CN100417938C - 水中阴离子表面活性剂的测试装置及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种简易测定水中阴离子表面活性剂含量的测试装置，这种测试装置由测试导管连接两个漏斗，测试导管之间串联管状流通式敏感膜电极构成测试通道，内参比电极设置于管状流通式敏感膜电极上，外参比饱和甘汞电极插在一个漏斗之中，内外参比电极通过导线与pH酸度计相连。本发明以自制石墨测试导管为基体，制备一种对阴离子表面活性剂有响应且带内参比电极(Ag/AgCl)的管状流通式敏感膜电极，利用此电极为指示电极，饱和甘汞电极为外参比电极，与pH精密酸度计联用，对水样中阴离子表面活性剂含量进行测定。具有制作过程简单，与水样接触面积大，灵敏度高等优点，测试过程快速、简单。
Description
技术领域
本发明涉及到一种测定水中阴离子表面活性剂的测试装置及制备方法，适用于在提供水样的情况下，简单快速的在线测定过程，属于电化学分析技术领域。
背景技术
目前，利用离子选择性电极分析法测定水中阴离子表面活性剂已成为分析测定技术发展趋势之一。在离子选择性电极方法中，管状流通式电极已成为科技人员关注的对象。管状流通式电极可以与流动注射分析装置联用，从而实现适时在线监测；另外，这种电极可以避免敏感膜表面状态的变化，延长电极的使用寿命。近年来，国内外均有关于利用管状流通式电极测定水中阴离子表面活性剂方面的报道。国内王玉杰等，国外J.Aloso等和Saad S.M.Hassan等制备了管状流通式电极，并与流动注射连用，实现了快速监测水中阴离子表面活性剂的含量。但是，他们的测试装置中所使用的电极的制备过程较复杂，且管内敏感膜与水样的接触面积较小，另外，在提供水样的前提下，运用此装置较繁琐。
发明内容
本发明的目的在于提供一种简易测定水中阴离子表面活性剂含量的测试装置，以实现方法的快速、准确、操作简单。
本发明的技术方案是这样实现的：这种水中阴离子表面活性剂的测试装置，其特征在于：测试装置由测试导管连接两个漏斗，测试导管之间串联管状流通式敏感膜电极构成测试通道，Ag/AgCl内参比电极设置于管状流通式敏感膜电极上，外参比饱和甘汞电极插在一个漏斗之中，内外参比电极通过导线与pH酸度计相连。
所述的水中阴离子表面活性剂的测试装置，所述的管状流通式敏感膜电极由同心套管，Ag/AgCl内参比电极整体构成，内外套管之间封装有参比溶液，Ag/AgCl内参比电极封装于内外套管之间的溶液之内；内套管与测试导管连通，试样经导管从内套管流过。
所述的水中阴离子表面活性剂的测试装置，所述的管状流通式敏感膜电极内套管的内壁设置有活性膜涂层。
所述的水中阴离子表面活性剂的测试装置，所述的管状流通式敏感膜电极内套管的内外壁活性膜涂层的重量组成比例是65％磷酸三甲酚酯，0.8％十六烷基三甲基溴化铵，34.2％聚氯乙烯粉。
所述的水中阴离子表面活性剂的测试装置，测试装置中漏斗用铁架台固定。
所述的水中阴离子表面活性剂的测试装置，所述的管状流通式敏感膜电极的制备方法是按照如下步骤完成的：
A、石墨管的预处理
取一根内外直径分别为0.7cm、0.3cm，长度为5.6cm的管状石墨棒，用砂纸打磨其内外两壁，然后用四氢呋喃溶液清洗1-3次，直至内外两表面光滑，将其放置在支架上，自然晾干；
B、聚合物敏感膜溶液的配制
称取4.8mg十六烷基三甲基溴化铵，0.39mL磷酸三甲酚酯放入10mL四氢呋喃溶液中，在磁力搅拌的情况下将206.2mg聚氯乙烯粉缓慢加入到溶液中，避免固体结块，当聚氯乙烯粉溶解完全后，于60℃加热搅拌30min，直至溶液透明，静置消除气泡；
C、电极涂膜
用滴管吸取步骤B制备的敏感膜溶液，沿管状石墨棒内壁迅速流下，重复6～7次，然后把涂好膜的管状石墨棒放在支架上，自然晾干一昼夜；
D、电极活化
将上述已涂好敏感膜的石墨棒放入一个直径与其长度相近或稍大的烧杯底部，然后向其中注入1.0×10-3mol/L十二烷基苯磺酸钠标准溶液，浸没整个石墨棒，进行活化24h后，用蒸馏水清洗数分钟，然后放在支架上，自然晾干备用；
E、管状流通式电极的制备
将步骤A、B、C、D制备的带有敏感膜的石墨棒，外面套上聚四氟乙烯管，用溶有聚氯乙烯粉的四氢呋喃溶液封住石墨棒与聚四氟乙烯管之间的缝隙，在封口时留一小孔，用滴管从此小孔中注入0.1mol/L KCl内参比溶液，然后插入Ag/AgCl内参比电极，用带屏蔽的导线引出，再用溶有聚氯乙烯粉的四氢呋喃溶液把小孔封住，把导线固定住。
所述的水中阴离子表面活性剂的测试装置，所述的管状流通式敏感膜电极的Ag/AgCl内参比电极的制备方法是按照如下步骤完成的：
A、银丝的处理：取银丝先浸入到浓氨水中浸泡，再将其浸入到稀硝酸中5-10秒，清水冲洗净，丙酮干燥，备用；
B、内参比电极制备：把处理好的银丝固定上导线，作为工作电极，饱和甘汞电极为参比电极，铂电极为辅助电极，放入电解槽中，电解液为0.1mol/L HCl，利用循环伏安法于0-1.5V电位，1.0V/s下进行扫描电镀，使银丝镀上一层AgCl。
本发明以自制石墨管为测试导管，制备一种对阴离子表面活性剂有响应且带内参比电极(Ag/AgCl)的管状流通式敏感膜电极，利用此电极为指示电极，饱和甘汞电极为外参比电极，与pH精密酸度计联用，对水样中阴离子表面活性剂含量进行测定。该测定装置的管状流通式敏感膜电极具有制作过程简单，与水样接触面积大，灵敏度高等优点；同时，还在于该测定装置使用了连通器原理，从而使测定过程快速、简单。
附图说明
图中：1、8、漏斗 2、测试导管 3、管状流通式敏感膜电极3-1、外套冠3-2、内套管3-3、敏感膜，3-4、Ag/AgCl内参比电极 4、导线；5、外参饱和甘汞电极6、pH精密酸度计 7、水样
具体实施方式
图1所示为本测试装置的一种实施方式，即将漏斗1、8分别与测试导管(胶皮管)2的一端连接后，测试导管另一端与管状流通式敏感膜电极3连接，两个漏斗用铁架台固定；向漏斗1中注入水样，水样通过测试导管2流入管状流通式敏感膜电极3中，然后通过测试导管到达漏斗8；在漏斗8中插入外参比饱和甘汞电极5，最后把内参比电极3-4及外参比饱和甘汞电极5的导线4接入pH酸度计6相应的接线柱上，打开酸度计6开关，等电位稳定后读数。在实际应用过程中，先利用此装置对标准试样进行测定，得出标准曲线后，再利用此装置对被测试样进行测定。
本发明给出的管状流通式敏感膜电极3技术方案是由外套管3-1、内套管3-2、敏感膜3-3和内参比电极3-4组合成的，其中外套管为聚四氟乙烯管，内套管为石墨管，敏感膜涂布在石墨管的内壁上。
管状流通式敏感膜电极的制备方法如下：
1、石墨管的预处理
取一根内外直径分别为0.7cm、0.3cm，长度为5.6cm的管状石墨棒，用砂纸打磨其内外两壁，然后用四氢呋喃溶液清洗数次，直至内外两表面光滑；最后将其放置在支架上，自然晾干。
2、聚合物敏感膜溶液的配制
称取4.8mg十六烷基三甲基溴化铵(CTMAB)，0.39mL磷酸三甲酚酯(TBP)放入10mL四氢呋喃溶液中，在磁力搅拌(速度要足以使旋涡刚接触搅拌转子)的情况下将206.2mg聚氯乙烯(PVC)粉缓慢加入到溶液中，避免固体结块。当PVC溶解完全后，60℃加热搅拌大约30min，直至溶液透明，静置片刻，消除气泡备用。
3、电极涂膜
用滴管吸取1.4.2制备的敏感膜溶液，沿管状石墨棒内或外壁迅速流下，重复6～7次，然后把涂好膜的管状石墨棒放在支架上，自然晾干一昼夜。
4、电极活化
将上述已涂好敏感膜的石墨棒放入一个直径与其长度相近或稍大的烧杯底部，然后向其中注入1.0×10-3mol/L十二烷基苯磺酸钠标准溶液，浸没整个石墨棒，进行活化。活化24h后，用蒸馏水清洗数分钟，然后放在支架上，自然晾干。
5、内参比电极Ag/AgCl的制备
银丝的处理：取适当长度的银丝，将其先浸入到浓氨水中浸泡片刻，再将其浸入到稀硝酸中数秒，然后用清水冲洗净，最后用丙酮干燥，备用。
内参比电极制备：把处理好的银丝固定上导线，作为工作电极，饱和甘汞电极为参比电极，铂电极为辅助电极，放入电解槽中，电解液为0.1mol/L HCl，利用电化学分析系统中的循环伏安法制备内参比Ag/AgCl电极，于0-1.5V电位，1.0V/s下进行扫描电镀，使银丝镀上一层AgCl。
6、管状流通式电极的制备
将上述1.4.3制备的带有敏感膜的石墨棒，外面套上聚四氟乙烯管(直径为1.5cm，长度为2.5cm)，用溶有PVC的四氢呋喃溶液封住石墨棒与聚四氟乙烯管之间的缝隙；在封口时留一小孔，用滴管从此小孔中注入0.1mol/L KCl内充液；然后插入Ag/AgCl电极，用带屏蔽的导线引出；最后，再用溶有PVC的四氢呋喃溶液把小孔封住，把导线固定住。
上述实施例中活性膜涂层的增塑剂选择磷酸三甲酚酯(TBP)，与专利申请人在先申请200410074076.5“测定表面活性剂的专用传感器及制备方法”中公开的增塑剂邻苯二甲酸二丁酯(DBP)的比较。实验结果表明，电活性物质为十六烷基三甲基溴化铵时，由TBP制备的电极的响应斜率平均52.0mV/dec，而由DBP制备的电极的响应斜率平均为34.3mV/dec，且由TBP制作的敏感膜的机械强度比由DBP制作的敏感膜更大。
上述描述仅作为本发明水中阴离子表面活性剂的测试装置的一种可实施的技术方案提出，不作为对其结构或制备方法本身的单一限制条件。
Claims (4)
1. 水中阴离子表面活性剂的测试装置，其特征在于：测试装置由测试导管(2)连接两个漏斗(1、8)，测试导管之间串联管状流通式敏感膜电极(3)构成测试通道，Ag/AgCl内参比电极(3-4)设置于管状流通式敏感膜电极(3)上，外参比饱和甘汞电极(5)插在-个漏斗(8)之中，内外参比电极(3-4、5)通过导线(4)与pH酸度计相连；
所述的管状流通式敏感膜电极(3)由同心套管(3-1、3-2)，Ag/AgCl内参比电极(3-4)整体构成，内外套管之间封装有参比溶液，Ag/AgCl内参比电极(3-4)封装于内外套管之间的溶液之内；内套管与测试导管(2)连通，试样经导管从内套管流过；
所述的管状流通式敏感膜电极(3)内套管的内壁设置有敏感膜涂层(3-3)的重量组成比例是65％磷酸三甲酚酯，0.8％十六烷基三甲基溴化铵，34.2％聚氯乙烯粉。
2. 根据权利要求1所述的水中阴离子表面活性剂的测试装置，其特征在于测试装置中漏斗用铁架台固定。
3. 根据权利要求1所述的水中阴离子表面活性剂的测试装置，其特征在于所述的管状流通式敏感膜电极(3)的制备方法是按照如下步骤完成的：
A、石墨管的预处理
取一根内外直径分别为0.7cm、0.3cm，长度为5.6cm的管状石墨棒，用砂纸打磨其内外两壁，然后用四氢呋喃溶液清洗1-3次，直至内外两表面光滑，将其放置在支架上，自然晾干；
B、聚合物敏感膜溶液的配制
称取4.8mg十六烷基三甲基溴化铵，0.3gmL磷酸三甲酚酯放入10mL四氢呋喃溶液中，在磁力搅拌的情况下将206.2mg聚氯乙烯粉缓慢加入到溶液中，避免固体结块，当聚氯乙烯粉溶解完全后，于60℃加热搅拌30min，直至溶液透明，静置消除气泡；
C、电极涂膜
用滴管吸取步骤B制备的敏感膜溶液，沿管状石墨棒内壁迅速流下，重复6～7次，然后把涂好膜的管状石墨棒放在支架上，自然晾干一昼夜；
D、电极活化
将上述已涂好敏感膜的石墨棒放入一个直径与其长度相近或稍大的烧杯底部，然后向其中注入1.0×10-3mol/L十二烷基苯磺酸钠标准溶液，浸没整个石墨棒，进行活化24h后，用蒸馏水清洗数分钟，然后放在支架上，自然晾干备用；
E、管状流通式电极的制备
将步骤A、B、C、D制备的带有敏感膜的石墨棒，外面套上聚四氟乙烯管，用溶有聚氯乙烯粉的四氢呋喃溶液封住石墨棒与聚四氟乙烯管之间的缝隙，在封口时留一小孔，用滴管从此小孔中注入0.1m0l/LKCl内参比溶液，然后插入Ag/AgCl内参比电极，用带屏蔽的导线引出，再用溶有聚氯乙烯粉的四氢呋喃溶液把小孔封住，把导线固定住。
4. 根据权利要求3所述的水中阴离子表面活性剂的测试装置，其特征在于所述的管状流通式敏感膜电极(3)的Ag/AgCl内参比电极的制备方法是按照如下步骤完成的：
A、银丝的处理：取银丝先浸入到浓氨水中浸泡，再将其浸入到稀硝酸中5-10秒，清水冲洗净，丙酮干燥，备用；
B、内参比电极制备：把处理好的银丝固定上导线，作为工作电极，饱和甘汞电极为参比电极，铂电极为辅助电极，放入电解槽中，电解液为0.1m0l/L HCl，利用循环伏安法于0-1.5V电位，1.0V/s下进行扫描电镀，使银丝镀上一层AgCl。
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