CN110907441B - 一种水中Cr(VI)离子的即时视觉传感检测系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种水中Cr(VI)离子的即时视觉传感检测系统及方法,所述系统包括反应模块、取像模块和应用模块,反应模块采用含有Cr(VI)离子显示剂的试纸替代现配的显示剂溶液,具有携带方便易于保存的优点;取像模块配合试纸能够为拍照提供一个固定光线环境条件,应用模块中含有摄像头以及可搭载处理软件的手机,能够对照片的颜色进行识别,然后根据R/G值对Cr(VI)浓度的线性关系,利用标曲计算出的函数公式即可对水中的Cr(VI)浓度进行实时定量检测。总之,本发明不需要任何实验仪器,具有成本低廉、携带方便、快速实时、简单易行的优点。

Description

一种水中Cr(VI)离子的即时视觉传感检测系统及方法
技术领域
本发明属于重金属离子检测技术领域,具体涉及一种水中Cr(VI)离子的即时视觉传感检测系统及方法。
背景技术
铬作为一种致命的有毒物质,由于其在不锈钢、汽车零件、皮革制品和其他工业产品中的广泛使用而受到广泛关注。废水中所含的铬可能直接通过被污染的地下水被人类吸收,也可能通过鱼类等水生生物被间接吸收。Cr(VI)具有高度致癌性和致突变性,可导致遗传缺陷、过敏反应和各种类型的癌症。
现有对于Cr(VI)检测的技术方案包括:电化学方法、原子吸收分光光度法(AAS)、电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)和分光光度法。但是上述方法存在以下缺点:
缺点一:成本高,需要依靠相应的仪器才能进行检测。
缺点二:无法快速实时检测,需要将样品带回实验室才能进行检测。
缺点三:操作复杂,需要学会相应仪器的使用方法才能进行检测。
因此,设计一种成本低廉、快速实时且简单易行的Cr(VI)检测方法,对于实时监测水体中的铬污染有重要的环境意义。
发明内容
为了解决上述存在的技术问题,本发明提供一种水中Cr(VI)离子的即时视觉传感检测系统及方法,具有成本低廉、快速实时、简单易行的优点。
本发明的技术方案为:一种水中Cr(VI)离子的即时视觉传感检测系统,包括反应模块、取像模块和应用模块,
反应模块包括夹持机构和固定在夹持机构内的含有Cr(VI)离子显示剂的试纸,在试纸上滴加待测水样进行反应,形成含有反应待测样区的试纸;
取像模块包括盒体,以及设置在盒体内的摄像室和连接在摄像室与盒体外部之间的通道,将夹持有试纸的夹持机构从通道的外端口插入并向内推送,直至试纸的反应待测样区到达摄像室内,在摄像室内设有用于固定夹持机构的限位机构,用于补光的LED照明灯,以及设置在摄像室外顶部并正对反应待测样区的取景器,盒体上还设有为LED照明灯供电的内置电池和控制LED照明灯的开关;
应用模块包括带有摄像头的智能手机以及安装在智能手机内的处理软件,处理软件包括:
摄像单元,摄像单元用于将智能手机的摄像头对准取景器后调用智能手机的拍照功能对反应待测样区进行拍摄,通过选择拍摄标曲、拍摄样品选项能够得到标准图片、样品图片;
颜色识别单元,颜色识别单元用于识别标准图片或样品图片选中区域的红绿蓝三种颜色;
标曲单元,标曲单元用于通过标准图片生成R/G值对Cr(VI)浓度的标准曲线图和函数公式;
样品单元,样品单元用于对样品图片进行识别,并根据函数公式自动计算出样品的Cr(VI)浓度。
进一步地,试纸包括位于中心的混合纤维素酯膜片和用于对混合纤维素酯膜片通过热压包边的PP膜片,PP膜片上设有定位孔,PP膜片可以起到一定的边缘阻水作用,防止液体因扩散流失。
进一步地,含有Cr(VI)离子显示剂的试纸的制备方法包括以下步骤:
A1:异辛基三乙氧基硅烷、异丁基三乙氧基硅烷、盐酸、去离子水以1:0.2:0.5:50摩尔比混合,并采用机械搅拌30-45min,40℃水温下继续水解2-3h,得到有机硅溶胶;
A2:称取二苯碳酰二肼与质量分数为95%的丙酮按照2mg/ml搅拌溶解,得到二苯碳酰二肼溶液;
A3:将二苯碳酰二肼溶液、有机硅溶胶、质量分数为2%的纯透明质酸水溶液按照体积比为1:15-20:3-5混合后,得到Cr(VI)离子显示剂溶胶,存储于棕色瓶中;二苯碳酰二肼作为一种显色剂,在酸性条件下可与Cr(VI)发生作用,反应生成紫红色配合物,该颜色肉眼可见;
A4:在硝酸-醋酸混合纤维素酯膜的周边采用热压包边的PP膜片,并预留出反应检测区域,在该反应检测区域的表面上喷洒0.1M的盐酸溶液进行润湿处理,然后再均与涂抹Cr(VI)离子显示剂溶胶,在避光条件以及氮气保护下室温干燥,即得到含有Cr(VI)离子显示剂的试纸最后避光密封保存。
进一步地,夹持机构包括上底板、下底板、拉杆和拉环,上底板与下底板的一端铰接,下底板为透明塑料材质,且下底板沿水平方向的前端面设有第一磁片,下底板内设有定位柱,上底板为环状结构,用于露出试纸的反应待测样区,上底板内还设有与定位柱扣接的定位筒,拉杆的前端与下底板的后端面相连,拉环连接在拉杆的末端。便于固定试纸,提高操作便捷性。
进一步地,摄像室的内壁涂有黑色吸光涂层,可以在进行打光时避免发生光反射影响拍摄结果。
进一步地,限位机构包括定位块、第二磁片、双轨道,定位块固定在摄像室与通道相对的内侧面上,第二磁片设置在定位块的前端面,双轨道连接在通道与定位块之间,用于为夹持机构进行导向。第二磁片用于与夹持机构的第一磁片相吸附以达到定位的作用。
进一步地,LED照明灯包括设置在摄像室四个内顶角处的顶角照明灯以及位于摄像室底部且正对反应待测样区的底部照明灯。只需要在拍照的时候打开LED照明灯进行补光,可保证各个样品在同样的光线条件下,避免因环境差异导致照片的颜色误差过大。
进一步地,取景器包括取景筒以及安装在取景筒内的凸透镜片,以及安装在凸透镜片上方的减光镜片。通过凸透镜片可以放大反应待测样区的颜色情况,而减光镜片可以减少光源干扰。
本发明还提供了一种利用上述系统进行即时视觉传感检测水中Cr(VI)离子的方法,包括以下步骤:
S1:配制Cr(VI)离子浓度分别为0,1ppm,2ppm,4ppm,8ppm,10ppm的标准浓度液体;
S2:将含有Cr(VI)离子显示剂的试纸装夹在夹持机构内,并分别取1-5滴S1中的标准浓度液体滴加在含有Cr(VI)离子显示剂的试纸上,随后滴加1-3滴0.1M的磷酸溶液,形成含有反应待测样区的标准试纸;
S3:将标准试纸连同夹持机构从盒体内的通道送入摄像室中,并利用限位机构进行限位,打开控制LED照明灯的开关,将智能手机的摄像头对准取景器,通过摄像单元调取收集的拍照功能对标准试纸的含有反应待测样区进行拍照,得到标准图片;标准图片经颜色识别单元选中区域的红绿蓝三种颜色;再经过标曲单元将标准图片生成R/G值对Cr(VI)浓度的标准曲线图和函数公式,函数公式为y=0.5856x+0.6887,其中,x为Cr(VI)浓度,单位为ppm,y为R/G值,即红绿分量比值;
S4:将待测水样经过0.45μm的滤膜过滤后取样1-5滴滴加到含有Cr(VI)离子显示剂的试纸上,随后滴加1-3滴0.1M的磷酸溶液,形成含有反应待测样区的样品试纸;重复S3步骤,得到样品图片,最后在样品单元对样品图片进行识别,并根据函数公式自动计算出样品的Cr(VI)浓度。
本发明的有益效果为:本发明的反应模块采用含有Cr(VI)离子显示剂的试纸替代现配的显示剂溶液,具有携带方便易于保存的优点,本发明的取像模块配合试纸能够为拍照提供一个固定环境条件,可防止多次拍照因为环境光线变化导致拍照的颜色误差较大,从而影响最终的检测结果。最后,本发明的应用模块中含有摄像头以及可搭载处理软件的手机,能够对照片的颜色进行识别,然后根据R/G值对Cr(VI)浓度的线性关系,利用标曲计算出的函数公式即可对水中的Cr(VI)浓度进行实时定量检测。总之,本发明不需要任何实验仪器,具有成本低廉、携带方便、快速实时、简单易行的优点。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图;
图2是图1中A-A向截面图;
图3是图1的右视图;
图4是本发明夹持机构与试纸的装夹结构示意图;
图5是本发明的处理软件的系统框图;
图6是本发明的标准曲线图,其中,x为Cr(VI)浓度,单位为ppm,y为R/G值,R2为拟合相关系数。
其中,1-反应模块、11-夹持机构、111-上底板、112-下底板、113-拉杆、114-拉环、115-第一磁片、116-定位柱、117-定位筒、12-试纸、121-混合纤维素酯膜片、122-PP膜片、123-定位孔、13-反应待测样区、2-取像模块、21-盒体、22-摄像室、23-通道、24-限位机构、241-定位块、242-第二磁片、243-双轨道、25-LED照明灯、251-顶角照明灯、252-底部照明灯、26-内置电池、27-开关、28-取景器、281-取景筒、282-凸透镜片、283-减光镜片、3-应用模块、31-摄像头、32-智能手机、33-处理软件、331-摄像单元、332-颜色识别单元、333-标曲单元、334-样品单元。
具体实施方式
如图1所示,一种水中Cr(VI)离子的即时视觉传感检测系统,包括反应模块1、取像模块2和应用模块3,
如图2所示,反应模块1包括夹持机构11和固定在夹持机构11内的含有Cr(VI)离子显示剂(二苯碳酰二肼)的试纸12,在试纸12上滴加待测水样进行反应,形成含有反应待测样区13的试纸12;如图4所示,夹持机构11包括上底板111、下底板112、拉杆113和拉环114,上底板111与下底板112的一端铰接,下底板112为透明塑料材质,且下底板112沿水平方向的前端面设有第一磁片115,下底板112内设有定位柱116,上底板111为环状结构,用于露出试纸12的反应待测样区13,上底板111内还设有与定位柱116扣接的定位筒117,拉杆113的前端与下底板112的后端面相连,拉环114连接在拉杆113的末端。便于固定试纸12,提高操作便捷性。如图4所示,试纸12包括位于中心的混合纤维素酯膜片121和用于对混合纤维素酯膜片121通过热压包边的PP膜片122,PP膜片122上设有定位孔123,定位孔123可以穿套在定位柱116上进行固定,PP膜片122可以起到一定的边缘阻水作用,防止液体因扩散流失。
本实施例还提供了含有Cr(VI)离子显示剂的试纸12的制备方法包括以下步骤:
A1:异辛基三乙氧基硅烷、异丁基三乙氧基硅烷、盐酸、去离子水以1:0.2:0.5:50摩尔比混合,并采用机械搅拌45min,40℃水温下继续水解3h,得到有机硅溶胶;
A2:称取二苯碳酰二肼与质量分数为95%的丙酮按照2mg/ml搅拌溶解,得到二苯碳酰二肼溶液;
A3:将二苯碳酰二肼溶液、有机硅溶胶、质量分数为2%的纯透明质酸水溶液按照体积比为1:18:4混合后,得到Cr(VI)离子显示剂溶胶,存储于棕色瓶中;二苯碳酰二肼作为一种显色剂,在酸性条件下可与Cr(VI)发生作用,反应生成紫红色配合物,该颜色肉眼可见;
A4:在硝酸-醋酸混合纤维素酯膜的周边采用热压包边的PP膜片,并预留出反应检测区域,在该反应检测区域的表面上喷洒0.1M的盐酸溶液进行润湿处理,然后再均与涂抹Cr(VI)离子显示剂溶胶,在避光条件以及氮气保护下室温干燥,即得到含有Cr(VI)离子显示剂的试纸12最后避光密封保存。
如图1、2、3所示,取像模块2包括盒体21,以及设置在盒体21内的摄像室22和连接在摄像室22与盒体21外部之间的通道23,其中,摄像室22的内壁涂有黑色吸光涂层,可以在进行打光时避免发生光反射影响拍摄结果。将夹持有试纸12的夹持机构11从通道23的外端口插入并向内推送,直至试纸12的反应待测样区13到达摄像室22内,在摄像室22内设有用于固定夹持机构11的限位机构24,限位机构24包括定位块241、第二磁片242、双轨道243,定位块241固定在摄像室22与通道23相对的内侧面上,第二磁片242设置在定位块241的前端面,双轨道243连接在通道23与定位块241之间,用于为夹持机构11进行导向。第二磁片242用于与夹持机构11的第一磁片115相吸附以达到定位的作用。
盒体21还包括用于补光的LED照明灯25,LED照明灯25包括设置在摄像室22四个内顶角处的顶角照明灯251以及位于摄像室22底部且正对反应待测样区13的底部照明灯252。只需要在拍照的时候打开LED照明灯25进行补光,可保证各个样品在同样的光线条件下,避免因环境差异导致照片的颜色误差过大。盒体21上还设有为LED照明灯25供电的内置电池26和控制LED照明灯25的开关27;在摄像室22外顶部并正对反应待测样区13设置有取景器28,为了进一步提高拍照的保真性,如图1所示,取景器28包括取景筒281以及安装在取景筒281内的凸透镜片282,以及安装在凸透镜片282上方的减光镜片283。通过凸透镜片282可以放大反应待测样区13的颜色情况,而减光镜片283可以减少光源干扰。
如图1所示,应用模块3包括带有摄像头31的智能手机32以及安装在智能手机32内的处理软件33,如图5所示,处理软件33包括:摄像单元331,摄像单元331用于将智能手机32的摄像头31对准取景器28后调用智能手机32的拍照功能对反应待测样区13进行拍摄,通过选择拍摄标曲、拍摄样品选项能够得到标准图片、样品图片;颜色识别单元332,颜色识别单元332用于识别标准图片或样品图片选中区域的红绿蓝三种颜色;标曲单元333,标曲单元333用于通过标准图片生成R/G值对Cr(VI)浓度的标准曲线图和函数公式;样品单元334,样品单元334用于对样品图片进行识别,并根据函数公式自动计算出样品的Cr(VI)浓度。处理软件33还可增加GPS定位功能及联网功能,用户可以实地上传测得的Cr(VI)浓度。由此建立一个分析平台,不仅能够利用此平台实时实地检测Cr(VI)浓度,还能够查看他人上传的各地水域的Cr(VI)浓度信息。此外,这里的智能手机32并不局限于手机,也可用能够拍照功能的照相机拍摄照片,然后件照片导入电脑中进行处理,即处理软件33也可搭载在电脑中进行处理。
本实施例还提供了一种利用上述系统进行即时视觉传感检测水中Cr(VI)离子的方法,包括以下步骤:
S1:配制Cr(VI)离子浓度分别为0,1ppm,2ppm,4ppm,8ppm,10ppm的标准浓度液体;
S2:将含有Cr(VI)离子显示剂的试纸12装夹在夹持机构11内,并分别取3滴S1中的标准浓度液体滴加在含有Cr(VI)离子显示剂的试纸12上,随后滴加2滴0.1M的磷酸溶液,形成含有反应待测样区13的标准试纸12;
S3:将标准试纸12连同夹持机构11从盒体21内的通道23送入摄像室22中,并利用限位机构24进行限位,打开控制LED照明灯25的开关27,将智能手机32的摄像头31对准取景器28,通过摄像单元331调取收集的拍照功能对标准试纸12的含有反应待测样区13进行拍照,得到标准图片;标准图片经颜色识别单元332选中区域的红绿蓝三种颜色;再经过标曲单元333将标准图片各Cr(VI)浓度对应的R/G值进行对应,结果如表1所示;再经过表1的数据生成R/G值对Cr(VI)浓度的标准曲线图(如图6所示)和函数公式;
表1标准图片各Cr(VI)浓度对应的R/G值
Figure BDA0002302586010000081
经过表1和图6可得出标准曲线的函数公式为y=0.5856x+0.6887,其中,x为Cr(VI)浓度,单位为ppm,y为R/G值,即红绿分量比值,且标准曲线的拟合相关系数R2为0.9971,说明采用本发明的方法拟合度是比较高的;
S4:取4组水样分别过0.45μm的滤膜后分为两组,每组两份不同六价铬离子浓度的水样,一组为采用本实施的系统进行六价铬离子浓度检测的实验组,另一组为采用国标法利用光分度计在实验室进行六价铬离子浓度检测的标准组。
标准组检测方法:称取0.20g二苯碳酰二肼于100mL 95%的丙酮中,边搅拌边加入400mL混酸,其中混酸是由5M H2SO4+磷酸按照体积比1:1组成,储存于棕色瓶中,得到显色剂。将2份样品分别加入到50ml比色管中,并用水稀释至标线,加入4ml显色剂),摇匀,5~10min后,在540nm波长处,用10或30mm光程的比色皿,以水做参比,测定吸光度。扣除空白试验测得的吸光度后,从校准曲线查得六价铬含量。测得的第1份水样铬含量为2.5ppm,第2份水样铬含量为5ppm。
实验组检测方法:将2份待测水样取样1-5滴滴加到含有Cr(VI)离子显示剂的试纸12上,随后滴加1-3滴0.1M的磷酸溶液,形成含有反应待测样区13的样品试纸12;重复S3步骤,得到样品图片,最后在样品单元334对样品图片进行识别,得到的R值、G值以及R/G值,根据函数公式为y=0.5856x+0.6887测算2份待测水样中六价铬离子浓度,并计算与标准组结果的误差率,误差率=(实验组Cr(VI)浓度-标准组Cr(VI)浓度)/标准组Cr(VI)浓度×100%,实验组和标准组的Cr(VI)浓度/ppm检测对比结果如表2所示:
表2实验组和标准组的Cr(VI)浓度/ppm检测对比结果
Figure BDA0002302586010000091
由表2可知,通过本实施例的测试方法与实验室标准测试结果相差较小,作为简便式检测具有良好的可实施前景。

Claims (2)

1.一种水中Cr(VI)离子的即时视觉传感检测系统,其特征在于,包括反应模块(1)、取像模块(2)和应用模块(3),
所述反应模块(1)包括夹持机构(11)和固定在所述夹持机构(11)内的含有Cr(VI)离子显示剂的试纸(12),在所述试纸(12)上滴加待测水样进行反应,形成含有反应待测样区(13)的试纸(12);所述夹持机构(11)包括上底板(111)、下底板(112)、拉杆(113)和拉环(114),所述上底板(111)与下底板(112)的一端铰接,下底板(112)为透明塑料材质,且下底板(112)沿水平方向的前端面设有第一磁片(115),下底板(112)内设有定位柱(116),上底板(111)为环状结构,用于露出试纸(12)的所述反应待测样区(13),上底板(111)内还设有与所述定位柱(116)扣接的定位筒(117),所述拉杆(113)的前端与下底板(112)的后端面相连,所述拉环(114)连接在拉杆(113)的末端;便于固定试纸(12),提高操作便捷性;所述试纸(12)包括位于中心的混合纤维素酯膜片(121)和用于对所述混合纤维素酯膜片(121)通过热压包边的PP膜片(122),所述PP膜片(122)上设有定位孔(123);PP膜片(122)可以起到一定的边缘阻水作用,防止液体因扩散流失;试纸(12)的制备方法为:A1:异辛基三乙氧基硅烷、异丁基三乙氧基硅烷、盐酸、去离子水以1:0.2:0.5:50摩尔比混合,并采用机械搅拌30-45min,40℃水温下继续水解2-3h,得到有机硅溶胶;A2:称取二苯碳酰二肼与质量分数为95%的丙酮按照2mg/ml搅拌溶解,得到二苯碳酰二肼溶液;A3:将二苯碳酰二肼溶液、有机硅溶胶、质量分数为2%的纯透明质酸水溶液按照体积比为1:15-20:3-5混合后,得到Cr(VI)离子显示剂溶胶,存储于棕色瓶中;二苯碳酰二肼作为一种显色剂,在酸性条件下可与Cr(VI)发生作用,反应生成紫红色配合物,该颜色肉眼可见;A4:在硝酸-醋酸混合纤维素酯膜的周边采用热压包边的PP膜片,并预留出反应检测区域,在该反应检测区域的表面上喷洒0.1M的盐酸溶液进行润湿处理,然后再均与涂抹Cr(VI)离子显示剂溶胶,在避光条件以及氮气保护下室温干燥,即得到含有Cr(VI)离子显示剂的试纸最后避光密封保存;
所述取像模块(2)包括盒体(21),以及设置在所述盒体(21)内的摄像室(22)和连接在摄像室(22)与盒体(21)外部之间的通道(23),将所述夹持有所述试纸(12)的夹持机构(11)从所述通道(23)的外端口插入并向内推送,直至试纸(12)的所述反应待测样区(13)到达所述摄像室(22)内,在所述摄像室(22)内设有用于固定所述夹持机构(11)的限位机构(24),用于补光的LED照明灯(25),以及设置在摄像室(22)外顶部并正对反应待测样区(13)的取景器(28),盒体(21)上还设有为所述LED照明灯(25)供电的内置电池(26)和控制LED照明灯(25)的开关(27);所述摄像室(22)的内壁涂有黑色吸光涂层;可以在进行打光时避免发生光反射影响拍摄结果;所述限位机构(24)包括定位块(241)、第二磁片(242)、双轨道(243),所述定位块(241)固定在所述摄像室(22)与所述通道(23)相对的内侧面上,所述第二磁片(242)设置在定位块(241)的前端面,所述双轨道(243)连接在所述通道(23)与定位块(241)之间,用于为所述夹持机构(11)进行导向;第二磁片(242)用于与夹持机构(11)的第一磁片(115)相吸附以达到定位的作用;所述LED照明灯(25)包括设置在所述摄像室(22)四个内顶角处的顶角照明灯(251)以及位于摄像室(22)底部且正对所述反应待测样区(13)的底部照明灯(252);只需要在拍照的时候打开LED照明灯(25)进行补光,可保证各个样品在同样的光线条件下,避免因环境差异导致照片的颜色误差过大;所述取景器(28)包括取景筒(281)以及安装在取景筒(281)内的凸透镜片(282),以及安装在凸透镜(282)片上方的减光镜片(283),通过凸透镜片(282)可以放大反应待测样区(13)的颜色情况,而减光镜片可以减少光源干扰;
所述应用模块(3)包括带有摄像头(31)的智能手机(32)以及安装在所述智能手机(32)内的处理软件(33),所述处理软件(33)包括:摄像单元(331),所述摄像单元(331)用于将智能手机(32)的摄像头(31)对准所述取景器(28)后调用智能手机(32)的拍照功能对反应待测样区(13)进行拍摄,通过选择拍摄标曲、拍摄样品选项能够得到标准图片、样品图片;颜色识别单元(332),所述颜色识别单元(332)用于识别所述标准图片或样品图片选中区域的红绿蓝三种颜色;标曲单元(333),所述标曲单元(333)用于通过所述标准图片生成R/G值对Cr(VI)浓度的标准曲线图和函数公式;样品单元(334),所述样品单元(334)用于对所述样品图片进行识别,并根据所述函数公式自动计算出样品的Cr(VI)浓度。
2.利用权利要求1所述的系统进行即时视觉传感检测水中Cr(VI)离子的方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1:配制Cr(VI)离子浓度分别为0,1ppm,2ppm,4ppm,8ppm,10ppm的标准浓度液体;
S2:将含有Cr(VI)离子显示剂的试纸(12)装夹在夹持机构(11)内,并分别取1-5滴S1中的标准浓度液体滴加在含有Cr(VI)离子显示剂的试纸(12)上,随后滴加1-3滴0.1M的磷酸溶液,形成含有反应待测样区(13)的标准试纸(12);
S3:将所述标准试纸(12)连同夹持机构(11)从所述盒体(21)内的通道(23)送入摄像室(22)中,并利用限位机构(24)进行限位,打开控制LED照明灯(25)的开关(27),将智能手机(32)的摄像头(31)对准所述取景器(28),通过摄像单元(331)调取收集的拍照功能对标准试纸(12)的含有反应待测样区(13)进行拍照,得到标准图片;所述标准图片经颜色识别单元(332)选中区域的红绿蓝三种颜色;再经过标曲单元(333)将标准图片生成R/G值对Cr(VI)浓度的标准曲线图和函数公式,函数公式为y=0.5856x+0.6887,其中,x为Cr(VI)浓度,单位为ppm,y为R/G值,即红绿分量比值;
S4:将待测水样经过0.45μm的滤膜过滤后取样1-5滴滴加到含有Cr(VI)离子显示剂的试纸(12)上,随后滴加1-3滴0.1M的磷酸溶液,形成含有反应待测样区(13)的样品试纸(12);重复S3步骤,得到样品图片,最后在样品单元(334)对样品图片进行识别,并根据所述函数公式自动计算出样品的Cr(VI)浓度。
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CN102121905A (zh) * 2010-12-16 2011-07-13 上海交通大学 用于检测水质中重金属铬的试纸条及其制备方法
CN205656114U (zh) * 2016-02-28 2016-10-19 刘子永 试纸手机影像采集器
JP2019052887A (ja) * 2017-09-13 2019-04-04 株式会社 オルタステクノロジー 呈色画像を利用した特性値測定装置、方法、およびプログラム
CN207586239U (zh) * 2017-11-13 2018-07-06 民康医疗科技(天津)有限公司 一种便携式血糖仪
CN109254000A (zh) * 2018-10-25 2019-01-22 太原理工大学 基于智能设备比色分析的阵列式尿液多指标检测装置与方法
CN110197480B (zh) * 2019-05-29 2023-01-03 江汉大学 六价铬的检测方法、装置以及可读存储介质

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