氢离子检测

与可再生能源电解水制氢技术相比，通过提纯工业副产氢获取燃料氢气是现阶段更廉价的制氢方式。金属氧化物构成的氧离子传导膜具有对氧100%的选择性，将高温水分解反应和工业副产氢燃烧反应耦合在致密氧离子传导膜的两侧，可实现低纯氢气燃烧反应，进而驱动膜另一侧水分解，直接获得不含一氧化碳的氢气，用于氢燃料电池。 　　然而，氧离子传导膜通常暴露在含H2、CO2、H2S、H2O、CH4等气氛中，因而常见含钴或铁的膜材料面临抗还原腐蚀性能差的问题。因此，亟需开发适用于副产氢提纯的氧离子传导膜，为分布式氢能的发展提供技术支撑。 　　在前期氧离子传导膜材料开发基础的上(Angew.Chem.Int.Ed. 2021，60，5204-5208；Chem.Mater. 2019，31，7487-7492；AIChE J. 2019，65，e16740)，近日，中国科学院青岛生物能源与过程研究所膜分离与催化研究组研究员江河清提出界面反应-自组装技术在陶瓷氧化物膜表面构筑一层超薄氧离子传导致密膜，形成多层结构陶瓷膜，用于稳定高效地提纯工业副产氢，制取不含CO的氢气。 　　与传统制膜工艺对比，研究利用该技术原位构筑的氧离子传导膜非常薄(~1 μm)，致密并且牢固地粘附在支撑层上，从而既可显著降低氧离子传输阻力，又能避免薄膜分层或剥离，保持多层结构陶瓷膜的完整性。另外，该过程只需一步热处理，有望降低多层结构陶瓷膜的制备成本。该方法适用于十余种不同的陶瓷体系，具有较好的普适性，其中氧离子传导薄膜包含Ce0.9Gd0.1O2-δ、Y0.08Zr0.92O2-δ、Ce0.9Pr0.1O2-δ、Ce0.9Sm0.1O2-δ等。科研人员将开发的具超薄氧离子传导膜的多层结构陶瓷膜作为膜反应器进行工业副产氢提纯，在H2、CH4、CO2、H2S、H2O气氛下连续稳定运行超过1000个小时，展现出优异的稳定性和制氢性能。 　　该研究开发出的高性能氧离子传导膜有望为工业副产氢提纯、固体氧化物燃料电池/电解池及氧传感器等提供技术支撑，并为制备其他具功能薄层的高性能多层结构陶瓷提供新策略。近期，相关研究成果发表在《德国应用化学》上，并已申请一项中国发明专利和一项国际专利。 　　研究工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、中科院国际合作局对外合作重点项目、中科院青年创新促进会等的支持。界面反应-自组装技术制备多层结构氧离子传导膜

pH电导传感器是一种广泛应用于工业和科学领域的传感器，用于测量溶液的酸碱度和电导率。pH电导传感器通过测量水溶液中的氢离子浓度和电导率来评估溶液的酸碱性或盐度，为各种领域提供了重要的实时监测和控制。 　　pH电导传感器工作原理基于溶液的电离和电导原理。首先，pH电极通过浸泡在溶液中，测量溶液中的氢离子浓度。酸性溶液中的氢离子浓度高，碱性溶液中的氢离子浓度低。然后，电导测量电极通过测量溶液中的电导率来评估溶液的盐度。盐度高的溶液具有较高的电导率，而盐度低的溶液具有较低的电导率。 　　该设备有多种类型和设计，但一般包括一个pH电极和一个电导测量电极。pH电极通常由玻璃电极和参比电极组成，玻璃电极通过与溶液中的氢离子发生反应产生电压信号，而参比电极为其提供一个稳定的参考电位。电导测量电极由两个电极组成，测量溶液中的电导率。 　　pH电导传感器广泛应用于水处理、环境监测、食品与饮料、制药、农业和化学分析等领域。在水处理中，该设备用于监测水的酸碱度和盐度，以帮助调整和控制水的处理过程。在环境监测中，该设备用于测量土壤和水体中的酸碱度和盐度，评估环境质量。在食品与饮料行业中，该设备用于监测食品和饮料的酸碱度和盐度，以确保产品质量和安全。在制药领域，该设备用于监测和调控药物制剂过程中的酸碱度和盐度。在农业领域，该设备用于土壤监测，评估土壤的酸碱度和盐度，以帮助决定适合种植的作物种类。在化学分析中，该设备用于实验室测量和分析过程中的酸碱度和盐度。 　　总之，pH电导传感器通过测量溶液的酸碱度和电导率来提供精确的实时监测和控制。它在许多领域都发挥着重要作用，并帮助人们评估和调整过程中的酸碱度和盐度，以确保产品质量和安全，保护环境和改善生活质量。

近日，华质检测针对市场占有率较高的三大净水壶品牌净水效果的检测，终于揭开了庐山真面目。　　本次检测所抽取净水壶品牌为：碧然德、莱卡、飞利浦，采购渠道均为京东商城。不同于其他依靠pH试纸及染色剂的测试方法，华质检测依据 GB5749-2006《生活饮用水卫生标准》及GB5750-2006《生活饮用水标准检验方法》，对微生物指标、毒理指标以及一般化学指标等36个饮用水水质常规指标进行了专业、权威检测。我们对自来水原水(北京市朝阳区水样)及三个净水壶过滤后的水进行了水质检测，检测对比结果如下所示：　　从检测结果中可以看出，三大品牌净水壶过滤后的水质，硬度、PH值、耗氧量、铁离子含量有明显的变化。现在，我们就将有差距的几项检测数据拿出来，为大家做一简单概述。首先，从总硬度、pH值和耗氧量方面来看。1.总硬度　　水的硬度是指溶解在水中的盐类物质的含量，即钙盐与镁盐含量的多少。含量多的硬度大，反之则小。与其直接相关且消费者能直观感受到的，便是水在被加热过程中，因为蒸发浓缩所形成的水垢。水硬度并不会对健康造成直接危害，但是会给生活带来很多麻烦，比如水垢难清理，硬度高的水洗涤效果差等。生活饮用水卫生标准规定，自来水硬度不得超过450毫克/升。通过数据对比不难发现，经过碧然德、莱卡净水壶过滤的水硬度明显降低，飞利浦除去的硬度较小。也就是说，用碧然德、莱卡净水壶过滤后的水，煮沸后热水壶不易起水垢。2.pH值　　pH 值，亦称氢离子浓度指数、酸碱值，是体现溶液中氢离子活度的一种标度。当水的pH值在6.5-9.5的范围内时，并不会对人的生活饮用与健康造成影响。世界卫生组织(WTO)也未提出过有关pH基于健康的准则值。但pH值是水质净化处理过程中最重要的水质参数，可以体现水质在净化过程中的变化效果。在净水壶过滤过程中会产生pH值降低的情况，这属于正常现象，间接体现了过滤过程中对阴离子的去除率。当然，如图可知，在经过飞利浦净水壶过滤后，饮用水的pH 值非但没有降低反而出现了升高的现象。不过，因其最终数值依然在健康饮用水标准之内，所以不能单凭这一点便对飞利浦净水效果的好坏盖棺定论，毕竟只要饮用水pH值在安全范围内便不会对人类的健康造成影响。3.耗氧量　　耗氧量是指水样在规定的氧化剂和氧化条件下的可氧化物质总量。包括可氧化的有机物与无机物，但因为水中可氧化的无机物一般较少，所以有关耗氧量的测定结果，反映的是水体中有机污染物的总量。生活饮用水卫生标准中规定耗氧量的限值为3mg/L，目前尚无实验数据证明超过此限值会对健康造成什么风险。不过，在已有的相关调查，如全国饮用水水质调查及全国肿瘤死亡回顾调查中已经表明，饮用水耗氧量与肝癌、胃癌死亡率之间有着非常显著的关系。如图可知，三款净水壶在过滤耗氧量方面，都有不同程度的降低，过滤效果并无明显差别，且均在限值之内。其次，从少量金属元素来看　　关于铁离子等金属杂质的去除，对于人体而言，铁具有固定氧和输送氧的功能。当然，任何超剂量的元素都会对人体造成危害。根据GB 5749-2006《生活饮用水卫生标准》，每升水中铁的含量不得大于0.3mg/L，通过数据对比不难发现，无论是自来水还是过滤后的水，铁的含量都在标准之内，并不会对人体造成伤害。第三，关于氯酸盐和三氯甲烷的过滤　　加氯杀菌是世界各国的通用手段，根据GB 5749-2006《生活饮用水卫生标准》，消毒副产物三氯甲烷和氯酸盐的含量不得大于0.06(mg/L)和0.7(mg/L)。居于标准之内的消毒副产物并不会对人体健康造成伤害。如图可知，自来水和过滤后的水中三氯甲烷、氯酸盐的含量都在标准之内，并且在过滤后数值都有所下降。所以，无论过滤前还是过滤后，这个含量都不会对人体健康造成影响。第四，在氟化物和硝酸盐方面　　氟广泛存在于自然水体中，人体各组织中都含有氟，但主要积聚在牙齿和骨筋中，适当的氟是人体所必需的，过量的氟对人体有危害。根据GB 5749-2006《生活饮用水卫生标准》的要求，自来水中氟化物的含量不得超过1.0mg/L，而硝酸盐的含量，日常饮用水不得超过10mg/L，在地下水源水质较差，同时水处理条件无法达到相应指标的情况下，其含量可以是20 mg/L。如果水中含有高水平的硝酸盐，那么在煮沸加热条件下，可能部分转成亚硝酸盐。饮水中的亚硝酸盐的确存在致癌性及毒性，并且随着反复加热而增加，但由于饮水中亚硝酸盐含量极少，对人的影响有限。如图可知，经过三款净水壶过滤后，饮用水中氟化物和硝酸盐的含量都有不同程度的降低。最后，在过滤硫酸盐和氯化物方面　　当硫酸盐和氯化物的含量超标时，人们在饮用时可以直观感受到水的异常，影响口感。当水中硫酸钙和硫酸镁的质量浓度分别达到1000mg/L和850mg/L 时，大多数人会察觉到水中有异味，难以接受。而自来水中含有的氯超过0.8mg/L时，鼻子可以闻到很重的氯味。根据规定，自来水中氯化物和硫酸盐的含量不得高于250mg/L。如图可知，自来水中氯化物和硫酸盐的含量在经过过滤后数值各有起伏，所以，在过滤硫酸盐和氯化物方面，三款净水壶效果不一。　　综上，三大净水壶品牌在过滤饮用水方面或多或少都起着相应的作用，鉴于水样本身就符合国家相关标准，因而，对于消费者而言，对于水硬度(关乎水垢)的过滤或许是净水壶存在的最大意义。