素处理对种子萌发和根长、芽长促进效果优于双激素处理，因此，适当浓度的MeJA和BR对番茄种子萌发具有促进作用。      

基于MOCPs-MWCNTs的大肠杆菌电化学免疫传感器

食源致病菌引起的食品安全问题已成为全世界关注的焦点。设计了一种基于多壁碳纳米管(MWCNTs)-有机配位聚合物(MOCPs)高效固定抗体的大肠杆菌电化学免疫传感器。利用NaAuCl_4与1,4-苯二硫醇(BDT)反应生成金属有机配位聚合物,同时在BDT的还原作用下生成大量纳米金,并包埋大量吸附在MWCNTs表面的大肠杆菌抗体,最终将抗体高效包埋在MOCPs-MWCNTs中,基于MOCPs-MWCNTs固定抗体研制修饰电极,在目标物大肠杆菌O157:H7的存在下,辣根过氧化氢酶标记的抗体(HRP-Ab)随后特异性捕获于电极表面形成典型夹心结构,通过HRP催化底物产生电化学信号从而实现大肠杆菌O157:H7的检测。MOCPs-MWCNTs特有的高比表面积高效固定了大量抗体,增加了传感器结合抗体的效率并提高了传感器的灵敏度。该传感器对大肠杆菌O157:H7的检测线性范围为67~6.7×10~6cfu/mL,最低检出限为40 cfu/mL。     

农机电测技术(二)

二、电桥电路 试件变形后,贴于其上的电阻应变片的电阻变化是很小的,比如试件的应变为2500微应变(此时的应力为5000公斤/厘米~2)时,对R=120欧姆,K=2.0的电阻应变片其△R=K。ε·R=2.0×2500×10~(-6)×120=0.6欧姆。而     

基于PSO-LSSVM算法的阶梯式溢洪道复氧率预测

最近,机器学习方法逐渐在水利工程中得到广泛运用。研究将采用最小二乘支持向量机(LSSVM)方法,建立阶梯式溢洪道各种流态下复氧率的预测模型。采用粒子群优化算法(PSO)优化了LSSVM算法的参数(惩罚函数γ和核函数常数σ~2),新的PSO-LSSVM模型预测精度相对于常用的BP模型明显提高。误差分析表明,在测试集上PSO-LSSVM模型的平均绝对百分比误差MAPE、均方差RMSE和平方相关系数R~2分别为1.100 0×10~(-3), 4.899 6×10~(-4)和9.998 6×10~(-1)。最后,采用平均影响值法评价了输入参数对复氧率的影响程度。     

便携式土壤土霉素提取-检测装置设计与试验

土壤中土霉素（Oxytetracycline,OTC）高性能的现场分析方法对于保护生态环境安全和维护人类健康具有重要意义。针对土壤中痕量OTC的现场检测难题,设计功能集成的便携式提取-检测装置,用于土壤中OTC的现场提取与精准分析。首先,基于集成电路技术与3D建模,研制具有称量、搅拌与离心功能的便携式装置,并通过与实验室用提取装置的性能对比,验证装置的提取精度;分别以LED和便携式电化学工作站为光电化学检测的光源驱动和信号采集装置,研制便携式检测装置;进行土壤中OTC的现场分析试验。结果表明,研制的便携式装置对土壤OTC的提取精度较高,检测的线性范围为1×10-8~1×10-6mol/L,检出限为5.33×10-9mol/L;在现场分析试验中,对土壤中OTC检测的加标回收率为92%~97%,相对标准偏差为1.8%~5.2%,且准确度得到了国标法的验证。     

基于动态指纹图谱的奶粉中糊精添加量检测方法

采用动态非线性化学指纹图谱法对奶粉中添加的糊精进行定量分析。利用"硫酸-硫酸锰-丙酮-溴酸钠"为振荡体系,先向奶粉中添加不同量的糊精,配成掺杂糊精的奶粉标样。通过非线性化学指纹图谱法对奶粉标样进行测定,运用最小二乘法,分别拟合其诱导时间和停波时间相对于奶粉中添加糊精含量之间的一元线性关系,可求出奶粉中添加的糊精含量。实验表明,当奶粉中添加的糊精质量分数在0~30%范围内时,糊精含量与诱导时间及停波时间线性关系良好,决定系数R~2为0.997 2~0.999 1,回收率为94.00%~104.89%,相对标准偏差为0.17%~1.17%,检测范围为0~30%,检出限为1.3×10~(-3)~4.7×10~(-3)mg/g。方法准确度高,操作简单,是一种切实可行的测定奶粉中添加糊精的方法,也可作为复杂样本中其他成分定量分析借鉴的方法。     

电工测量仪表(Ⅷ) 功率表的原理和使用方法

通过电流线圈的电流I_1就是负载电流I,即I_1=I;根据欧姆定律,通过电压线圈的电流I_2与负载电压U成正比(不考虑电流I_1在电流线圈上产生很小压降),即I_2=U/R~2(R_2是电压线圈电阻和附加电阻阻值之和)。将此式代入M∝I_1·I_2可得M∝I_1·I_2=I·U/R_2即M∝I·U=P,可见转动力矩M与被测负载     

环境湿度场与不同包装种子含水率的研究——基于COMSOL

为掌握除湿过程湿度场分布及作用于种子含水率的规律,针对压差原理的贮藏箱体,以水稻种子为试验物料,基于COMSOL Multiphysics5.0软件,对不同湿度环境湿度场分布和不同包装种子在不同湿度场中随时间变化的种子含水率进行数值模拟,得出了不同包装种子在不同湿度环境下贮藏7天的种子含水率与湿度场云图。研究结果表明:同一包装的水稻种子在不同湿度环境下具有不同的吸湿或解吸速率。95%高湿环境下散装的种子平均吸水速率可达1.79×10~(-2)mol/d,用铝箔袋包装平均吸湿速率仅有0.2×10~(-2)mol/d,是散装包装的1/9;35%超干燥环境下散装的种子平均解吸速率可达0.68×10~(-2)mol/d,贮运7天后含水率可降到9%;5 0%湿度环境下贮运7天后含水率可达到11%,但前者能耗是后者能耗的4倍多。通过与验证试验对比,试验结果与模拟结果基本吻合,试验值与模拟值最大偏差值为1.2%,该模型是有效的。     

共存阴离子对铂电极电解含溴水时溴酸盐生成的影响

电化学消毒时,共存离子可能对BrO_3~-副产物生成规律产生影响。以常用Ti/Pt电极作为阳极电解含溴水模拟电化学消毒过程,分别考察不同浓度SO_4~(2-)、Cl~-、HCO_3~-、NO-3对BrO_3~-形成的影响。中性条件下,共存SO_4~(2-)浓度增大,可抑制BrO_3~-的形成; SO_4~(2-)在Pt电极表面产生过氧硫酸盐和过氧化单硫酸盐,占据电极活性位点从而减少Br-被直接或间接氧化的几率。共存Cl~-、HCO_3~-和NO-3浓度增大时,都对BrO_3~-的形成表现出促进作用。Cl~-共存时,电化学体系中的电生HCl O/Cl O-是促进作用的主因; NO-3易在阴极发生还原,减少不分槽电极体系中BrO_3~-的还原几率,促进BrO_3~-生成的同时,还带了NO-2生成的潜在风险。在总离子强度(12.56 mmol/kg)相同的前提下,比较不同共存组分对BrO_3~-生成的影响效应发现,共存NO-3对BrO_3~-生成的促进作用明显强于Cl~-和HCO_3~-; 120 min电解后,含有NO-3的电化学体系内BrO_3~-生成量为含有Cl~-和HCO_3~-条件下的3.21倍和2.69倍。     

FeO(OH)吸附剂去除饮用水中As(Ⅴ)的研究

基于Fe(Ⅲ)对砷的良好亲和性,将FeO(OH)负载在有机高聚物上,研发出了FeO(OH)吸附剂。通过静态和动态吸附脱附试验,研究FeO(OH)吸附剂的除砷性能。研究结果表明,FeO(OH)吸附剂对As(Ⅴ)吸附性能良好,在纯水配水条件下,最大Langmuir吸附容量可达13.7 mg/g;FeO(OH)吸附剂具有较宽的pH适用范围(3.0~9.0),最佳吸附pH为4.0;FeO(OH)吸附剂具有较好的重复利用性,在9次再生回用试验中回用与初始吸附容量比稳定在0.5~0.6;动态试验结果表明FeO(OH)吸附剂在接近实际高砷水条件下具有高的穿透倍柱体积和适用性,原水As(Ⅴ)浓度为100~120μg/L和500~550μg/L时对应的穿透倍柱体积分别为5 000和1 400[出水As(V)小于10μg/L],相应的穿透吸附容量分别为0.76和1.08 mg/g。