CN102226781B - 一种抗污染低阻抗复合膜ph值传感器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及PH值传感器技术领域，特别是涉及一种抗污染低阻抗复合膜PH值传感器。包括参比电极和直流放大器，其特征在于，还包括绝缘外壳、内腔底部的金属板以及覆盖金属板的复合PH敏感膜，金属板用导电性好的银或铜制成，复合PH敏感膜用导线焊接在金属板2上并从外壳内引出，配合参比电极测定PH值，本发明的传感器利用厚膜工艺的ph电极组成、掺杂、工艺处理等易于控制的优点，并且不需烧结，只需固化，结构坚固，工艺简单，独具防止微生物的滋生和阻抗较低的特点。
Description
技术领域
本发明涉及PH值传感器技术领域，特别是涉及一种抗污染低阻抗复合膜PH值传感器。
背景技术
PH值是十分重要的水质参数。目前真正取得应用价值的是Haber型PH玻璃电极以及瑞士Ingold公司的可消毒pH玻璃电极。采用吹泡型的玻璃电极使工艺复杂化，成形工艺难度大，敏感玻璃探头易破损，必须加不锈钢护套，使成本提高PH玻璃电极阻抗高不易微型化且具有较大的“酸差”和“碱差”的缺陷。固体氧化膜PH传感器比较坚固，但不足之处是氧化膜不耐酸较易脱落,寿命短。而在线式PH值传感器敏感膜在水下容易滋生附着污物、微生物和藻类，影响测量精度和使用寿命。因此，长期在线式PH值检测设备是一种有研究意义的设备。
发明内容
本发明的目的就是针对上述存在的缺陷而提供一种抗污染低阻抗复合膜PH传感器，本发明的传感器利用复合膜工艺的PH电极组成，具有掺杂、工艺处理等易于控制的优点，并且不需烧结，只需固化，结构坚固，工艺简单，具有防止微生物的滋生和阻抗较低的特点。
本发明的一种抗污染低阻抗复合膜PH值传感器技术方案为：包括参比电极和直流放大器，还包括绝缘外壳、内腔底部的金属板以及覆盖金属板的复合PH敏感膜，金属板用导电性好的银或铜制成，复合PH敏感膜用导线焊接在金属板2上并从外壳内引出，配合参比电极测定PH值。
其敏感膜的制备步骤为：
①将抗污染元素甲壳素、金属化合物氧化钙和碳酸锂溶解于甲酸中，重量百分比为：甲壳素10%-30%，氧化钙1%-20%，碳酸锂1%-20%；
②将三乙醇胺融入硅酸钠溶液中，重量百分比为：三乙醇胺5%-20%，余量为硅酸钠；
另外可利用其他抗污染元素、金属化合物、固化剂制作抗污染低阻抗复合膜PH值传感器，抗污染元素包括氟类聚合物、对微生物具有毒性的重金属；金属化合物包括可导电的各类金属化合物；固化剂包括各种矾类化合物与其它起固化作用的化合物。
该抗污染低阻抗复合膜PH值传感器，可用于水或空气中的PH值长期在线测量，尤其适用于水下长时间在线PH值的监测。
本发明的有益效果为：该抗污染低阻抗复合膜PH传感器利用复合膜技术制造全固态PH电极，有利于生产出良好的耐污染、低阻抗的ph值敏感组分，结构坚固耐用。由于厚膜技术本身工艺特点，可使ph值敏感组分的组成、掺杂、工艺处理等易于控制，同时亦可进行传感器优化设计、误差补偿。由于敏感膜中氧化钙和碳酸锂的存在，导致敏感膜的阻抗较低，信号易于检出，不易受到干扰。敏感膜中甲壳素的存在，使得敏感膜表面不易生长微生物，保证了测量的准确和使用寿命。总之，本发明利用厚膜工艺的PH传感器组成、掺杂、工艺处理等易于控制的优点，并且不需烧结，只需固化，利用氟硅酸钠作为固化剂调节固化速度，结构坚固，工艺简单，独具防止微生物的滋生和阻抗较低的特点。
附图说明
图1所示为本发明的抗污染低阻抗复合膜PH值传感器结构示意图。
图中：1-复合PH敏感膜；2-金属板；3-绝缘外壳；4-参比电极；5-导线；6-直流放大器。
具体实施方式：
为了更好地理解本发明，下面用具体实例来详细说明本发明的技术方案，但本发明不限于此。
实施例1
该抗污染低阻抗复合膜PH值传感器包括参比电极4和直流放大器6，还包括绝缘外壳3、内腔底部的金属板2以及覆盖金属板2的复合PH敏感膜1，金属板2用导电性好的银制成。
将抗污染元素甲壳素、金属化合物氧化钙和碳酸锂溶解于甲酸中，重量百分比为：甲壳素10%，氧化钙5%，碳酸锂10%，余量为甲酸；将三乙醇胺融入硅酸钠溶液中，重量百分比为：三乙醇胺10%，余量为硅酸钠；
将上述两种溶液按1：1的比例混合，再添加相当于混合溶液重量20%的氟硅酸钠作为固化剂，搅拌后涂于经过去除氧化膜处理的金属板2上，固化后即为复合PH敏感膜1。复合PH敏感膜1用导线5焊接在金属板2上并从绝缘外壳3内引出，配合参比电极4测定PH值。
与一般PH电极比较，按该方案制成的PH电极抗污染能力提高一倍以上，阻抗降低两个数量级。配合固态参比电极4，即可构成全固态抗污染低阻抗PH值传感器，可用于水中或空气中长期的在线PH值测量，尤其适用于水下长时间在线PH值的监测。
其中甲壳素的用量影响PH值电极的耐污染能力，氧化钙和碳酸锂的用量影响PH值电极的阻抗，而氟硅酸钠的用量影响复合膜的固化速度。可根据不同的侧重调整各自的配比，注重抗污染能力，就加大甲壳素的含量；注重低阻抗，就加大氧化钙和碳酸锂的含量；要求快速固化，就加大氟硅酸钠的用量。与一般PH电极比较，抗污染能力提高一倍以上，阻抗降低两个数量级。配合固态参比电极，即可构成全固态抗污染低阻抗PH值传感器，可用于水中或空气中长期的在线PH值测量，尤其适用于水下长时间在线PH值的监测。
另外可利用其他抗污染元素、金属化合物、固化剂按上述方法制作复合膜PH值传感器，抗污染元素包括氟类聚合物、对微生物具有毒性的重金属；金属化合物包括可导电的各类金属化合物；固化剂包括各种矾类化合物与其它起固化作用的化合物。
Claims (2)
1.一种抗污染低阻抗复合膜PH值传感器，包括参比电极和直流放大器，其特征在于，还包括绝缘外壳、内腔底部的金属板以及覆盖金属板的复合PH敏感膜，金属板用导电性好的银或铜制成，复合PH敏感膜用导线焊接在金属板上并从外壳内引出，配合参比电极测定PH值，其敏感膜的制备步骤为：
①将抗污染元素甲壳素、金属化合物氧化钙和碳酸锂溶解于甲酸中，重量百分比为：甲壳素10%-30%，氧化钙1%-20%，碳酸锂1%-20%；
②将三乙醇胺融入硅酸钠溶液中，重量百分比为：三乙醇胺5%-20%，余量为硅酸钠；
向步骤
制成的混合溶液中添加氟硅酸钠作为固化剂，所添氟硅酸钠的重量占步骤
混合溶液重量的10%-60%，将混合后的溶液搅拌后涂于经过去除氧化膜处理的金属板上，固化后即为复合PH值敏感膜。
2. 根据权利要求1所述的一种抗污染低阻抗复合膜PH值传感器，其特征在于，用于水或空气中的PH值长期在线测量。
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