CN109342519A - 一种避免污染pH复合电极的测量装置及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种避免污染pH复合电极的测量装置及其制备方法，属于pH电极技术领域，解决了测试水体污染pH电极，影响测试准确度的问题。本发明的测量装置包括电极保护管、第一电极和第二电极，两个电极分别通过银丝与铜导线相连；电极保护管靠近pH复合电极的一端活动连接有保护管帽，保护管帽的端面设有开孔，保护膜固定连接在保护管帽的开孔处。该装置可以避免流动水体中大颗粒固体物体对电极造成的磨损，能够有效阻止水体中胶体物质及悬浮物对电极的污染，还可阻挡细菌对电极的污染，从而提高电极对pH测量的准确性。该制备方法，简单易行，适用于pH玻璃电极、金属/金属氧化物pH电极、固态pH电极等，适用范围广。

Description

一种避免污染pH复合电极的测量装置及其制备方法

技术领域

本发明属于pH电极技术领域，特别涉及一种避免污染pH复合电极的测量装置及其制备方法。

背景技术

pH复合玻璃电极显示良好的pH响应，是由于氢离子的传递和扩散，在玻璃感应球泡内外形成膜电势，从而达到测定pH的目的；而金属氧化物电极(如钛/二氧化钛，铱/氧化铱，钨/氧化钨，锑/氧化锑和铅/氧化铅等)主要借助于电极表面氧化物与被测水体中氢离子产生响应；而在测试水体(自然界水体、实验室水体、医用水体、工业水体等)中还存在胶体物质(如：硅酸、腐殖质胶体等)及悬浮物(如：黏土、砂、细菌、水生动植物等)等，如果测试过程中有物质附着在pH电极响应区表面，会阻碍其与氢离子的响应，导致电极响应延时，在一定程度上使准确度下降，同时也会缩短电极的寿命；为避免污染pH复合电极，需要发展电极的防护技术，因此我们发明了一种避免污染pH复合电极的测量装置。

发明内容

本发明的目的是提供一种避免污染pH复合电极的测量装置及其制备方法，该测量装置能够有效防止水体中胶体物质，悬浮物以及病原体、菌类微生物等对电极的污染，保证pH电极的测量准确性。

为了实现上述目的，本发明提供以下技术方案：

一种避免污染pH复合电极的测量装置，包括电极保护管，所述电极保护管内有耐高温胶固定的pH复合电极，所述pH复合电极包括第一电极和第二电极，所述第一电极和第二电极分别通过第一银丝和第二银丝与铜导线相连；所述电极保护管靠近pH复合电极的一端活动连接有保护管帽，所述保护管帽的端面设有开孔，保护膜固定连接在保护管帽的开孔处。

优选地，所述第一电极为金属/金属氧化物电极、离子选择性电极或玻璃电极，所述第二电极为金属/金属氧化物参比电极、离子选择性参比电极或玻璃参比电极。

优选地，所述第一电极为锑/氧化锑电极，所述第二电极为固态银/氯化银参比电极。

优选地，所述耐高温胶为单组分耐高温胶。

优选地，所述耐高温胶为商品化产品，主要成分是氰基丙烯酸酯。

优选地，所述保护膜为棉布、化纤、尼龙、聚偏氟乙烯膜、聚丙烯膜、滤纸、铜网或不锈钢网。

优选地，所述保护膜的表面设有一层抑菌膜。

优选地，所述抑菌膜采用纳米金材料支撑或采用银网。

优选地所述电极保护管采用离心管、玻璃管、不锈钢管或工程塑料管。

本发明还提供了上述的避免污染pH复合电极的测量装置的制备方法，包括以下步骤：

S1、通过焊接技术将第一银丝分别与铜导线和第一电极连接，通过焊接技术将第二银丝分别与铜导线和第二电极连接；

S2、然后将第二电极与第一电极导入电极保护管中，第一电极和第二电极分别与电极保护管的端口平齐；

S3、用双面胶封闭与电极保护管端口平齐的第一电极和第二电极的响应面，用耐高温胶先将第一电极和第二电极固定在电极保护管的内壁上；

S4、12小时后，再用封口膜将电极保护管带有电极的端口封住，将耐高温胶从另一端未封口的电极保护管灌入，直至充满整个管体，静止3～5天，待胶晾干，得到全固态pH复合电极，去除双面胶；

S5、全固态pH复合电极浸泡在饱和氯化钾溶液中24小时，待用；

S6、取与保护管帽端面形状相匹配的保护膜，用环氧树脂胶作为粘连剂(或者把保护膜放置于保护管帽里，然后使用大小相匹配的O型圈将保护膜挤压住)，把保护膜封在保护管帽的开孔处，放置6个小时，待胶晾干，即可使用；

S7、将保护管帽通过螺纹拧在电极保护管上。

与现有技术相比，本发明具有的优势技术效益有：

本发明提供的避免污染pH复合电极的测量装置，电极保护管可以避免流动水体中大颗粒固体物体对电极造成的磨损；选择棉布、化纤、尼龙、聚偏氟乙烯膜、聚丙烯膜、滤纸、铜网、不锈钢网等作为保护膜，能够有效阻止水体中胶体物质及悬浮物对电极的污染，尤其避免了较大颗粒固体对电极的磨损以及细菌对电极的污染；然后在保护膜上面修饰纳米金或银网等抑菌膜，可以起到杀菌抑菌作用，阻挡细菌对电极的污染，从而提高电极对pH测量的准确性。此外，本发明提供的避免污染pH复合电极的测量装置，结构简单紧凑、便于携带，实用性好；本发明提供的避免污染pH复合电极的测量装置的制备方法，简单易行，适用于pH玻璃电极、金属/金属氧化物pH电极、固态pH电极等，适用范围广。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的避免污染pH复合电极的测量装置的侧视图；

图2为本发明提供的保护管帽的主视图。

附图标记说明：

1、铜导线；2、耐高温胶；3、焊接点；4、第二银丝；5、第二电极；6、铜导线；7、电极保护管；8、焊接点；9、第一银丝；10、第一电极；11、螺纹；12、保护管帽；13、保护膜。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

参见图1和图2所示；一种避免污染pH复合电极的测量装置，包括直径为1.5cm电极保护管(7)，电极保护管(7)内通过单组份耐高温胶(2)固定有pH复合电极，pH复合电极包括第一电极(10)和第二电极(5)，第一电极(10)和第二电极(5)分别通过直径为1.2mm的第一银丝(9)和直径为0.3mm的第二银丝(4)与直径为1.7mm的铜导线1、6相连；电极保护管(7)靠近pH复合电极的一端活动连接有保护管帽(12)，保护管帽(12)的端面设有开孔，保护膜(13)固定连接在保护管帽(12)的开孔处。

其中：

第一电极(10)为锑/氧化锑电极，锑/氧化锑电极制备方法的步骤如下：

(1)取内径为3mm外径为4.5mm的玻璃管加工成U型玻璃管，U型玻璃管长度为6cm；

(2)取锑锭，通过机械手段将其碾碎，在研钵中将其制成粉末状，然后把锑粉装进U型玻璃管，填充至U型玻璃管体积的80％-90％，把装载有锑粉的U型玻璃管在管式炉中于氮气保护下670℃高温熔融1h，冷却，将U型玻璃管分成两部分以获得两个线性锑棒。锑棒两端用砂纸平滑抛光，并分别在乙醇和超纯水中进行超声清洗10分钟，将获得的电极在80℃下干燥30分钟；

(3)随后将处理好的锑棒在500℃空气氛围下于熔融的硝酸钠中氧化处理2个小时，冷却至室温后，清洗固化的混合物，用超纯水反复洗涤除去硝酸钠，最后获得电极；将所获得的电极在80℃下干燥4小时；

(4)通过焊接将直径为1.2mm的银丝连接到电极一端，再将铜导线与银丝连接，电极备用；

第二电极(5)为固态银/氯化银电极，固态银/氯化银参比电极制备方法的步骤如下：

(1)采用液相沉淀法制备氯化银粉体。将等摩尔浓度的硝酸银溶液与氯化钾溶液混合，生成氯化银沉淀，然后经过分离、洗涤、干燥，得到氯化银粉体，使用前可以充分研磨以得到氯化银粉末；

(2)称取银粉0.4825g，然后称取等质量的氯化银粉末，混合均匀；取直径为0.3mm的银丝3cm，使其缠绕在直径为2mm的钨棒上制成弹簧形状，把弹簧压在腔体直径为6mm模具底座的孔洞内(弹簧部分会露在孔洞外，用来与银粉、氯化银结合在一起)，然后把模具的腔体装在模具底座上，随后将混合均匀的银与氯化银粉末慢慢注入腔体，盖上模具盖，把模具放置在HY-12红外压片机上，工作压力设在40Mpa，在此压力下维持15分钟，最后取出直径为6mm的银/氯化银电极，此时露在模具底座孔洞外的成弹簧状的银丝已和银/氯化银粉末结合在一起，置于孔洞内的呈弹簧状的银丝裸露在直径为6mm的银/氯化银电极外，此时把弹簧状的银丝拉直作为引线，通过焊接技术将引线与直径为1.7mm铜导线连接。

保护膜采用的是尼龙布料，然后在上面修饰纳米金组成保护膜(根据需求选择合适的保护膜：1.阻挡细菌对电极的污染，可以在保护膜上长纳米金可以起到杀菌抑菌作用，或者选择银网；2.阻挡水体中颗粒尺寸较大的杂质，可以选择棉布、化纤、尼龙、聚偏氟乙烯膜、聚丙烯膜、滤纸、铜网、不锈钢网等作为保护膜)；

直径为1.5cm的电极保护管选用的是15ml离心管，用刀锯一分为二，得到长度为8cm的保护套管；取管盖，在中央打孔，孔径大小约为1.2cm；保护管可以是离心管(PE、PC、PP等)，玻璃管，不锈钢管，工程塑料管等；

单组分耐高温胶是商品化产品，主要成分是氰基丙烯酸酯；

本发明是以锑/氧化锑pH电极与模具压片法制作的银/氯化银参比电极组成的pH复合电极为例进行说明，对于其他pH电极(玻璃电极、金属/金属氧化物pH电极等)可以用类似改进方法制作，技术方案具体如下：

一种避免污染pH复合电极的测量装置的制备方法：

通过焊接技术将铜导线1与参比电极5的银丝4连接，接点为3；通过焊接技术将锑/氧化锑电极10与银丝9连接，银丝9与铜导线6连接，接点为8；然后将参比电极5与锑/氧化锑电极10导入电极保护管7，电极5、10分别与电极保护管7端口平齐；用双面胶保护好与电极保护管7端口平齐的参比电极5与锑电极10响应面，用单组份耐高温胶2先将电极5、10固定在电极保护管7壁上，12小时后，再用封口膜将电极保护管7带有电极5、10的那端封住，将单组份耐高温胶从未封口电极保护管7另一端灌入，直至充满整个管体，静止3-5天，待胶晾干，待用，最后处理掉双面胶，全固态pH复合电极浸泡在饱和氯化钾溶液中24小时即可使用；然后取一块尼龙布料，用剪刀将其剪成直径约1.4cm的圆形状制成保护膜13，用环氧树脂胶作为粘连剂(或者把保护膜放置于保护管帽12里，然后使用一定大小的O型圈将保护膜13挤压住)，把保护膜13封在保护管帽12端面直径为1.2cm的开孔处，放置6个小时，待胶晾干，即可使用；使用时，把电极保护管帽12通过螺纹11拧在保护管7上(如图2所示防污电极)，将有保护膜13的一端插入待测水体，pH读数设备通过导线分别与铜导线1、6连接，这样就可以测试水体的pH值，保护膜13可以将水体杂质以及细菌阻挡在外面不与电极接触，电极保护管7也可以起到相同的作用以及防止流动水体中较大颗粒对电极的撞击磨损；测试完毕，可以把电极保护管帽12取下，对电极进行清洗，继续后续测试；如果保护膜13被污染，可以用纯净水进行洗涤；如果保护膜13被严重污染，也可以把带有保护膜13的一端放入超声仪器进行超声清洗；污染程度过于剧烈，可以更换新的保护膜13或保护管帽12。

显然，上述实施方式仅仅是为了清楚的说明所作的举例，在上述说明的基础上还可以做出其他形式的变动或变化。因此，由此所引申出的显而易见的变化或变动仍属于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种避免污染pH复合电极的测量装置，其特征在于，包括电极保护管(7)，所述电极保护管(7)内有耐高温胶(2)固定的pH复合电极，所述pH复合电极包括第一电极(10)和第二电极(5)，所述第一电极(10)和第二电极(5)分别通过第一银丝(9)和第二银丝(4)与铜导线(1、6)相连；所述电极保护管(7)靠近pH复合电极的一端活动连接有保护管帽(12)，所述保护管帽(12)的端面设有开孔，保护膜(13)固定连接在保护管帽(12)的开孔处。

2.根据权利要求1所述的避免污染pH复合电极的测量装置，其特征在于，所述第一电极(10)为金属/金属氧化物电极、离子选择性电极或玻璃电极，所述第二电极(5)为金属/金属氧化物参比电极、离子选择性参比电极或玻璃参比电极。

3.根据权利要求2所述的避免污染pH复合电极的测量装置，其特征在于，所述第一电极(10)为锑/氧化锑电极，所述第二电极(5)为固态银/氯化银参比电极。

4.根据权利要求1所述的避免污染pH复合电极的测量装置，其特征在于，所述耐高温胶(2)为单组分耐高温胶。

5.根据权利要求4所述的避免污染pH复合电极的测量装置，其特征在于，所述耐高温胶(2)为商品化产品，其主要成分是氰基丙烯酸酯。

6.根据权利要求1所述的避免污染pH复合电极的测量装置，其特征在于，所述保护膜(13)为棉布、化纤、尼龙、聚偏氟乙烯膜、聚丙烯膜、滤纸、铜网或不锈钢网。

7.根据权利要求1所述的避免污染pH复合电极的测量装置，其特征在于，所述保护膜(13)的表面设有一层抑菌膜。

8.根据权利要求7所述的避免污染pH复合电极的测量装置，其特征在于，所述抑菌膜采用纳米金材料支撑或采用银网。

9.根据权利要求1所述的避免污染pH复合电极的测量装置，其特征在于，所述电极保护管(7)采用离心管、玻璃管、不锈钢管或工程塑料管。

10.根据权利要求1～9任一项所述的避免污染pH复合电极的测量装置的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、通过焊接技术将第一银丝(9)分别与铜导线(6)和第一电极(10)连接，通过焊接技术将第二银丝(4)分别与铜导线(1)和第二电极(5)连接；

S2、然后将第二电极(5)与第一电极(10)导入电极保护管(7)中，第一电极(10)和第二电极(5)分别与电极保护管(7)的端口平齐；

S3、用双面胶封闭与电极保护管(7)端口平齐的第一电极(10)和第二电极(5)的响应面，用耐高温胶(2)先将第一电极(10)和第二电极(5)固定在电极保护管(7)的内壁上；

S4、12小时后，再用封口膜将电极保护管(7)带有电极的端口封住，将耐高温胶(2)从另一端未封口的电极保护管(7)灌入，直至充满整个管体，静止3～5天，待胶晾干，得到全固态pH复合电极，去除双面胶；

S5、全固态pH复合电极浸泡在饱和氯化钾溶液中24小时，待用；

S6、取与保护管帽(12)端面形状相匹配的保护膜(13)，用环氧树脂胶作为粘连剂，或者把保护膜(13)放置于保护管帽(12)里，然后使用大小相匹配的O型圈将保护膜(13)挤压住，把保护膜(13)封在保护管帽(12)的开孔处，放置6个小时，待胶晾干，即可使用；

S7、将保护管帽(12)通过螺纹拧在电极保护管(7)上。