CN104698049A - 环保型溶解氧传感器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种环保型溶解氧传感器，包括极基座与透氧膜之间设置有圆柱电极体，此圆柱电极体中与透氧膜接触的工作端面中心处具有一作为阴极的金电极，所述圆柱电极体侧面依次设有环形的作为阳极的银电极和参比电极，所述金电极、银电极和参比电极分别通过第一导线、第二导线和第三导线与位于电极基座内电路板连接；其特征在于：所述壳体与圆柱电极体之间且位于电极基座与透氧膜之间的电解腔内填充有胶状电解液，所述电解液包括以下组分：氯化钾、聚丙烯酰胺和水。本发明环保型溶解氧传感器中电解液长时间工作pH值保持中性，既有利于环保，也大大提高了产品的安全性，避免了对操作者的伤害；且提高了极化现象好，提高了检测精度。
Description
技术领域
本发明涉及测量仪器技术领域，具体涉及一种环保型溶解氧传感器。
背景技术
现代工业、环境监测越来越多的需要现场在线监测。而现有的溶氧电极的工作电极一般是在玻璃中封装金属铂而成，当工作电极长时间处于监测状态时，遇腐蚀铂表面易发生钝化现象，灵敏度降低。另外溶氧电极中只有工作电极和参比电极，参比电极在长时问连续监测时发生氧化反应，使电极电位发生变化而导致测量结果偏移，测氧准确度进一步降低。而现有的溶氧电极的存在以下技术问题：（1）当电解液长时间工作后，pH值为碱性，不利于环保以及安全性；（2）检测精度低，测定结果稳定性和重现性差。
发明内容
本发明目的是提供一种环保型溶解氧传感器，此环保型溶解氧传感器中电解液长时间工作pH值保持中性，既有利于环保，也大大提高了产品的安全性，避免了对操作者的伤害；且提高了极化现象好，提高了检测精度。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种环保型溶解氧传感器，包括中空的壳体，此壳体上端面密封安装有一电极基座，此壳体下端面覆盖有一透氧膜，所述电极基座与透氧膜之间设置有圆柱电极体，此圆柱电极体中与透氧膜接触的工作端面中心处具有一作为阴极的金电极，所述圆柱电极体侧面依次设有环形的作为阳极的银电极和参比电极，所述金电极、银电极和参比电极分别通过第一导线、第二导线和第三导线与位于电极基座内电路板连接；其特征在于：所述壳体与圆柱电极体之间且位于电极基座与透氧膜之间的电解腔内填充有胶状电解液，所述电解液包括以下比例重量份的组分：
氯化钾 37.1~37.4重量份，
聚丙烯酰胺 9.8~10.2重量份，
水 1000重量份。
上述技术方案中进一步改进方案如下：
1、上述方案中，所述参比电极位于所述阳极和阴极之间。
2、上述方案中，所述壳体与电极基座之间通过内螺纹、外螺纹旋转连接。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点和效果：
1、本发明环保型溶解氧传感器，基于作为工作电极的阴极金电极、参比电极、阳极银电极构成三电极系统，透氧膜隔离电解液和被测液，阳极银电极和参比电极之间提供一个恒定的电压时，而流经工作电极与阳极银电极之间电流将被测量，由于本发明采用37~37.5重量份氯化钾、9.8~10.2重量份聚丙烯酰胺、1000重量份水的电解液，通过对比试验，电解液长时间工作后pH值保持中性，既有利于环保，也大大提高了产品的安全性，避免了对操作者的伤害。
2、本发明环保型溶解氧传感器，由作为工作电极的阴极金电极、参比电极、阳极银电极构成三电极系统，透氧膜隔离电解液和被测液，阳极银电极和参比电极之间提供一个恒定的电压时，而流经工作电极与阳极银电极之间电流将被测量，通过对比实验，由于本发明采用37~37.5重量份氯化钾、9.8~10.2重量份聚丙烯酰胺、1000重量份水的电解液，有利于电极消耗电解液中氧气，且响应速度快，寿命长，避免了电极电位发生变化而导致测量结果偏移的现象，测定结果具有很高的稳定性和重现性。
3、本发明环保型溶解氧传感器，由作为工作电极的阴极金电极、参比电极、阳极银电极构成三电极系统，透氧膜隔离电解液和被测液，阳极银电极和参比电极之间提供一个恒定的电压时，而流经工作电极与阳极银电极之间电流将被测量，通过对比实验，由于本发明采用37~37.5重量份氯化钾、9.8~10.2重量份聚丙烯酰胺、1000重量份水的电解液，克服了参比电极、阴阳极电压波动，导致测量结果波动，进一步提高了检测精度，本发明的电解液电阻率比现有技术大，申请人认为是增加了电解液的电阻率从而克服了波动的影响。
附图说明
附图1为本发明环保型溶解氧传感器结构示意图。
以上附图中：1、壳体；2、电极基座；3、透氧膜；4、圆柱电极体；41、工作端面；5、金电极；6、银电极；7、参比电极；8、电路板；9、电解腔；10、胶状电解液；11、第一导线；12、第二导线；13、第三导线。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：
实施例：一种环保型溶解氧传感器，包括中空的壳体1，此壳体1上端面密封安装有一电极基座2，此壳体1下端面覆盖有一透氧膜3，所述电极基座2与透氧膜3之间设置有圆柱电极体4，此圆柱电极体4中与透氧膜3接触的工作端面41中心处具有一作为阴极的金电极5，所述圆柱电极体4侧面依次设有环形的作为阳极的银电极6和参比电极7，所述金电极5、银电极6和参比电极7分别通过第一导线、第二导线和第三导线与位于电极基座2内电路板8连接；所述壳体1与圆柱电极体4之间且位于电极基座2与透氧膜3之间的电解腔9内填充有胶状电解液10，所述胶状电解液10包括以下比例重量份的组分，如表一所示：
表一
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | |
| 氯化钾 | 37.1 | 37.275 | 37.4 |
| 聚丙烯酰胺 | 9.8 | 10 | 10.2 |
| 水 | 1000 | 1000 | 1000 |
上述参比电极7位于所述阳极和阴极之间。
上述壳体1与电极基座2之间通过内螺纹、外螺纹旋转连接。
比较例1~3
一种环保型溶解氧传感器，包括中空的壳体1，此壳体1上端面密封安装有一电极基座2，此壳体1下端面覆盖有一透氧膜3，所述电极基座2与透氧膜3之间设置有圆柱电极体4，此圆柱电极体4中与透氧膜3接触的工作端面41中心处具有一作为阴极的金电极5，所述金电极5、银电极6分别通过第一导线11、第二导线12与位于电极基座2内电路板8连接；所述壳体1与圆柱电极体4之间且位于电极基座2与透氧膜3之间的电解腔9内填充有电解液10，所述电解液10：比较例1为37.275重量份氯化钾和1000重量份水，比较例2为37重量份重量份氯化钾和1000重量份水，比较例3为例如37.5重量份氯化钾和1000重量份水。
比较例1的Ph值为11.36，比较例2的Ph值为12，比较例3 Ph值为12.7，比较例1~3的电极消耗电解液中氧气速度慢，且响应速度快，电极电位发生变化而导致测量结果偏移的现象，测定结果稳定性和重现性差。
比较例4~6
一种环保型溶解氧传感器，包括中空的壳体1，此壳体1上端面密封安装有一电极基座2，此壳体1下端面覆盖有一透氧膜3，所述电极基座2与透氧膜3之间设置有圆柱电极体4，此圆柱电极体4中与透氧膜3接触的工作端面41中心处具有一作为阴极的金电极5，所述圆柱电极体4侧面依次设有环形的作为阳极的银电极6和参比电极7，所述金电极5、银电极6和参比电极7分别通过第一导线11、第二导线12和第三导线13与位于电极基座2内电路板8连接；所述壳体1与圆柱电极体4之间且位于电极基座2与透氧膜3之间的电解腔9内填充有电解液10，所述电解液10中比较例4为37.275重量份氯化钾和1000重量份水，比较例5为39重量份氯化钾和1000重量份水，比较例6为38重量份氯化钾和1000重量份水。
比较例4的Ph值为11.8，比较例5的Ph值为12.2，比较例6的 Ph值为12.8；比较例4~6，当参比电极与阴阳极电压波动时，测量结果波动且幅度较大，降低了检测精度；比较例4~6的电极消耗电解液中氧气速度慢，且响应速度快，电极电位发生变化而导致测量结果偏移的现象，测定结果稳定性和重现性差。
在原有污水溶氧电极参比液1 mol/L氯化钾溶液500 mL配制中加入10.00 g粉剂，磁力搅拌均匀后，溶液呈胶状。将配制好的溶液注入电极中进行对比测定，测量数据为连续记录。
根据表三数据，25℃充氧状态下水中溶氧的测定，电极参比液为氯化钾溶液加粉剂时溶氧平均值8.74 mg/L，电极参比液为氯化钾溶液时溶氧平均值8.73 mg/L。
根据表四数据，零氧水溶氧的测定，二者均为0。
根据表五数据，空气中氧含量的测定，电极参比液为氯化钾溶液加粉剂时溶氧平均值10.89 mg/L，电极参比液为氯化钾溶液时溶氧平均值10.41 mg/L。
根据表六数据，45℃不充氧状态下水中溶氧的测定，电极参比液为氯化钾溶液加粉剂时溶氧平均值3.21 mg/L，电极参比液为氯化钾溶液时溶氧平均值3.12 mg/L。
根据表七数据，25℃不充氧状态下水中溶氧的测定，电极参比液为氯化钾溶液加粉剂时溶氧平均值8.51 mg/L，电极参比液为氯化钾溶液时溶氧平均值8.48 mg/L。
根据表八数据，15℃不充氧状态下水中溶氧的测定，电极参比液为氯化钾溶液加粉剂时溶氧平均值10.25mg/L，电极参比液为氯化钾溶液时溶氧平均值10.25 mg/L。
经分析，水温由45℃降至15℃，电极参比液为氯化钾溶液加粉剂时，由图1得：溶氧变化曲线为y=-0.239x+14.095，相关性系数R2=0.9912；电极参比液为氯化钾溶液时，溶氧变化曲线为y=-0.242x+14.14，相关性系数R2=0.9914。综上，二者变化趋势一致。
表三 25℃充氧状态下水中溶氧的测定
表四 零氧水溶氧的测定
表五 空气中氧含量的测定
表六45℃不充氧状态下水中溶氧的测定
| 频次 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 |
| 氯化钾溶液加聚丙烯酰胺（mg/L） | 3.21 | 3.17 | 3.16 | 3.20 | 3.23 | 3.19 | 3.23 | 3.20 | 3.19 | 3.25 | 3.23 |
| 氯化钾溶液（mg/L） | 3.11 | 3.11 | 3.09 | 3.13 | 3.13 | 3.15 | 3.13 | 3.11 | 3.14 | 3.14 | 3.13 |
表七25℃不充氧状态下水中溶氧的测定
表八15℃不充氧状态下水中溶氧的测定
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1. 一种环保型溶解氧传感器，包括中空的壳体（1），此壳体（1）上端面密封安装有一电极基座（2），此壳体（1）下端面覆盖有一透氧膜（3），所述电极基座（2）与透氧膜（3）之间设置有圆柱电极体（4），此圆柱电极体（4）中与透氧膜（3）接触的工作端面（41）中心处具有一作为阴极的金电极（5），所述圆柱电极体（4）侧面依次设有环形的作为阳极的银电极（6）和参比电极（7），所述金电极（5）、银电极（6）和参比电极（7）分别通过第一导线（11）、第二导线（12）和第三导线（13）与位于电极基座（2）内电路板（8）连接；其特征在于：所述壳体（1）与圆柱电极体（4）之间且位于电极基座（2）与透氧膜（3）之间的电解腔（9）内填充有胶状电解液（10），所述电解液（10）包括以下比例重量份的组分：
氯化钾 37.1~37.4重量份，
聚丙烯酰胺 9.8~10.2重量份，
水 1000重量份。
2. 根据权利要求1所述的环保型溶解氧传感器，其特征在于：所述参比电极（7）位于所述阳极和阴极之间。
3. 根据权利要求1所述的环保型溶解氧传感器，其特征在于：所述壳体（1）与电极基座（2）之间通过内螺纹、外螺纹旋转连接。
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