CN201352209Y - 一种铵离子选择性复合微电极 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种铵离子选择性复合微电极，制备的铵离子选择性复合微电极包括一个锥形外部套管在锥形外部套管的中间同心设有一个带有尖端部的接合玻璃管，该接合玻璃管穿过锥形外部套管，锥形外部套管和接合玻璃管由环氧树脂密封后形成双管结构，在接合玻璃管内安装有Ag/AgCl丝，接合玻璃管的尖端部注有铵离子选择性液膜，接合玻璃管的腔内填充有膜后电解液；在外部套管与接合玻璃管形成的腔体内，安装有Ag/AgCl参比电极并充填有电解液，Ag/AgCl丝和Ag/AgCl参比电极的引出线在外部套管外部连接。该铵离子选择性复合微电极的尖端为1～10μm，线性响应范围为10^－1～10^－5M，斜率为59mV/log[NH₄ ⁺]，检测下限为1×10^－5M。电极响应时间短，一般小于5s，体积小、制作简单、价格低廉。

Description

一种铵离子选择性复合微电极

技术领域

本实用新型涉及一种微电极及其制备，特别是一种铵离子选择性复合微电极。

技术背景

严重的环境污染使得污水处理日益受到重视，脱氮作为污水处理的一个重要环节，它的机理探讨和工艺优化都离不开铵离子的测定。长久以来，由于缺乏合适的工具，人们对铵离子的测定都停留在宏观基础上，对微观区域内铵离子的变化的研究缺乏相应的测试手段。

发明内容

针对上述现有技术存在的缺陷或不足，本实用新型的目的在于，提供一种铵离子选择性复合微电极，本实用新型制作的铵离子选择性复合微电极适用于测定活性污泥或生物膜内部微观区域内铵离子的浓度。

为了实现上述任务，本实用新型采取如下的技术解决方案：

一种铵离子选择性复合微电极，包括一个锥形外部套管，其特征在于，在锥形外部套管的中间同心设有一个带有尖端部的接合玻璃管，该接合玻璃管穿过锥形外部套管，锥形外部套管和接合玻璃管由环氧树脂密封后形成双管结构，在接合玻璃管内安装有Ag/AgCl丝，接合玻璃管的尖端部注有铵离子选择性液膜，接合玻璃管的腔内填充有膜后电解液；在外部套管与接合玻璃管形成的腔体内，安装有Ag/AgCl参比电极并充填有电解液，Ag/AgCl丝和Ag/AgCl参比电极的引出线在外部套管外部连接。

本实用新型的其他一些特点是：

所述的接合玻璃管由白玻璃管和绿玻璃管(9)融合而成，其中，白玻璃管的内径大于绿玻璃管的直径，且绿玻璃管制成尖端状。

所述的绿玻璃管的尖端为为1～10μm。

所述的电解液为0.3M KCl。

所述的膜后电解液为30mM KCl。

本实用新型的铵离子选择性复合微电极，为测定微观区域的铵离子提供了一个有效的工具，该铵离子选择性复合微电极体积小、尖端极细，并且是一个复合电极，能够实现在线、原位、非破坏性的测定，可以用于研究水体中各种污泥、沉淀物内部微观区域中铵离子浓度，以及污水生物处理过程中，活性污泥或生物膜内部微元区域中铵离子的浓度变化情况，从而进一步探讨生物脱氮机理，优化处理工艺。

以下结合附图对本实用新型作进一步的详细说明。

附图说明

图1为铵离子选择性复合微电极的结构示意图，其中的标号分别为：1、铵离子选择性液膜；2、环氧树脂；3、外部套管；4、Ag/AgCl参比电极；5、Ag/AgCl丝；6、白玻璃管；7、电解液，8、膜后电解液；9、绿玻璃管。

图2为铵离子选择性复合微电极的测定线性响应范围图。

以下结合附图对本实用新型作进一步的详细说明。

具体实施方式

参见图1，本实用新型的铵离子选择性复合微电极，包括一个锥形外部套管3，在锥形外部套管3的中间同心设有一个带有尖端部的接合玻璃管，该接合玻璃管穿过锥形外部套管3，锥形外部套管3和接合玻璃管由环氧树脂2密封后形成双管结构，在接合玻璃管内安装有Ag/AgCl丝5，接合玻璃管的尖端部注有铵离子选择性液膜1，接合玻璃管的腔内填充有膜后电解液8；在外部套管3与接合玻璃管形成的腔体内，安装有Ag/AgCl参比电极4并充填有电解液7，Ag/AgCl丝5和Ag/AgCl参比电极4的引出线在外部套管3外部连接。

接合玻璃管由白玻璃管6和绿玻璃管9融合而成，其中，白玻璃管6的内径大于绿玻璃管9的直径，且绿玻璃管9制成尖端状。其尖端为1～10μm。

电解液7为0.3M KCl，膜后电解液8为30mM KCl。

该铵离子选择性复合微电极，其尖端为1～10μm，线性响应范围为10^-1～10^-5M，斜率为59mV/log[NH₄ ⁺]，检测下限为1×10^-5M。电极响应时间短，一般小于5s，体积小、制作简单、价格低廉。

铵离子选择性复合微电极的制备方法按下列步骤进行：

1)分别取白玻璃管6和绿玻璃管9，通过加热线圈分别将白玻璃管6和绿玻璃管9的一端拉细至几十微米，然后沿壁厚1-2cm处分别截掉白玻璃6较细的部分，绿玻璃9较粗的部分，保留白玻璃管6较粗的部分，绿玻璃管9较细的部分，使得白玻璃管6的直径大于绿玻璃管9的直径，然后在火焰上将两段玻璃融合起来，形成接合玻璃，然后再次通过加热线圈将绿玻璃管9拉成尖端状，尖端的直径为1～10μm；

2)将接合玻璃的绿玻璃管9的尖端插入到硅烷剂中进行硅烷化；然后置于烘箱中于130℃烘烤1-2小时，使得硅烷剂挥发完全；

3)向接合玻璃中注入膜后电解液7至环氧树脂2的接合处，绿玻璃管9的尖端吸入铵离子选择性液膜1，然后向膜后电解液8中插入一根Ag/AgCl丝5；

4)将接合玻璃插入到一个锥形外部套管3中，使接合玻璃底部的尖端(绿玻璃管9的尖端)露出，外部套管和接合玻璃之间用环氧树脂2固定；

5)向锥形外部套管中注入电解液7，再向电解液7中插入一根Ag/AgCl参比电极4；

6)将锥形外部套管3和接合玻璃管上部用环氧树脂2密封(将电解液7、固定参比电极4、套管3和接合玻璃用环氧树脂2封闭)，形成双管结构，并将Ag/AgCl参比电极4和Ag/AgCl丝5在锥形外部套管3的外部连接起来。

Ag/AgCl丝5的制备步骤如下：

1.取一根适当长的银丝，用砂纸打磨以除去其表面的氧化层；

2.取一根贵金属丝或碳棒接到电源的阴极上，将打磨过的银丝接到电源的阳极上，在1.5V的直流电压下，在饱和氯化钾溶液中电镀2s即可制成Ag/AgCl丝5。

上述电解液7采用0.3M KCl，膜后电解液采用30mM KCl。

铵离子选择性液膜1采用市售已有的产品，如广州伟伯化工有限公司所代理的Ammonium Ionophore I-Cocktail A产品(Fluka)，完全能满足要求。

标准曲线法是铵离子选择性电极最常用的一种分析方法。本实用新型制备的铵离子选择性复合微电极采用标准曲线法，用氯化铵分析纯配制一系列浓度的标准溶液，分别测定其电位值，用以评价电极性能。结果表明，本实用新型制备的铵离子选择性电极的线性响应范围为10^-1～10^-5M，回归系数达到0.997，斜率为-58.6mV/log[NH₄ ⁺]，检测下限为1×10^-5M，如图2所示。电极响应时间短，小于5s。

Claims (5)

1.一种铵离子选择性复合微电极，包括一个锥形外部套管(3)，其特征在于，在锥形外部套管(3)的中间同心设有一个带有尖端部的接合玻璃管，该接合玻璃管穿过锥形外部套管(3)，锥形外部套管(3)和接合玻璃管由环氧树脂(2)密封后形成双管结构，在接合玻璃管内安装有Ag/AgCl丝(5)，接合玻璃管的尖端部注有铵离子选择性液膜(1)，接合玻璃管的腔内填充有膜后电解液(8)；在外部套管(3)与接合玻璃管形成的腔体内，安装有Ag/AgCl参比电极(4)并充填有电解液(7)，Ag/AgCl丝(5)和Ag/AgCl参比电极(4)的引出线在外部套管(3)外部连接。

2.如权利要求1所述的铵离子选择性复合微电极，其特征在于，所述的接合玻璃管由白玻璃管(6)和绿玻璃管(9)融合而成，其中，白玻璃管(6)的内径大于绿玻璃管(9)的直径，且绿玻璃管(9)制成尖端状。

3.如权利要求2所述的铵离子选择性复合微电极，其特征在于，所述的绿玻璃管(9)的尖端为为1～10μm。

4.如权利要求1所述的铵离子选择性复合微电极，其特征在于，所述的电解液(7)为0.3M KCl。

5.如权利要求1所述的铵离子选择性复合微电极，其特征在于，所述的膜后电解液(8)为30mM KCl。

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