CN107621451B - 基于毛细现象的高浓度溶液吸光度测量装置及测量方法 - Google Patents

基于毛细现象的高浓度溶液吸光度测量装置及测量方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于毛细现象的高浓度溶液吸光度测量装置及测量方法，包括底座、支架、第一固定板、第二固定板、第一玻璃板、第二玻璃板、竖直调节旋钮、水平调节旋钮、第一激光头、第二激光头、第一准直标记、第二准直标记、水平仪、样品池、第一竖直标尺、第二竖直标尺、光源、探测器，本发明相比于目前已有的测量装置，将高浓度溶液的光程设置得很小，为了提高微小光程的测量精度，运用毛细现象原理，通过液面上升高度得到微小光程的高精度测量结果，解决了高浓度溶液吸光度测量时微小光程的准确测量问题。

Description

基于毛细现象的高浓度溶液吸光度测量装置及测量方法
技术领域
本申请涉及一种基于毛细现象的高浓度溶液吸光度测量装置，属于光电检测领域。
背景技术
光谱检测技术近年来发展迅速，由于其灵敏度高、选择性强，速度快等优点被逐渐被应用于各个领域，特别是在物质种类检测中有着重要的应用。吸光度是用来衡量光被吸收程度的一个物理量，是指光线通过溶液或某一物质前的入射光强度与该光线通过溶液或物质后的透射光强度比值的以10为底的对数(即a＝lg(I0/I1))，其中a为吸光度，I0为入射光强，I1为为透射光强。根据朗伯(Lambert)-比尔(Beer)定律：吸光度与吸光物质的量浓度c成正比，以A对c作图，可得到光度分析的校准曲线。另外，光度具有加和性，在多组分体系中，如果各组分的吸光质点彼此不发生作用，那么吸光度便等于各组分吸光度之和，所以精确测量某种溶液的吸光度，对进行多组分同时测定及某些化学反应平衡常数的测定有重要意义，而测定高浓度溶液时，会出现偏离朗伯(Lambert)-比尔(Beer)定律的现象，现有的测量溶液吸光度装置常采用示差分光光度法，即选择比待测溶液浓度较低的溶液作为参比溶液，以减小测量误差，在同一强度光强下，怎样准确测量更高浓度溶液的吸光度就成了亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于毛细现象的高浓度溶液吸光度测量装置，能够准确测量高浓度溶液吸光度。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：一种基于毛细现象的高浓度溶液吸光度测量装置，包括底座、支架、第一固定板、第二固定板、第一玻璃板、第二玻璃板、竖直调节旋钮、水平调节旋钮、第一激光头、第二激光头、第一准直标记、第二准直标记、水平仪、样品池、第一竖直标尺、第二竖直标尺、光源、探测器。支架直接固定在底座上表面；第一固定板通过三个竖直调节旋钮固定在右侧支架上，第二固定板直接竖直固定在顶侧支架上；第一玻璃板被固定在第一固定板左侧，第二玻璃板被固定在第二固定板右侧，两个玻璃板平行相对；第一激光头与第二激光头分别固定在左侧支架的上下两端，第一准直标记与第二准直标记分别是一个小圆圈，分别标记在右侧支架的上下两端，且满足第一激光头与第二激光头发出的水平光分别能够照到第一准直标记与第二准直标记的小圆圈内。
所述底座为光学平台。
所述支架为不锈钢或铝合金支架。
所述第一固定板与第二固定板为高平整度金属平板。
所述第一玻璃板、第二玻璃板为石英光学玻璃。
所述光源为氙灯、激光等平行光源。
所述探测器为光谱仪，且与所述光源在同一水平轴上。
所述样品池内装入适量参比溶液，首先调节三个水平调节旋钮，使得水平仪内的气泡处于中央位置，整个底座水平；其次调节三个竖直调节旋钮，保证第一竖直标尺与第二竖直标尺的读数相同(液面等高)且第一激光头、第二激光头发出的可见光均照在第一准直标记、第二准直标记的标记内(两个玻璃板间等距)，打开光源和探测器，测量探测器所收集的光强为I0。所述样品池内装入适量高浓度待测溶液，打开光源和探测器，测量探测器所收集的光强为I1；通过记录两板间液面高度h，根据两板间液面上升的高度公式：其中α为液体表面张力系数，为接触角，ρ为溶液密度，可计算出两板间间距d；根据吸光度表达式可得到溶液浓度C。
所述第一竖直标尺、第二竖直标尺竖直固定在第二玻璃板的两侧，第一竖直标尺、第二竖直标尺的刻度线水平等高。
有益效果：本发明相比于目前已有的测量装置，将高浓度溶液的光程设置得很小，为了提高微小光程的测量精度，运用毛细现象原理，通过液面上升高度得到微小光程的高精度测量结果，解决了高浓度溶液吸光度测量时微小光程的准确测量问题。
附图说明
图1为本发明的装置的整体结构示意图。
图2为本发明的装置的玻璃平面结构示意图。
具体实施方式
为了进一步描述本发明的技术特点和效果，以下结合附图和具体实施方式对本发明做进一步描述。
参照图1-图2所示，一种基于毛细现象的高浓度溶液吸光度测量装置，包括底座1、支架2、第一固定板3、第二固定板4、第一玻璃板5、第二玻璃板6、竖直调节旋钮7、水平调节旋钮8、第一激光头9、第二激光头10、第一准直标记11、第二准直标记12、水平仪13、样品池14、第一竖直标尺15、第二竖直标尺16、光源17、探测器18。支架2直接固定在底座1上表面；第一固定板3通过三个竖直调节旋钮7固定在右侧支架2上，第二固定板4直接竖直固定在顶侧支架2上；第一玻璃板5被固定在第一固定板3左侧，第二玻璃板6被固定在第二固定板4右侧，两个玻璃板平行相对；第一激光头9与第二激光头10分别固定在左侧支架2的上下两端，第一准直标记11与第二准直标记12分别是一个小圆圈，分别标记在右侧支架2的上下两端，且满足第一激光头9与第二激光头10发出的水平光分别能够照到第一准直标记11与第二准直标记12的小圆圈内。所述底座1为光学平台。所述支架2为铝合金支架。所述第一固定板3与第二固定板4为高平整度金属平板。所述第一玻璃板5、第二玻璃板6为石英光学玻璃。所述光源17为激光平行光源。所述探测器18为光谱仪，且与所述光源17在同一水平轴上。所述第一竖直标尺15、第二竖直标尺16竖直固定在第二玻璃板6的两侧，第一竖直标尺15、第二竖直标尺16的刻度线水平等高。
测量的时候，所述样品池14内装入适量参比溶液水，首先调节三个水平调节旋钮8，使得水平仪13内的气泡处于中央位置，整个底座水平；其次调节三个竖直调节旋钮7，保证第一竖直标尺15与第二竖直标尺16的读数相同(液面等高)且第一激光头9、第二激光头10发出的可见光均照在第一准直标记11、第二准直标记12的标记内(两个玻璃板间等距)。打开光源17和探测器18，测量探测器18所收集的光强为I0，所述样品池14内装入适量某高浓度待测溶液(其摩尔吸光系数ε＝8.4×102L·mol-1·cm-1)，打开光源17和探测器18，测量探测器18所收集的光强为I1，得到吸光度A＝0.9978；通过记录两板间液面高度h＝12.50cm，根据两板间液面上升的高度公式：其中α为液体表面张力系数(62.5mN/m，20℃)，为接触角(＝0)，ρ为溶液密度，可计算出两板间间距d＝0.1916mm；根据吸光度表达式可得到溶液浓度C＝6.2×10-2mol·L-1。
上述实施例不以任何形式限定本发明，凡采取等同替换或等效变换的形式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种基于毛细现象的高浓度溶液吸光度测量装置，其特征在于，包括底座(1)、支架(2)、第一固定板(3)、第二固定板(4)、第一玻璃板(5)、第二玻璃板(6)、竖直调节旋钮(7)、水平调节旋钮(8)、第一激光头(9)、第二激光头(10)、第一准直标记(11)、第二准直标记(12)、水平仪(13)、样品池(14)、第一竖直标尺(15)、第二竖直标尺(16)、光源(17)、探测器(18)；支架(2)直接固定在底座(1)上表面；第一固定板(3)通过三个竖直调节旋钮(7)固定在右侧支架(2)上，第二固定板(4)直接竖直固定在顶侧支架(2)上；第一玻璃板(5)被固定在第一固定板(3)左侧，第二玻璃板(6)被固定在第二固定板(4)右侧，第一玻璃板(5)与第二玻璃板(6)平行相对；第一激光头(9)与第二激光头(10)分别固定在左侧支架(2)的上下两端，第一准直标记(11)与第二准直标记(12)均是一个小圆圈，分别标记在右侧支架(2)的上下两端，且满足第一激光头(9)与第二激光头(10)发出的水平光分别能够照到第一准直标记(11)与第二准直标记(12)的小圆圈内。
2.根据权利要求1所述的一种基于毛细现象的高浓度溶液吸光度测量装置，其特征在于：所述底座(1)为光学平台。
3.根据权利要求1所述的一种基于毛细现象的高浓度溶液吸光度测量装置，其特征在于：所述支架(2)为不锈钢或铝合金支架。
4.根据权利要求1所述的一种基于毛细现象的高浓度溶液吸光度测量装置，其特征在于：所述第一固定板(3)与第二固定板(4)为高平整度金属平板。
5.根据权利要求1所述的一种基于毛细现象的高浓度溶液吸光度测量装置，其特征在于：所述第一玻璃板(5)、第二玻璃板(6)为石英光学玻璃。
6.根据权利要求1所述的一种基于毛细现象的高浓度溶液吸光度测量装置，其特征在于：所述光源(17)为氙灯、激光平行光源。
7.根据权利要求1所述的一种基于毛细现象的高浓度溶液吸光度测量装置，其特征在于：所述探测器(18)为光谱仪，且与所述光源(17)在同一水平轴上。
8.根据权利要求1所述的一种基于毛细现象的高浓度溶液吸光度测量装置，其特征在于：所述第一竖直标尺(15)、第二竖直标尺(16)竖直固定在第二玻璃板(6)的两侧，第一竖直标尺(15)、第二竖直标尺(16)的刻度线水平等高。
9.一种基于权利要求1-8任意一项所述装置的测量方法，其特征在于：样品池(14)内装入适量参比溶液，首先调节三个水平调节旋钮(8)，使得水平仪(13)内的气泡处于中央位置，整个底座水平；其次调节三个竖直调节旋钮(7)，保证第一竖直标尺(15)与第二竖直标尺(16)的读数相同，即液面等高，且第一激光头(9)、第二激光头(10)发出的可见光均照在第一准直标记(11)、第二准直标记(12)的标记内，两个玻璃板间等距，打开光源(17)和探测器(18)，测量探测器(18)所收集的光强为I0；
样品池(14)内装入适量高浓度待测溶液，打开光源(17)和探测器(18)，测量探测器(18)所收集的光强为I1；通过记录两板间液面高度h，根据两板间液面上升的高度公式：其中α为液体表面张力系数，为接触角，ρ为溶液密度，可计算出两板间间距d；根据吸光度表达式可得到溶液浓度C，ε为摩尔吸光系数。
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