CN110160922A - 一种海洋大气氯盐粒子含量的检测方法及其检测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种海洋大气氯盐粒子含量的检测方法及其检测系统，该检测方法包括将海洋大气气源抽入储液箱中；将储液箱中的溶液全部送入浓缩室浓缩；将浓缩液抽入雾化器内；通过雾化器将浓缩液喷入挂片箱内的挂片区，该挂片区具有作为测试片的银试片、作为惰性电极片的石墨片电极以及位于银试片和石墨片电极之间的隔膜，利用外接电源对银试片进行腐蚀；利用氯化钾溶液作为电解液还原，氯化银为参比电极，铂片为对电极，对银试片施加电流还原，来计算待检测的海洋大气的氯盐浓度。本发明同时公开了检测系统，该检测系统包括加速腐蚀装置和控制器，所述的加速腐蚀装置包括抽气泵、储液箱、第一水泵、浓缩室、第二水泵、雾化器和挂片箱。
Description
技术领域
本发明涉及大气检测方法和设备，具体是指一种海洋大气氯盐粒子含量的检 测方法及其检测系统。
背景技术
高温高湿的海洋大气中含有大量盐雾粒子，其中，盐雾粒子以氯盐为主，而 氯离子对金属有巨大的破坏作用，主要是氯离子的阳极去极化作用及导电作用， 从而加速了化学腐蚀过程。因此，非常有必要对海洋设备腐工作环境中盐粒子含 量进行分析，并以此为依据，对相应电子电器采取合适的防腐防护措施，从而达 到海洋经济利益最大化效果。
传统的大气盐含量检测方法如：溶液吸收法、真空瓶采样法、滤膜收集法等 方法将采集的空气经处理再进一步利用ICP、GCMS、氯离子选择性电极等方法测 试盐粒子含量。利用这些方法测试效率低，试验周期长，且研究很难达到保新性， 难以满足需求。
因此，急需要利用一种快速准确检测大气氯盐粒子含量的技术。
发明内容
本发明的目的之一是提供一种海洋大气氯盐粒子含量的检测方法，该检测方 法能够快速、准确地检测海洋大气的氯盐粒子含量。
本发明的这一目的通过如下技术方案来实现的：一种海洋大气氯盐粒子含量 的检测方法，其特征在于，该检测方法包括如下步骤：
步骤(1)：将待检测的海洋大气气源抽入储有去离子水的储液箱中；
步骤(2)：将储液箱中的溶液全部送入浓缩室，然后对浓缩室的溶液进行加 热浓缩，得到浓缩液；
步骤(3)：将浓缩液抽入雾化器内；
步骤(4)：通过雾化器将浓缩液以细小水雾状喷入挂片箱内的挂片区，同时 通过气泵将干燥的空气送入挂片箱内，保证氧气充足；该挂片区具有作为测试片 的银试片、作为惰性电极片的石墨片电极以及位于银试片和石墨片电极之间的隔 膜，银试片作为阳极连接电源的负极，石墨片电极作为阴极连接电源的正极，利 用外接电源对银试片进行腐蚀；
步骤(5)：待雾化器内的浓缩液喷尽，腐蚀结束，打开挂片箱，取出银试片， 用清水淋洗干净，烘干；
步骤(6)：利用氯化钾溶液作为电解液还原，氯化银为参比电极，铂片为辅 助电极，对银试片施加电流还原，测试结束，采用如下公式来计算待检测的海洋 大气的氯盐浓度：
f(Cl-)＝A*t
其中，A＝V缩*K*ΓAgCl*/V储
其中，
f(Cl-)为氯盐粒子含量，单位为mg/100cm2.d；
t为还原腐蚀膜所用时间，单位为秒(s)；
A为腐蚀因数，是一个与抽气时间、浓缩液体积以及腐蚀膜性质相关的数；
K为环境因子；
ΓAgCl为银试片的腐蚀膜厚度系数；
V缩为浓缩液体积，单位为cm3；
V储为储液箱中的储液体积，单位为cm3；若直接暴露于海洋大气中，长期测 试，则V缩＝V储。
本发明将浓缩大气以雾化状态喷于银测试片，腐蚀结束后，利用电化学还原 腐蚀膜的方法计算氯化银腐蚀膜厚度，根据银测试片产生的腐蚀产物氯化银的含 量来计算出实际大气中氯盐粒子含量，简单快速。该方法既可以短期加速表征大 气氯盐含量，又可以长期监测大气盐含量。
本发明中，所述步骤(1)中，抽入海洋大气气源的时间为2小时。
本发明中，所述步骤(4)中，雾化器喷雾的流量为15mL/min，气泵送入空 气的流量为1-50mL/min。
本发明中，所述步骤(4)中，干燥空气的相对湿度小于60％。
本发明中，所述步骤(6)中，氯化钾溶液的浓度为0.1mol/L，氯化钾溶液的 体积为600mL以上。
本发明中，所述步骤(6)中，对银试片施加电流还原的电流强度为0.05mA/cm2， 还原时间为500s。
本发明的目的之二是提供一种海洋大气氯盐粒子含量的检测系统，该系统能 够检测海洋大气的氯盐粒子含量。
本发明的这一目的通过如下技术方案来实现的：一种海洋大气氯盐粒子含量 的检测系统，其特征在于：该检测系统包括加速腐蚀装置和控制器，所述的加速 腐蚀装置包括抽气泵、储液箱、第一水泵、浓缩室、第二水泵、雾化器和挂片箱； 所述的抽气泵与储液箱相连，储液箱内储有去离子水，抽气泵用于将待检测的海 洋大气气源抽入储液箱中；所述第一水泵分别与储液箱和浓缩室相连通，所述浓 缩室底部具有加热板、侧面设置有液面感应器；所述第二水泵分别与浓缩室和雾 化器相连接，将浓缩室的浓缩液抽入雾化器内，雾化器将浓缩液喷入挂片箱内； 所述挂片箱具有银试片、石墨片电极以及位于银试片和石墨片电极之间的隔膜， 银试片作为阳极连接电源的负极，石墨片电极作为阴极连接电源的正极，利用外 接电源对银试片进行腐蚀；所述挂片箱还与气泵相连通，通过气泵将空气送入挂 片箱内；所述的控制器分别与所述的抽气泵、第一水泵、第二水泵、加热板、液 面感应器、气泵和外接电源相连接，控制各部件动作。
本发明中，所述银试片与石墨片电极之间的间距为2mm。
本发明中，所述隔膜为绝缘的透水性隔膜。
本发明中，所述挂片箱为玻璃箱。
与现有技术相比，本发明不仅能快速监测氯盐含量，还可以长期监测盐含量， 且该方法结合加速腐蚀装置，提供真实大气环境腐蚀环境，各种环境均能真实反 应腐蚀情况，并结合电化学方法加速腐蚀，双重加速腐蚀，使实验周期大大缩减 的同时，确保了数据的可靠性，且该装置操作简单，使用方便。
附图说明
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
图1是本发明海洋大气氯盐粒子含量的检测系统的整体结构示意图；
图2是图1的A—A剖视图；
图3是图2的B部放大图；
图4是图1的C—C剖视图；
图5是图4的D部放大图。
附图标记说明
1、抽气泵；2、储液箱；3、第一水泵；4、浓缩室；5、加热板； 6、液面感应器；7、第二水泵；8、雾化器；9、银试片； 10、石墨片电极；11、隔膜；12、气泵；13、控制器；14、导电柱； 15、滑块；16、滑杆。
具体实施方式
本发明一种海洋大气氯盐粒子含量的检测方法，利用加速腐蚀装置快速腐蚀 测试片，结合电化学方法加速腐蚀，双重加速腐蚀进一步分析氯盐含量，该检测 方法选择海南琼海作为检测地，时间为八月份，将加速腐蚀装置置于海南琼海试 验棚下，具体包括如下步骤：
步骤(1)：将待检测的海南琼海的海洋大气气源抽入储有1L去离子水的储液 箱中，抽气源时间为2小时，大气污染物如SO2、NO2、盐雾离子等不断进入溶入 水中；
步骤(2)：将储液箱中的溶液全部送入浓缩室，然后对浓缩室的溶液进行加 热浓缩，待溶液浓缩至50mL后停止加热，得到浓缩液；
步骤(3)：将浓缩液抽入雾化器内；
步骤(4)：通过雾化器将浓缩液以细小水雾状喷入挂片箱内的挂片区，雾化 器喷雾的流量为15mL/min，同时通过气泵将干燥的空气送入挂片箱内，保证氧气 充足，气泵送入空气的流量为30mL/min，该流量也可以在1-50mL/min范围内取 值，干燥空气的相对湿度为55％，该相对湿度小于60％即可，气泵抽气管处设置 3-4层过滤膜，过滤膜基本可以将空气中的盐雾氯离子过滤掉，保证所测试的氯盐 粒子的结果更加精确；该挂片区具有作为测试片的银试片、作为惰性电极片的石 墨片电极以及位于银试片和石墨片电极之间的隔膜，银试片作为阳极连接电源的 负极，石墨片电极作为阴极连接电源的正极，利用外接电源对银试片进行腐蚀， 加速试片腐蚀；
步骤(5)：待雾化器内的浓缩液喷尽，腐蚀结束，打开挂片箱，取出银试片， 用清水淋洗干净，烘干；
步骤(6)：利用氯化钾溶液作为电解液还原，氯化钾溶液的浓度为0.1mol/L， 氯化钾溶液的体积为600mL，氯化钾溶液的体积选取600mL以上即可，氯化银为 参比电极，铂片为辅助电极，对银试片施加电流还原，施加电流还原的电流强度 为0.05mA/cm2，还原至电位到达1200mV左右，或者有明显的气泡产生就可以结 束，还原时间为500s，测试结束，采用如下公式来计算待检测的海洋大气的氯盐 浓度：
f(Cl-)＝A*t
其中，A＝V缩*K*ΓAgCl*/V储
其中，
f(Cl-)为氯盐粒子含量，单位为mg/100cm2.d；
t为还原腐蚀膜所用时间，单位为秒(s)；
A为腐蚀因数，一个与抽气时间、浓缩液体积以及腐蚀膜性质相关的数；
K为环境因子；
ΓAgCl为银试片的腐蚀膜厚度系数；
ΓAgCl根据标准ASTM B825-13中公式得到，
V缩为浓缩液体积，单位为cm3；
V储为储液箱中的储液体积，单位为cm3；若直接暴露于海洋大气中，长期测 试，则V缩＝V储。
取海南琼海八月份的环境因子K为0.049，将各参数代入公式计算，得到
f(Cl-)＝0.05*1.3373*0.049*500/1＝1.638mg/100cm2.d。
测试数据表明在海南琼海，八月份早上海南琼海的氯盐粒子含量为1.638 mg/100cm2.d。
本发明一种海洋大气氯盐粒子含量的检测系统如图1至图5所示，该检测系 统包括加速腐蚀装置和控制器13，加速腐蚀装置包括抽气泵1、储液箱2、第一水 泵3、浓缩室4、加热板5、液面感应器6、第二水泵7、雾化器8和挂片箱，控制 器13分别与抽气泵1、第一水泵3、第二水泵7、加热板5、液面感应器6、气泵 12和外接电源相连接，控制各部件动作。
抽气泵1与储液箱2相连，储液箱2内储有去离子水，抽气泵1用于将待检 测的海洋大气气源抽入储液箱2中，储液箱2中的液体为1L；第一水泵3分别与 储液箱2和浓缩室4相连通，第一水泵3用于将储液箱2内的溶液抽至和浓缩室4， 浓缩室4为一方形不锈钢的加热浓缩室，浓缩室4底部具有加热板5、侧面设置有 液面感应器6，加热板5持续加热，室内液体不断浓缩，待浓缩室4内的液面浓缩 至液面感应器6处，浓缩为50mL后，加热板5停止加热，；第二水泵7分别与浓 缩室4和雾化器8相连接，将浓缩室4的浓缩液抽入雾化器8内，雾化器8将浓 缩液以细小水雾状态缓慢喷入挂片箱内。
挂片箱为玻璃箱，设计有小尺寸玻璃挂片区，挂片箱具有银试片9、石墨片电 极10以及位于银试片9和石墨片电极10之间的隔膜11，银试片9与石墨片电极 10之间的间距为2mm，隔膜11为绝缘的透水性隔膜，银试片9作为阳极连接电 源的负极，石墨片电极10作为阴极连接电源的正极，利用外接电源对银试片9进 行腐蚀；挂片箱还与气泵12相连通，通过气泵将干燥空气送入挂片箱内，保证氧 气充足；此时，利用外接电源加速试片腐蚀，其中银测试片9连接负极，石墨片 电极10接正极，腐蚀开始进行，待雾化器8内溶液喷尽。当腐蚀结束后，测试片 经过电化学还原的方法计算出腐蚀膜厚度系数以及氯盐含量。
本发明的上述实施例并不是对本发明保护范围的限定，本发明的实施方式不 限于此，凡此种种根据本发明的上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手 段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，对本发明上述结构做出的其它多 种形式的修改、替换或变更，均应落在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种海洋大气氯盐粒子含量的检测方法，其特征在于，该检测方法包括如下步骤：
步骤(1)：将待检测的海洋大气气源抽入储有去离子水的储液箱中；
步骤(2)：将储液箱中的溶液全部送入浓缩室，然后对浓缩室的溶液进行加热浓缩，得到浓缩液；
步骤(3)：将浓缩液抽入雾化器内；
步骤(4)：通过雾化器将浓缩液以细小水雾状喷入挂片箱内的挂片区，同时通过气泵将干燥的空气送入挂片箱内，保证氧气充足；该挂片区具有作为测试片的银试片、作为惰性电极片的石墨片电极以及位于银试片和石墨片电极之间的隔膜，银试片作为阳极连接电源的负极，石墨片电极作为阴极连接电源的正极，利用外接电源对银试片进行腐蚀；
步骤(5)：待雾化器内的浓缩液喷尽，腐蚀结束，打开挂片箱，取出银试片，用清水淋洗干净，烘干；
步骤(6)：利用氯化钾溶液作为电解液还原，氯化银为参比电极，铂片为辅助电极，对银试片施加电流还原，测试结束，采用如下公式来计算待检测的海洋大气的氯盐浓度：
f(Cl-)＝A*t
其中，A＝V缩*K*ΓAgCl*/V储
其中，
f(Cl-)为氯盐粒子含量，单位为mg/100cm2.d；
t为还原腐蚀膜所用时间，单位为秒(s)；
A为腐蚀因数，是一个与抽气时间、浓缩液体积以及腐蚀膜性质相关的数；
K为环境因子；
ΓAgCl为银试片的腐蚀膜厚度系数；
V缩为浓缩液体积，单位为cm3；
V储为储液箱中的储液体积，单位为cm3；若直接暴露于海洋大气中，长期测试，则V缩＝V储。
2.根据权利要求1所述的海洋大气氯盐粒子含量的检测方法，其特征在于：所述步骤(1)中，抽入海洋大气气源的时间为2小时。
3.根据权利要求1所述的海洋大气氯盐粒子含量的检测方法，其特征在于：所述步骤(4)中，雾化器喷雾的流量为15mL/min，气泵送入空气的流量为1-50mL/min。
4.根据权利要求1所述的海洋大气氯盐粒子含量的检测方法，其特征在于：所述步骤(4)中，干燥空气的相对湿度小于60％。
5.根据权利要求1所述的海洋大气氯盐粒子含量的检测方法，其特征在于：所述步骤(6)中，氯化钾溶液的浓度为0.1mol/L，氯化钾溶液的体积为600mL以上。
6.根据权利要求1所述的海洋大气氯盐粒子含量的检测方法，其特征在于：所述步骤(6)中，对银试片施加电流还原的电流强度为0.05mA/cm2，还原至电位到达1200mV结束。
7.一种海洋大气氯盐粒子含量的检测系统，其特征在于：该检测系统包括加速腐蚀装置和控制器(13)，所述的加速腐蚀装置包括抽气泵(1)、储液箱(2)、第一水泵(3)、浓缩室(4)、第二水泵(7)、雾化器(8)和挂片箱；所述的抽气泵(1)与储液箱(2)相连，储液箱(2)内储有去离子水，抽气泵(1)用于将待检测的海洋大气气源抽入储液箱(2)中；所述第一水泵(3)分别与储液箱(2)和浓缩室(4)相连通，所述浓缩室(4)底部具有加热板(5)、侧面设置有液面感应器(6)；所述第二水泵(7)分别与浓缩室(4)和雾化器(8)相连接，将浓缩室(4)的浓缩液抽入雾化器(8)内，雾化器(8)将浓缩液喷入挂片箱内；所述挂片箱具有银试片(9)、石墨片电极(10)以及位于银试片(9)和石墨片电极(10)之间的隔膜(11)，银试片(9)作为阳极连接电源的负极，石墨片电极(10)作为阴极连接电源的正极，利用外接电源对银试片(9)进行腐蚀；所述挂片箱还与气泵(12)相连通，通过气泵将空气送入挂片箱内；所述的控制器(13)分别与所述的抽气泵(1)、第一水泵(3)、第二水泵(7)、加热板(5)、液面感应器(6)、气泵(12)和外接电源相连接，控制各部件动作。
8.根据权利要求7所述的海洋大气氯盐粒子含量的检测系统，其特征在于：所述银试片(9)与石墨片电极(10)之间的间距为2mm。
9.根据权利要求7所述的海洋大气氯盐粒子含量的检测系统，其特征在于：所述隔膜(11)为绝缘的透水性隔膜。
10.根据权利要求7所述的海洋大气氯盐粒子含量的检测系统，其特征在于：所述挂片箱为玻璃箱。
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