CN104034771B - 一种电化学电解池 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电化学电解池，包括：溶液盛放装置；设置于溶液盛放装置内部的工作电极、参比电极；设置于溶液盛放装置内部的搅拌装置，所述工作电极和参比电极分布在所述搅拌装置的两侧；设置于所述搅拌装置内部的加热装置。本发明提供的电化学电解池，在搅拌装置的内部设置有加热装置，使这种电化学电解池能够同时实现搅拌和加热的功能，使电化学电解池在工作过程中的电化学反应条件较为稳定，从而使本发明提供的电化学电解池检测重金属离子时的精确度较好。

Description

一种电化学电解池

技术领域

本发明涉及电解池技术领域，尤其涉及一种电化学电解池。

背景技术

重金属主要是指汞、镉、铅、铬、砷等金属或类金属，也指具有一定毒性的一般金属，如铜、锌、镍、钴、锡等。重金属在人类周围环境中富集，通过大气、水、食品等进入人体，在人体的某些器官内积累，会造成慢性中毒，危害人体健康。因此，对重金属的检测成为人们关注的焦点。目前，重金属检测的方法主要包括原子吸收光谱法、紫外可见分光光度法、原子荧光法、电化学法、X射线荧光光谱法等，其中电化学法是近年来发展较快的一种重金属检测方法，电化学法的检测限较低、灵敏度较高，应用广泛。

通常采用电解池对重金属进行电化学检测，如申请号为201010281245.8的中国专利公开了一种带有搅拌功能的电化学电解池，这种电解池包括溶液池、工作电极、参比电极、对电极，且还包括搅拌电机和支架，其中：工作电极和对电极相连组成回路，搅拌电机和工作电极相连，搅拌电机、参比电极、对电极和工作电极设置于支架上，工作电极、参比电极和对电极的一端设于溶液池内。现有技术提供的这种带有搅拌功能的电化学电解池，工作电极兼做搅拌用，节省了空间，实现了电化学电解池的便携化，而且这种电化学电解池中对支架的合理设计和布置，不仅满足电化学电解池的需要，还能最大限度的提高空间利用率。

但是，现有技术提供的这种带有搅拌功能的电化学电解池，在进行工作过程中工作电极上的电镀汞膜或者铋膜在搅拌时会脱落；而且工作电极内置在搅拌棒内，增大了工作电极和对电极之间的距离；从而降低了电解池的电流传输的效率，进而使这种电化学电解池检测重金属离子时的精确度较差。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种电化学电解池，本发明提供的电化学电解池检测重金属离子时的精确度较好。

本发明提供了一种电化学电解池，包括：

溶液盛放装置；

设置于溶液盛放装置内部的工作电极和参比电极；

设置于溶液盛放装置内部的搅拌装置，所述工作电极和参比电极分布在所述搅拌装置的两侧；

设置于所述搅拌装置内部的加热装置。

优选的，所述加热装置为不锈钢棒材。

优选的，所述加热装置粘合在所述搅拌装置的内部。

优选的，所述搅拌装置为聚四氟乙烯材质的搅拌浆。

优选的，所述电化学电解池还包括：

对电极，所述对电极、工作电极和参比电极环绕分布在所述搅拌装置的四周。

优选的，所述电化学电解池还包括：

搅拌驱动装置，所述搅拌驱动装置用于驱动所述搅拌装置进行搅拌。

优选的，所述搅拌驱动装置为磁力搅拌驱动装置。

优选的，所述磁力搅拌驱动装置包括：

电机，

与所述电机相连的第一磁体；

第二磁体，所述第二磁体位于所述第一磁体的下方，所述第二磁体与所述搅拌装置相连。

优选的，所述电化学电解池还包括：

固定支架，所述固定支架用于固定所述工作电极、参比电极和搅拌装置。

优选的，所述电化学电解池还包括：

底座，封盖和外壳，所述底座设置有凹槽，所述溶液盛放装置设置于底座的凹槽内，所述封盖设置于所述固定支架的上部，所述外壳设置在所述溶液盛放装置的四周；

所述底座、外壳、固定支架和封盖形成封闭的空间。

本发明提供了一种电化学电解池，包括：溶液盛放装置；设置于溶液盛放装置内部的工作电极、参比电极；设置于溶液盛放装置内部的搅拌装置，所述工作电极和参比电极分布在所述搅拌装置的两侧；设置于所述搅拌装置内部的加热装置。本发明提供的电化学电解池，在搅拌装置的内部设置有加热装置，使这种电化学电解池能够同时实现搅拌和加热的功能，使电化学电解池在工作过程中的电化学反应条件较为稳定，从而使本发明提供的电化学电解池检测重金属离子时精确度较好。实验结果表明，本发明提供的电化学电解池测试重金属离子浓度时的精密度为2.93％～4.11％。

此外，本发明提供的电化学电解池中加热装置设置于搅拌装置的内部，工作电极和参比电极设置于搅拌装置的两侧，这样的结构设置提高了空间利用率，使本发明提供的电化学电解池的结构紧凑，实现了电化学电解池的便携化。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本法实施例提供的电化学电解池的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的电化学电解池的俯视示意图。

具体实施方式

下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供了一种电化学电解池，包括：

溶液盛放装置；

设置于溶液盛放装置内部的工作电极、参比电极；

设置于溶液盛放装置内部的搅拌装置，所述工作电极和参比电极分布在所述搅拌装置的两侧；

设置于所述搅拌装置内部的加热装置。

本发明提供的电化学电解池，在搅拌装置的内部设置有加热装置，使这种电化学电解池能够同时实现搅拌和加热的功能，使电化学电解池在工作过程中的电化学反应条件较为稳定，从而使本发明提供的电化学电解池检测重金属离子时的精确度较好。此外，本发明提供的电化学电解池中加热装置设置于搅拌装置的内部，工作电极和参比电极设置于搅拌装置的两侧，这样的结构设置提高了空间利用率，使本发明提供的电化学电解池的结构紧凑，实现了电化学电解池的便携化。

参见图1，图1为本发明实施例提供的电化学电解池的结构示意图，其中，1为封盖，2为上端磁体，3为线路通道，4为第二导电体，5为下端磁体，6为电刷，7为轴承，8为工作电极，9为搅拌浆，10为底座，11为加热棒，12为反应杯，13为外壳，14为参比电极，15为第三导电体，16为第一导电体，17为通气孔，18为固定支撑结构，19为电机。

本发明提供的电化学电解池包括溶液盛放装置。在本发明中，所述溶液盛放装置用于盛放电解液和待测重金属离子溶液。本发明对所述溶液盛放装置的形状和尺寸没有特殊的限制，满足实际操作条件即可。在本发明中，所述溶液盛放装置的材质可以为玻璃、有机玻璃、聚四氟乙烯、聚三氟氯乙烯或聚乙烯。在本发明的实施例中，所述溶液盛放装置可以为反应杯12，反应杯12的材质为聚四氟乙烯。

本发明提供的电化学电解池包括工作电极，所述工作电极设置于所述溶液盛放装置的内部。在本发明中，所述工作电极为玻碳电极或金电极。在本发明中，所述工作电极与电源通过电线连通。在本发明的实施例中，所述工作电极8为玻碳电极。

本发明提供的电化学电解池包括参比电极，所述参比电极设置于所述溶液盛放装置的内部。在本发明中，所述参比电极为银-氯化银电极。在本发明中，所述参比电极通过电线和电源连接。在本发明的实施例中，所述参比电极14为银-氯化银电极。

本发明提供的电化学电解池包括搅拌装置，所述搅拌装置设置于所述溶液盛放装置的内部，所述工作电极和参比电极分布在所述搅拌装置的两侧。在本发明中，所述搅拌装置能够使本发明提供的电化学电解池具有搅拌功能，使本发明提供的电化学电解池在测试重金属离子的浓度时，具有较好的精确度。在本发明中，所述搅拌装置可以为搅拌桨。本发明对所述搅拌装置的尺寸没有特殊的限制，满足实际操作条件即可。在本发明的实施例中，所述搅拌装置材质可以为聚四氟乙烯、聚乙烯或聚三氟氯乙烯。在本发明的实施例中，所述搅拌装置为搅拌桨9，搅拌桨9的材质为聚四氟乙烯。

本发明提供的电化学电解池包括加热装置，所述加热装置位于电化学电解池的内部。在本发明中，所述加热装置位于所述搅拌装置的内部，使本发明提供的电化学电解池同时具有加热和搅拌的功能，从而使电化学电解池在工作过程中的电化学反应条件较为稳定，进一步提高了本发明提供的电化学电解池，检测重金属离子时的精确度；而且，所述加热装置位于所述搅拌装置的内部，所述工作电极和参比电极分布在所述搅拌装置的两侧，这样的结构设计能够较高的利用空间，使本发明提供的电化学电解池的结构紧凑，实现了电化学电解池的便携化。

在本发明中，所述搅拌装置带有凹槽，所述加热装置可以粘合在所述搅拌装置的凹槽中。在本发明的实施例中，可采用热熔胶将所述加热装置粘合在所述搅拌装置的凹槽中。本发明对所述加热装置的尺寸没有特殊的限制，满足实际操作条件即可。在本发明中，所述加热装置可以为加热棒。本发明对所述加热棒的材质没有特殊的限制，所述加热棒能够起到加热的功能即可。在本发明的实施例中，所述加热装置为加热棒11，加热棒11的材质为不锈钢。

在本发明中，所述加热装置通过电线和电源连接。在本发明的实施例中，所述加热装置通过电线和第一导电体相连，所述第一导电体和第二导电体接触，所述第二导电体通过电线和电源的正极相连；所述加热装置通过电线和第三导电体相连，所述第三导电体和第四导电体接触，所述第四导电体通过电线和电源的负极相连。本发明对所述第一导电体、第二导电体、第三导电体和第四导电体的材质、形状以及在电解池中的设置位置没有特殊的限制，满足实际操作条件即可。在本发明的实施例中，加热棒11通过电线和第一导电体16相连，第一导电体16为带有尖端的柱状铜导体；第一导电体16的尖端和第二导电体4接触，第二导电体4为圆形铜导体；加热棒11通过电线和第三导电体15相连，第三导电体15为环形铜导体，第三导电体15设置在搅拌浆9的外侧，搅拌桨9嵌入在第三导电体15的环中；第四导电体为电刷6，电刷6和第三导电体15的曲面接触。

本发明提供的电化学电解池优选还包括对电极，所述对电极、工作电极和参比电极环绕分布在所述搅拌装置的四周。本发明优选采用包括对电极、工作电极和参比电极的三电极体系。在本发明中，所述三电极体系能够同时检测电化学反应过程中的电流和电位，更进一步提高本发明提供的电化学电解池检测重金属离子时的精确度。在本发明中，将所述对电极、工作电极和参比电极环绕分布在所述搅拌装置的四周，能够更好利用空间，使本发明提供的电化学电解池的结构更加紧凑。

在本发明中，所述对电极为铂电极。参见图2，图2为本发明实施例提供的电化学电解池的俯视示意图，其中，对电极20为铂电极。在本发明中，所述对电极通过电线与电源相连。

本发明提供的电化学电解池优选还包括搅拌驱动装置，所述搅拌驱动装置用于驱动所述搅拌装置进行搅拌。在本发明中，所述搅拌驱动装置可以为电机。在本发明中，所述搅拌驱动装置优选为磁力搅拌驱动装置，本发明使用磁力搅拌驱动装置可以通过磁传导，驱动所述搅拌装置，使搅拌驱动装置和搅拌装置互不接触，避免了搅拌过程中，溶液盛放装置中的溶液飞溅到搅拌驱动装置上，造成搅拌驱动装置的腐蚀，本发明采用磁力搅拌驱动装置能够提高搅拌驱动装置的寿命。在本发明的实施例中，所述磁力搅拌驱动装置包括：

电机；

与所述电机相连的第一磁体；

第二磁体，所述第二磁体位于所述第一磁体的下方，所述第二磁体与所述搅拌装置相连。

在本发明中，所述磁力搅拌装置优选包括电机。本发明对所述电机的种类没有特殊的限制，满足实际操作条件即可。

本发明提供的磁力搅拌装置优选包括第一磁体，所述第一磁体与所述电机相连。在本发明中，所述电机转动带动所述第一磁体转动。本发明对所述第一磁体的种类和尺寸没有特殊的限制，满足实际操作条件即可。在本发明中，所述第一磁体可以为铁氧体、钕铁硼或铝镍钴。在本发明的实施例中，所述第一磁体为上端磁体2，上端磁体2的材质为钕铁硼。

本发明提供的磁力搅拌装置优选包括第二磁体，所述第二磁体位于所述第一磁体的下方。在本发明中，所述第二磁体可以与上述技术方案所述的第一磁体接触，也可以不接触。在本发明的实施例中，所述第二磁体与所述第一磁体不接触。在本发明中，通过磁场耦合，所述第一磁体转动可以带动所述第二磁体转动。本发明对所述第二磁体的种类和尺寸没有特殊的限制，满足实际操作条件即可。在本发明中，所述第二磁体可以为铁氧体、钕铁硼或铝镍钴。在本发明的实施例中，所述第二磁体为下端磁体5，下端磁体5的材质为钕铁硼。

在本发明中，所述第二磁体与所述搅拌装置相连。在本发明中，所述第二磁体的转动可以带动所述搅拌装置转动，使本发明提供的电化学电解池具有搅拌功能。在本发明的实施例中，所述搅拌装置的外侧还设置有轴承，所述轴承用于固定所述搅拌装置，使所述搅拌装置更好的进行转动。在本发明的实施例中，轴承7为滚珠轴承。

本发明提供的电化学电解池优选还包括固定支架，所述固定支架用于固定所述工作电极、参比电极和搅拌装置。在本发明中，所述固定支架的材质可以为聚四氟乙烯、聚乙烯或聚三氟氯乙烯。本发明对所述固定支架的形状没有特殊的限制，满足实际操作条件即可。在本发明的实施例中，所述固定支架为固定支撑结构18，固定支撑结构18的材质为聚四氟乙烯。在本发明的实施例中，所述固定结构内部还可以设置线路收集装置，用于将本发明提供的电化学电解池中的电线集中放置。本发明对所述线路收集装置的形状没有特殊的限制，满足实际操作条件即可。在本发明的实施例中，所述线路收集装置为线路通道3。

在本发明的实施例中，所述固定结构内部还可以设置通气装置，所述通气装置一端与大气连通，另一端与所述溶液盛放装置的内部连通。在本发明中，所述通气装置用于排出本发明提供的电化学电解池工作过程中，产生的气体。本发明对所述通气装置的形状没有特殊的限制，满足实际操作条件即可。在本发明的实施例中，所述通气装置为通气孔17。

本发明提供的电化学电解池优选还包括底座，封盖和外壳，所述底座设置有凹槽，所述溶液盛放装置设置于底座的凹槽内，所述封盖设置于所述固定支架的上部，所述外壳设置在所述溶液盛放装置的四周；所述底座、外壳、固定支架和封盖形成封闭的空间。在本发明中，所述底座、外壳和封盖的材质可以独立地选自聚四氟乙烯、聚乙烯或聚三氟氯乙烯。在本发明的实施例中，底座10的材质为聚四氟乙烯。在本发明的实施例中，外壳13为透明外壳。在本发明的实施例中，封盖1的材质为聚四氟乙烯。

本发明提供的电化学电解池检测重金属离子的方法为：将电解液和待测重金属离子溶液加入到溶液盛放装置中，开启加热装置进行加热，使所述电解液和待测重金属离子溶液的温度达到24℃～26℃，加热装置停止加热；开启搅拌装置，向工作电极施加负电位，使溶液盛放装置中的重金属离子富集到工作电极上；然后加大工作电极的电位，使富集在工作电极上的重金属离子溶出，得到溶出曲线。

将得到的溶出曲线与标准液的溶出曲线以及水的溶出曲线对比，计算得到重金属离子溶液的浓度。

采用本发明提供的电化学电解池检测重金属离子，检测结果为，本发明提供的电化学电解池可检测质量浓度为9×10^-9～11×10^-9的重金属离子溶液，检测的精密度为2.93％～4.11％，精确度较好。

本发明提供了一种电化学电解池，包括：溶液盛放装置；设置于溶液盛放装置内部的工作电极、参比电极；设置于溶液盛放装置内部的搅拌装置，所述工作电极和参比电极分布在所述搅拌装置的两侧；设置于所述搅拌装置内部的加热装置。本发明提供的电化学电解池，在搅拌装置的内部设置有加热装置，使这种电化学电解池能够同时实现搅拌和加热的功能，使电化学电解池在工作过程中的电化学反应条件较为稳定，从而使本发明提供的电化学电解池检测重金属离子时的精确度较好。此外，本发明提供的电化学电解池中加热装置设置于搅拌装置的内部，工作电极和参比电极设置于搅拌装置的两侧，这样的结构设置提高了空间利用率，使本发明提供的电化学电解池的结构紧凑，实现了电化学电解池的便携化。

实施例1

本发明实施例1提供的电化学电解池如图1所示，包括：

带有凹槽的底座10；设置于所述底座10凹槽中的反应杯12；设置于所述反应杯12四周的透明外壳13；固定支撑结构18；固定在所述固定支撑结构18上的工作电极8、参比电极14和对电极20；固定在所述固定支撑结构10上的电机19，与所述电机19相连的上端磁体2；设置在所述上端磁体2下方的下端磁体5；与下端磁体5相连的搅拌桨9，所述工作电极8、参比电极14和对电极20环绕分布在所述搅拌桨9的四周；设置在搅拌桨9外侧的轴承7；粘合在所述搅拌浆9内部的加热棒11，加热棒11通过电线和第一导电体16相连，第一导电体16的尖端和第二导电体4接触，加热棒11通过电线和第三导电体15相连，第三导电体15的曲面和电刷6接触；设置在所述固定支撑结构18内部的通气孔17，所述通气孔17的一端与大气连通，另一端与反应杯12的内部连通；设置在固定支撑结构18内部的线路管道；与所述固定支撑结构18配合连接的封盖1，所述封盖1、固定支撑结构18、透明外壳13和底座10形成封闭的空间。

按照上述技术方案所述的方法，采用本发明实施例1提供的电化学电解池，对同一含有镉离子、铅离子和铜离子的溶液进行6次测试，测试结果如表1所示，表1为本发明实施例1测试重金属离子溶液浓度的结果。

表1 本发明实施例1测试重金属离子溶液浓度的结果

由表1可知，本发明提供的电化学电解池检测重金属离子时的精密度较高，精确性较好。

由以上实施例可知，本发明提供了一种电化学电解池，包括：溶液盛放装置；设置于溶液盛放装置内部的工作电极、参比电极；设置于溶液盛放装置内部的搅拌装置，所述工作电极和参比电极分布在所述搅拌装置的两侧；设置于所述搅拌装置内部的加热装置。本发明提供的电化学电解池，在搅拌装置的内部设置有加热装置，使这种电化学电解池能够同时实现搅拌和加热的功能，使电化学电解池在工作过程中的电化学反应条件较为稳定，从而使本发明提供的电化学电解池检测重金属离子时的精确度较好。此外，本发明提供的电化学电解池中加热装置设置于搅拌装置的内部，工作电极和参比电极设置于搅拌装置的两侧，这样的结构设置提高了空间利用率，使本发明提供的电化学电解池的结构紧凑，实现了电化学电解池的便携化。

Claims (8)

1.一种电化学电解池，包括：

溶液盛放装置；

设置于溶液盛放装置内部的工作电极和参比电极；

设置于溶液盛放装置内部的搅拌装置，所述工作电极和参比电极分布在所述搅拌装置的两侧；所述搅拌装置为聚四氟乙烯材质的搅拌浆；

设置于所述搅拌装置内部的加热装置；所述加热装置为不锈钢棒材；

所述加热装置通过电线和第一导电体相连，所述第一导电体和第二导电体接触，所述第二导电体通过电线和电源的正极相连；所述加热装置通过电线和第三导电体相连，所述第三导电体和第四导电体接触，所述第四导电体通过电线和电源的负极相连；

第一导电体为带有尖端的柱状铜导体；第二导电体为圆形铜导体；第三导电体为环形铜导体，第三导电体设置在搅拌装置的外侧，搅拌装置嵌入在第三导电体的环中；第四导电体为电刷，电刷和第三导电体的曲面接触。

2.根据权利要求1所述的电化学电解池，其特征在于，所述加热装置粘合在所述搅拌装置的内部。

3.根据权利要求1所述的电化学电解池，其特征在于，所述电化学电解池还包括：

对电极，所述对电极、工作电极和参比电极环绕分布在所述搅拌装置的四周。

4.根据权利要求1所述的电化学电解池，其特征在于，所述电化学电解池还包括：

搅拌驱动装置，所述搅拌驱动装置用于驱动所述搅拌装置进行搅拌。

5.根据权利要求4所述的电化学电解池，其特征在于，所述搅拌驱动装置为磁力搅拌驱动装置。

6.根据权利要求5所述的电化学电解池，其特征在于，所述磁力搅拌驱动装置包括：

电机，

与所述电机相连的第一磁体；

第二磁体，所述第二磁体位于所述第一磁体的下方，所述第二磁体与所述搅拌装置相连。

7.根据权利要求1所述的电化学电解池，其特征在于，所述电化学电解池还包括：

固定支架，所述固定支架用于固定支撑所述工作电极、参比电极和搅拌装置。

8.根据权利要求7所述的电化学电解池，其特征在于，所述电化学电解池还包括：

底座，封盖和外壳，所述底座设置有凹槽，所述溶液盛放装置设置于底座的凹槽内，所述封盖设置于所述固定支架的上部，所述外壳设置在所述溶液盛放装置的四周；

所述底座、外壳、固定支架和封盖形成封闭的空间。