CN105738452A - 一种利用全固态氨氮传感器的检测氨氮的方法及其装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及全固态氨氮传感，是一种利用全固态氨氮传感器的检测氨氮的方法及其装置。传感器由氨气敏电极、参比电极和电位测量仪组成，其中，氨气敏电极为电极基地的底部依次粘附传导层、聚合物敏感膜、水凝胶层和防水透气膜。本发明采用水凝胶作为电极的内充液，水凝胶的作用是固定内充液，提高电极的稳定性。在水凝胶的作用下，电极的内充液得到进一步固定，通过透气膜进入到电极内充液的氨气可以在内充液中快速的转换成铵离子，从而使电极达到较快的响应。

Description

一种利用全固态氨氮传感器的检测氨氮的方法及其装置
技术领域
本发明涉及全固态氨氮传感，是一种利用全固态氨氮传感器的检测氨氮的方法及其装置。
背景技术
根据氨氮的化学特性和物理性质，目前世界上氨氮含量的检测的分析方法主要有三大类，即分光光度法、凯氏定氮法和氨气敏电极法。分光光度法存在取样多，容易受周围环境的干扰等缺点。凯氏定氮法所耗时间长，所需步骤繁琐。氨气敏电极法的最大的优点是取样量少，操作简便，速度快，造价低，不受色度、悬浮物干扰，特别适合现场检测，易于推广普及。然而氨气敏电极法中的pH电极法会受到挥发性胺和高浓度溶解离子等的干扰，造成一定的测量误差。氨气敏电极法中的离子选择性电极则不受这些因素的干扰。目前用于氨氮含量检测的大多数方法的检出限较高，难以实现较低浓度下氨氮含量实时快速检测。以离子选择性电极为基础研制的全固态氨氮传感器则因具有较低的检出限且选择性好、分析速度快、灵敏度高，所受干扰小，方便携带、易于进行实时监测等优点而极具发展前景。
发明内容
本发明的目的在于针对上述不足之处提供一种利用全固态氨氮传感器的检测氨氮的方法及其装置。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：
一种全固态氨氮传感器，传感器由氨气敏电极、参比电极和电位测量仪组成，其中，氨气敏电极为导电基底的底部依次粘附传导层、聚合物敏感膜、水凝胶层和防水透气膜。
所述水凝胶层的水凝胶为PVA、PVB、PVP、PVME、PVA/PEO、PAAS/PVA、琼脂糖凝胶、甲基乙烯醚-马来酸酐共聚物水凝胶、聚丙烯酸水凝胶、聚丙烯酰胺水凝胶或聚甲基丙烯酸水凝胶。
所述传导层为聚3-辛基噻吩、Nafion掺杂的聚吡咯、聚苯胺、聚(3,4-乙烯二氧噻吩)、聚乙炔、聚苯撑、聚苯撑乙烯、聚双炔、纳米材料、碳纳米管、溶胶印迹介孔碳、多孔金膜或负载贵金属的碳材料。
所述聚合物敏感膜由聚合物基体材料、增塑剂、离子载体和阳离子交换剂组成。
一种全固态氨氮传感器检测与氨氮有关物质含量的方法，将所述传感器插入测量池中，以电极检测时的信号作为标准信号，绘制电极响应的标准工作曲线；通过电位值即可得到测量池内待测样品的浓度；
传感器由氨气敏电极、参比电极和电位测量仪组成，其中，氨气敏电极为电极基底的底部依次粘附传导层、聚合物敏感膜、水凝胶层和防水透气膜。
检测为：
将氨气敏电极、作为参比电极的Ag-AgCl电极(或饱和铜/硫酸铜参比电极、饱和甘汞电极等)电极分别通过导线与电位测量仪相连，或一体化氨气敏电极与电位测量仪相连插入盛有标准样品的测量池中，根据点位变化获得样品的标准工作曲线；而后再将氨气敏电极、作为参比电极的Ag-AgCl电极分别通过导线与电位测量仪相连，或一体化氨气敏电极与电位测量仪相连盛有待测样品的测量池中，而后根据测量的电位值与标准工作曲线计算获得待测样品的浓度。
具体海水中氨氮含量的检测方法：
a.在电极基底(如玻碳电极等)上滴加一定量(1μL-500μL)的传导层，干燥后再滴加一定量(1μL-500μL)聚合物敏感膜。所得电极在浓度为10-3MNH4Cl溶液中活化一段时间后再在浓度为10-6MNH4Cl溶液中活化一段时间。依次测量电极在浓度为10-7M、10-6M、10-5M、10-4M、10-3MNH4Cl溶液中的电位(图3)，检验离子选择性电极的性能(图6、图7)。
b.将所得离子选择性电极滴加一定量的水凝胶后包上一层透气膜(图1)制成氨气敏电极或将所得离子选择性电极滴加一定量的水凝胶后插入Ag-AgCl参比电极再包上一层透气膜制成一体化的氨气敏电极(图2)，放入tris-HCl缓冲溶液中活化。
c.将上述氨气敏电极电极与参比电极分别(图4)或将一体化后的氨气敏电极(图5)放入盛有标准样品的测量池中绘制标准样品含量的标准工作曲线(图8、图9)。
d.将上述氨气敏电极电极与参比电极分别(图4)或将一体化后的氨气敏电极(图5)插入盛有待测样品的测量池中，根据测量的电位值与标准工作曲线对比即可得到待测样品的含量。
聚合物敏感膜为：聚合物基体材料、增塑剂、离子载体和阳离子交换剂按重量份数比为32.7：65.7：1.0：0.3混合而后融入到四氢呋喃溶液中，搅拌4h以上使之成为均匀溶液，即得到有弹性的聚合物敏感膜；所述聚合物基体材料为聚氯乙烯(PVC)、聚硅氧烷、硅胶-溶胶、聚氨酯和硅橡胶、聚丙烯酸酯、全氟化合物等；增塑剂为邻-硝基苯辛醚(o-NPOE)、二-2-乙基癸酯、癸二酸二丁酯或癸二酸二辛、DOS、DOP、DBP、等；离子载体为无活菌素(nonactin)或单活菌素(monactin)；阳离子交换剂为四(3,5-二(三氟甲基)苯基)硼酸钠、二壬基萘磺酸或三(十二烷基)氯化铵或四(4-氯苯基)硼酸钾等。
检测装置：固体电极(图1)上涂有传导层A后滴加一定量的聚合物敏感膜B制成离子选择性电极，活化一定时间后涂上一定量的溶于一定tris-HCl缓冲溶液中的水凝胶C，再覆盖上一层透气膜D。参比电极2与之一同(图4)插入测量池中或制成一体化的氨气敏电极(图5)。
作用原理：测定过程中溶液中的NH4 +能够转变成NH3进入透气膜，在电极内充液中进一步转换成NH4 +,在电极表面产生电位响应。
本发明的优点在于：
1.本发明基于固体接触式的低检出限离子选择性电极，可以用于检测较低浓度下的样品的含量。
2.本发明采用水凝胶作为电极的内充液，水凝胶的作用是固定内充液，提高电极的稳定性。在水凝胶的作用下，电极的内充液得到进一步固定，通过透气膜进入到电极内充液的氨气可以在内充液中快速的转换成铵离子，从而使电极达到较快的响应。
3.探索了氨气敏电极在海水实际样品检测中的应用。
4.本发明电极制备简单，易于小型化和自动化。并且本发明电极对于测定海水中的氨氮含量具有较好的能斯特响应。
5.本发明溶液中的NH4 +能够转变成NH3进入透气膜，在电极内充液中进一步转换成NH4+,在电极表面产生电位响应，无需手工加入底物，操作简便，避免误差。改变离子选择性电极的膜组成，制成其他离子选择性电极后加入水凝胶以及透气膜，可制成其他的气体传感器，用于二氧化碳、硫化氢等物质的检验。
6.本发明传感器采用一层只允许气体通过不允许其它干扰离子通过的防水透气膜，使溶液中的铵离子在转化成氨气后通过透气膜进入内充液中，在内充液中进一步转化成铵离子从而引起电位响应，从而避免了溶液中的挥发性胺以及其它杂质离子的干扰，进一步提高了电极的选择性。
附图说明
图1为本发明的全固态氨氮传感器的示意图(其中A为传导层，B为聚合物敏感膜，C为内充液膜，D为透气膜)。
图2为一体化后的全固态氨氮传感器的电极示意图，其中，A:传导层B:聚合物敏感膜C:内充液膜D:透气膜E:Ag/AgCl参比电极。
图3为本发明初步制成的离子选择性电极的测量装置图(其中1为固体接触式离子选择性电极，2为Ag/AgCl参比电极)。
图4为本发明的全固态氨氮传感器与Ag-AgCl参比电极分开的测量装置图。
图5为一体化后的全固态氨氮传感器的测量装置图。
图6为本发明电极在不同浓度NH4Cl溶液中的电极响应图。
图7为本发明电极测定不同浓度NH4Cl的标准工作曲线。
图8为本发明全固态氨氮传感器与Ag-AgCl参比电极分开所测的NH4 +电极响应图。
图9为本发明全固态氨氮传感器与参比电极一体化后所测的NH4 +电极响应图。
具体实施方式
下面将结合实施例及附图对本发明作进一步的阐述。
本发明传感器在透气膜的作用下，只有氨氮转化成的气体可进入透气膜被电极检测到，溶液中的干扰离子等均被排除在外，因而具有较低的检出限，可以用于较低浓度下氨氮的检测，进一步提高了检测的灵敏度。
在传感器的制备过程中引入了水凝胶，起到了固定内充液的作用。在内充液中氨气会进一步转化成铵离子，进而引起电位信号的改变。
采用透气膜可以排除其他杂质离子的干扰，保证只有气体可以通过透气膜，从而提高了电极的选择性。
电极在PVA水凝胶以及透气膜的作用下，可以进一步提高电极对氨氮检测的灵敏度，可实现对海水中氨氮含量的检测，从而达到对海水中氨氮含量的监控。
本发明检测过程中溶液中的NH4 +能够转变成NH3进入透气膜，在电极内充液中进一步转换成NH4 +,在电极表面产生电位响应，无需手工加入底物，操作简便，避免误差。本发明传感器可制成其他的气体传感器，用于二氧化碳、硫化氢等物质的检验。
实施例1
以本发明传感器测试海水中氨氮含量为例。
本发明传感器为氨气敏电极作为工作电极(参见图1)，作为正极，Ag-AgCl为参比电极作为负极，正极与负极通过导线通过导线将工作电极和参比电极分别与测定电位值的PXSJ-216L离子计相连(参见图4)；
或，参见图5一体化的氨气敏电极与PXSJ-216L离子计相连；其中，一体化的氨气敏电极为将Ag/AgCl与底部依次粘附传导层、聚合物敏感膜和水凝胶层的电极基底通过透气膜一并包覆。
传导层为聚3-辛基噻吩；
聚合物敏感膜为：按重量份数比为32.7：65.7：1.0：0.3的比例将聚合物基体材料、增塑剂、离子载体和阳离子交换剂混合，而后融入到四氢呋喃溶液中，搅拌4h以上使之成为均匀溶液，即得到有弹性的聚合物敏感膜；所述聚合物基体材料为聚氯乙烯；增塑剂为NPOE；离子载体为Nonactin；阳离子交换剂为Borate。
水凝胶为聚乙烯醇；
透气膜为聚四氟乙烯防水透气膜。
检测：
a.将连接PXSJ-216L离子计的全固态氨氮传感器插入盛10mL的海水的测量池中，分别向烧杯中加入10μL10-4M，10μL10-3M，10μL10-2M，10μL10-1M，100μL10-1MNH4Cl溶液，此时烧杯中NH4Cl浓度分别为10-7M、10-6M、10-5M、10-4M、10-3M。记录电极电位值作为对照信号。
b.将传感器插入实际样品海水的测量池中，产生的信号为测量信号；
c.根据测量信号和对照信号的对比即可得到实际样品海水中氨氮的含量含量，如养殖场海水中氨氮的含量约为10-5M。
实施例2
以本电极实现对污水中氨氮含量进行检测；
本发明传感器为氨气敏电极作为工作电极(参见图1)，作为正极，Ag-AgCl为参比电极作为负极，正极与负极通过导线通过导线将工作电极和参比电极分别与测定电位值的PXSJ-216L离子计相连(参见图4)；
或，参见图5一体化的氨气敏电极与PXSJ-216L离子计相连；其中，一体化的氨气敏电极为将Ag/AgCl与底部依次粘附传导层、聚合物敏感膜和水凝胶层的电极基底通过透气膜一并包覆。
传导层为聚3-辛基噻吩；
聚合物敏感膜为：按重量份数比为32.7：65.7：1.0：0.3的比例将聚合物基体材料、增塑剂、离子载体和阳离子交换剂混合，而后融入到四氢呋喃溶液中，搅拌4h以上使之成为均匀溶液，即得到有弹性的聚合物敏感膜；所述聚合物基体材料为聚氯乙烯；增塑剂为NPOE；离子载体为Nonactin；阳离子交换剂为Borate。
水凝胶为聚乙烯醇；
透气膜为聚四氟乙烯防水透气膜。
检测：
a.将连接PXSJ-216L离子计的全固态氨氮传感器插入盛10mL的去离子水的测量池中，分别向烧杯中加入10μL10-4M，10μL10-3M，10μL10-2M，10μL10-1M，100μL10-1MNH4Cl溶液，此时烧杯中NH4Cl浓度分别为10-7M、10-6M、10-5M、10-4M、10-3M。记录电极电位值作为对照信号。
b.将传感器插入盛有污水的测量池中，产生的信号为测量信号；
c.根据测量信号和对照信号的对比即可得到实际样品污水中氨氮的含量约为10-3M。
实施例3
采用本电极实现对游泳池中尿素含量的检测；利用尿素与脲酶反应生成的NH3实现对游泳池中尿素含量的测定。
全固态氨氮传感器的传导层为聚3-辛基噻吩；聚合物敏感膜为：按重量份数比为32.7：65.7：1.0：0.3的比例将聚合物基体材料、增塑剂、离子载体和阳离子交换剂混合，而后融入到四氢呋喃溶液中，搅拌4h以上使之成为均匀溶液，即得到有弹性的聚合物敏感膜；所述聚合物基体材料为聚氯乙烯；增塑剂为NPOE；离子载体为Nonactin；阳离子交换剂为Borate。水凝胶为聚乙烯醇；透气膜为聚四氟乙烯防水透气膜。
具体实施过程为：
a.将一定量的脲酶涂到电极上，选取合适的尿素标准溶液放入插有本电极的测量系统中，利用生成的氨气量绘制尿素溶液的标准工作曲线。
b.采取不同时间段的游泳池中的水进行尿素含量的检测：取一定量的不同时间段的游泳池中的水分别放入测量池中，以表面涂有脲酶的全固态氨氮传感器与Ag/AgCl参比电极一同放入测量池中(图4)或用涂有脲酶的一体化的全固态氨氮传感器(图5)对测量池中的尿素含量进行检测。
c.游泳池中的水所测得的电位信号与尿素标准溶液所测得的标准工作曲线作对比即可得到游泳池中的尿素含量。
实施例4
以本电极实现对污水有机氮含量的检测；
有机氮包括蛋白质、氨基酸、尿素、胺基化合物、有机胺和硝基化合物等多种含氮物质。氨化细菌是一种可以将土壤、湿地、污水中的有机氮化成NH4 +的微生物，有枯草芽孢杆菌、变形杆菌等。可以利用氨化细菌与有机氮作用生成的NH4 +实现对污水中有机氮的测定。
全固态氨氮传感器的传导层为聚3-辛基噻吩；聚合物敏感膜为：按重量份数比为32.7：65.7：1.0：0.3的比例将聚合物基体材料、增塑剂、离子载体和阳离子交换剂混合，而后融入到四氢呋喃溶液中，搅拌4h以上使之成为均匀溶液，即得到有弹性的聚合物敏感膜；所述聚合物基体材料为聚氯乙烯；增塑剂为NPOE；离子载体为Nonactin；阳离子交换剂为Borate。水凝胶为聚乙烯醇；透气膜为聚四氟乙烯防水透气膜。
具体实施过程为：
a.选取合适的氨化细菌菌种，进行细菌的培养鉴定。
b.选取合适的流动注射分析系统，将细菌固定到微孔滤膜的中间，使用蠕动泵带动载液流经分析系统，电位信号稳定后，停泵，细菌与标准溶液反应一段时间，期间细菌会消耗标准溶液中的有机氮产生NH4 +，开泵，记录电位信号变化，测得的信号为对照信号。
c.将待测溶液按上程序操作，待测溶液与细菌反应一段时间后记录所测得的信号为样品信号。
d.产生的样品信号与对照信号对比即可得到待测样品中有机氮的含量。
实施例5
采用本全固态传感器实现对大肠杆菌等病原菌含量的检测；
大肠杆菌体内含有一定的尿素，可利用脲酶标记的酶标抗体与尿素实现定向结合，利用所加入的脲酶与大肠杆菌体内的尿素反应生成的氨气实现对大肠杆菌含量的检测。
全固态氨氮传感器的传导层为聚3-辛基噻吩；聚合物敏感膜为：按重量份数比为32.7：65.7：1.0：0.3的比例将聚合物基体材料、增塑剂、离子载体和阳离子交换剂混合，而后融入到四氢呋喃溶液中，搅拌4h以上使之成为均匀溶液，即得到有弹性的聚合物敏感膜；所述聚合物基体材料为聚氯乙烯；增塑剂为NPOE；离子载体为Nonactin；阳离子交换剂为Borate。水凝胶为聚乙烯醇；透气膜为聚四氟乙烯防水透气膜。
具体实施过程为：
a.用HRP标记抗体等生物方法将脲酶标记到酶标抗体上，实现脲酶与抗体的特异性结合。
b.将样品与酶标记的酶标抗体发生免疫反应实现脲酶与大肠杆菌的结合。
c.将酶标抗体与不同浓度的大肠杆菌标准样品反应足够时间，根据所测得的电位信号绘制标准工作曲线。
d.将待测样品按照上述方法与脲酶标记的酶标抗体发生反应，记录所得的信号为样品信号。
e.将样品信号与标准工作曲线进行对比即可得知待测样品中大肠杆菌的含量。
实施例6
以本电极构建测量装置实现对人体血液/尿液/唾液中尿素含量的测定；
全固态氨氮传感器的传导层为聚3-辛基噻吩；聚合物敏感膜为：按重量份数比为32.7：65.7：1.0：0.3的比例将聚合物基体材料、增塑剂、离子载体和阳离子交换剂混合，而后融入到四氢呋喃溶液中，搅拌4h以上使之成为均匀溶液，即得到有弹性的聚合物敏感膜；所述聚合物基体材料为聚氯乙烯；增塑剂为NPOE；离子载体为Nonactin；阳离子交换剂为Borate。水凝胶为聚乙烯醇；透气膜为聚四氟乙烯防水透气膜。
具体实施过程为：
a.将一定量的脲酶涂到电极为上，以Ag/AgCl电极作为参比电极(图4)或以涂有脲酶的一体化电极(图5)插入到尿素标准样品中对尿素标样进行电位信号的检测，所测量的电位信号为对照信号。
b.将上述装置放入盛有血液/尿液/唾液等待测样品的测量池中，对血液、尿液或唾液中所含有的尿素含量进行检测，所测得的电位信号为待测信号。
c.将待测信号与对照信号对比即可得到血液、尿液或唾液等样品中尿素的含量，实现对人体中一定疾病的监控。
实施例7
利用本电极实现对血液中精氨酸含量的定量检测。
精氨酸可以与精氨酸脱亚胺酶发生反应生成氨气，二氧化碳等物质，可以利用本电极通过其所生成的氨气实现对血液中精氨酸含量的测定。
全固态氨氮传感器的传导层为聚3-辛基噻吩；聚合物敏感膜为：按重量份数比为32.7：65.7：1.0：0.3的比例将聚合物基体材料、增塑剂、离子载体和阳离子交换剂混合，而后融入到四氢呋喃溶液中，搅拌4h以上使之成为均匀溶液，即得到有弹性的聚合物敏感膜；所述聚合物基体材料为聚氯乙烯；增塑剂为NPOE；离子载体为Nonactin；阳离子交换剂为Borate。水凝胶为聚乙烯醇；透气膜为聚四氟乙烯防水透气膜。
具体实施过程为：
a.将连接PXSJ-216L离子计的全固态氨氮传感器插入盛有足量的精氨酸脱亚胺酶与不同浓度的精氨酸标准样品的测量池中，待反应一段时间后，根据所测得的电位信号绘制精氨酸标准工作曲线。
b.将血液样品放入测量池中，将连接PXSJ-216L离子计的全固态氨氮传感器(图4或图5)放入测量池中进行电位信号的检测，所测量的信号为样品信号。
c.将样品信号与标准工作曲线对比即可得到待测样品中精氨酸的含量。
实施例8
利用本电极实现对牙膏、精氨酸布洛芬颗粒等日用品中精氨酸含量的定量检测。
牙膏精氨酸阿司匹林、精氨酸布洛芬颗粒、注射用精氨酸阿司匹林等日常日用品和药品中都含有大量的精氨酸，可以利用精氨酸与酶反应生成的氨气实现对日常生活中常见用品和药品中精氨酸含量的检测。
全固态氨氮传感器的传导层为聚3-辛基噻吩；聚合物敏感膜为：按重量份数比为32.7：65.7：1.0：0.3的比例将聚合物基体材料、增塑剂、离子载体和阳离子交换剂混合，而后融入到四氢呋喃溶液中，搅拌4h以上使之成为均匀溶液，即得到有弹性的聚合物敏感膜；所述聚合物基体材料为聚氯乙烯；增塑剂为NPOE；离子载体为Nonactin；阳离子交换剂为Borate。水凝胶为聚乙烯醇；透气膜为聚四氟乙烯防水透气膜。
具体实施过程为：
a.将连接PXSJ-216L离子计的全固态氨氮传感器插入盛有足量的精氨酸脱亚胺酶与不同浓度的精氨酸标准样品的测量池中，待反应一段时间后，根据所测得的电位信号绘制精氨酸标准工作曲线。
b.将样品放入测量池中，将连接PXSJ-216L离子计的全固态氨氮传感器(图4或图5)放入测量池中进行电位信号的检测，所测量的信号为样品信号。
c.将样品信号与标准工作曲线对比即可得到待测样品中精氨酸的含量。
实施例9
以本电极对鱼塘中氨氮含量进行检测。
采用本电极进行鱼塘中氨氮含量的检测；以全固态氨氮传感器对标准氨氮溶液进行检测，所得结果绘成标准工作曲线。同样方法对鱼塘样品进行测量，所得到的电位信号与标准工作曲线对比即可得到鱼塘中氨氮的含量。
全固态氨氮传感器的传导层为聚3-辛基噻吩；聚合物敏感膜为：按重量份数比为32.7：65.7：1.0：0.3的比例将聚合物基体材料、增塑剂、离子载体和阳离子交换剂混合，而后融入到四氢呋喃溶液中，搅拌4h以上使之成为均匀溶液，即得到有弹性的聚合物敏感膜；所述聚合物基体材料为聚氯乙烯；增塑剂为NPOE；离子载体为Nonactin；阳离子交换剂为Borate。水凝胶为聚乙烯醇；透气膜为聚四氟乙烯防水透气膜。
具体实施过程为：
a.将连接PXSJ-216L离子计的全固态氨氮传感器插入盛10mL的去离子水的测量池中，分别向烧杯中加入10μL10-4M，10μL10-3M，10μL10-2M，10μL10-1M，100μL10-1MNH4Cl溶液，此时烧杯中NH4Cl浓度分别为10-7M、10-6M、10-5M、10-4M、10-3M。记录电极电位值作为对照信号。
b.将传感器插入盛有鱼塘水的测量池中，产生的信号为测量信号；
c.根据测量信号和对照信号的对比即可得到实际样品鱼塘中氨氮的含量约为10-3M。
实施例10
以本电极实现对沼气发酵物中氨含量的测定方法。
全固态氨氮传感器的传导层为聚3-辛基噻吩；聚合物敏感膜为：按重量份数比为32.7：65.7：1.0：0.3的比例将聚合物基体材料、增塑剂、离子载体和阳离子交换剂混合，而后融入到四氢呋喃溶液中，搅拌4h以上使之成为均匀溶液，即得到有弹性的聚合物敏感膜；所述聚合物基体材料为聚氯乙烯；增塑剂为NPOE；离子载体为Nonactin；阳离子交换剂为Borate。水凝胶为聚乙烯醇；透气膜为聚四氟乙烯防水透气膜。
具体实施过程为：
a.通过标准浓度的NH4Cl溶液与全固态氨氮传感器的电位信号绘制标准工作曲线。
b.将沼气发酵物用去离子水配成溶液，将本电极与Ag/AgCl参比电极分别(图4)或一体化后的氨气敏电极(图5)放入测量池中，向溶液中加入一定量的NaOH，检测到的电位信号为样品信号。
c.将样品信号与标准工作曲线对比即可得到待测沼气发酵物中氨的含量。
实施例11
以本全固态氨氮传感器的研制方法为例实现对其他气体传感器的研制与应用，从而实现其他气体如二氧化碳、硫化氢等的检测。
以全固态二氧化碳传感器为例实现对可乐中二氧化碳含量的检测。可乐中含有大量的二氧化碳，可以通过可乐中挥发的二氧化碳含量通过包有透气膜的二氧化碳气敏电极实现对可乐中二氧化碳含量的检测，从而为食品检测工业提供一种新的检测方法。
全固态二氧化碳传感器的传导层为聚3-辛基噻吩；聚合物敏感膜为：按一定比例将聚合物基体材料、增塑剂、离子载体和阳离子交换剂混合，而后融入到四氢呋喃溶液中，搅拌4h以上使之成为均匀溶液，即得到有弹性的聚合物敏感膜；所述聚合物基体材料如聚氯乙烯；增塑剂如NPOE；离子载体如四烷基锡；阳离子交换剂如Borate。水凝胶为聚乙烯醇；透气膜为聚四氟乙烯防水透气膜。
具体实施过程为：
a.将连接PXSJ-216L离子计的全固态二氧化碳传感器插入盛有标准碳酸溶液的测量池中，待反应一段时间后，根据所测得的电位信号绘制标准工作曲线。
b.将可乐样品放入测量池中，将连接PXSJ-216L离子计的全固态二氧化碳传感器(图4或图5)放入测量池中进行电位信号的检测，所测量的信号为样品信号。
c.将样品信号与标准工作曲线对比即可得到待测可乐中二氧化碳的含量。

Claims (6)

1.一种全固态氨氮传感器，其特征在于：传感器由氨气敏电极、参比电极和电位测量仪组成，其中，氨气敏电极为电极基底的底部依次粘附传导层、聚合物敏感膜、水凝胶层和防水透气膜。
2.按权利要求1所述的全固态氨氮传感器，其特征在于：所述水凝胶层的水凝胶为PVA、PVB、PVP、PVME、PVA/PEO、PAAS/PVA、琼脂糖凝胶、甲基乙烯醚-马来酸酐共聚物水凝胶、聚丙烯酸水凝胶、聚丙烯酰胺水凝胶或聚甲基丙烯酸水凝胶。
3.按权利要求1所述的全固态氨氮传感器，其特征在于：所述传导层为聚3-辛基噻吩、Nafion掺杂的聚吡咯、聚苯胺、聚(3,4-乙烯二氧噻吩)、聚乙炔、聚苯撑、聚苯撑乙烯、聚双炔、纳米材料、碳纳米管、溶胶印迹介孔碳、多孔金膜或负载贵金属的碳材料。
所述聚合物敏感膜由聚合物基体材料、增塑剂、离子载体和阳离子交换剂组成。
4.一种全固态氨氮传感器检测与氨氮有关物质含量的方法，其特征在于：将所述传感器插入测量池中，以电极检测时的信号作为标准信号，绘制电极响应的标准工作曲线；通过电位值即可得到测量池内待测样品的浓度；
传感器由氨气敏电极、参比电极和电位测量仪组成，其中，氨气敏电极为电极基底的底部依次粘附传导层、聚合物敏感膜、水凝胶层和防水透气膜。
5.按权利要求4所述的全固态氨氮传感器检测与氨氮有关物质含量的方法，其特征在于：将氨气敏电极、参比电极分别通过导线与电位测量仪相连，或一体化氨气敏电极与电位测量仪相连插入盛有标准样品的测量池中，根据点位变化获得样品的标准工作曲线；而后再将氨气敏电极、作为参比电极的Ag-AgCl电极分别通过导线与电位测量仪相连，或一体化氨气敏电极与电位测量仪相连盛有待测样品的测量池中，而后根据测量的电位值与标准工作曲线计算获得待测样品的浓度。
6.按权利要求4所述的全固态氨氮传感器检测与氨氮有关物质含量的方法，其特征在于：所述一体化氨气敏电极为将参比电极与底部依次粘附传导层、聚合物敏感膜和水凝胶层的电极基底通过透气膜一并包覆。
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