CN2906613Y - 表面活性阴离子电化学传感器 - Google Patents

Abstract

一种有机离子电化学传感器，同轴电缆装在绝缘管中，金属丝密封固定连接在绝缘管的下端，金属丝露出绝缘管外10－15mm；其电缆的芯线连接金属丝，绝缘管另一端的同轴芯线连接在通用的BNC接头上，露出绝缘管外的金属丝上段包有绝缘膜，下端是活性聚氯乙烯膜。本产品适用于各种阴离子表面活性物在样品中的含量测定，使用温度为：+10℃到+50℃；检测浓度范围广10^－7mol/L～0.10mol/L，灵敏度高达10^－7mol/L，较常规阴离子表面活性传感器10^－5mol/L～10^－4mol/L的灵敏度提高100～1000倍，其使用效果显著，测定误差主要由标准曲线的斜率为基准，一般在±0.01到0.05％。

Description

表面活性阴离子电化学传感器

技术领域

本实用新型属于电化学传感器，特别涉及一种表面活性阴离子电化学传感器。

背景技术

目前的有机离子电化学传感器一般采用薄膜结构。但目前已有的薄膜电化学传感器，使用温度范围窄，检测浓度范围窄，灵敏度不高，测定误差大。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种表面活性阴离子电化学传感器，克服目前薄膜电极的温度范围窄，检测浓度范围窄，灵敏度不高，测定误差大问题。目前的有机离子电化学传感器一般采用的薄膜，其薄膜一般没有活性。

本实用新型的方案是：一种表面活性阴离子电化学传感器，其特征在于：在绝缘管中有同轴电缆，其电缆的芯线连接金属丝，金属丝密封固定连接在绝缘管的下端，金属丝露出绝缘管外10-15mm；绝缘管另一端的同轴芯线连接在通用的BNC接头上，露出绝缘管外的金属丝上段包有绝缘膜，下端是活性聚氯乙烯膜。

金属丝可是下列金属的一种：金Au，、铅Pt、银Ag和铜Cu。

绝缘管材料可以是下列材料的一种：玻璃、塑料。

本实用新型的特点是：

本产品适用于各种阴离子表面活性物在样品中的含量测定，例如在化妆品及洗涤工业中测定阴离子表面活性剂的游离浓度，土壤，河水及其它水样中的阴离子表面活性物质的离子浓度，也可开发出用于医药和制药业中有关活性阴离子浓度的测定。所测定的阴离子表面活性物质为含有8个到14个碳原子的直链烷基。使用温度为：+10℃到+50℃；检测浓度范围广10^-7mol/L~0.10 mol/L，灵敏度高达10^-7mol/L，较常规阴离子表面活性传感器10^-5mol/L~10^-4mol/L的灵敏度提高100~1000倍，其使用效果显著，测定误差主要由标准曲线的斜率为基准，一般在±0.01到0.05％。

附图说明

图1是表面活性阴离子电化学传感器的结构示意图

图2是有机阴离子渗透膜电极使用连接装置的结构示意图

图中：1电信号接收装置电脑、2盛样品容器、3自动进样器、4离子型参比电极、5本表面活性阴离子电化学传感器、6电化学池、7焊接节点、8外壳体、9同轴电缆、10同轴芯线、11金属丝、12接头、13绝缘膜、14活性镀膜

具体实施方式

生产工艺：本产品的生产工艺主要有三部分：应用被十二烷氨活化的PVC(十二烷氨基聚氯乙烯(PVC)固体粉末，镀膜金属丝，制成电化学传感器，优点是被测阴离子能被PVC牢固地吸附在传感器的表面。(别人直接用聚氯乙烯，缺点是被测阴离子不能被PVC牢固地吸附)

首先将一种氨化的聚氯乙烯(PVC)(100-200mg)溶于一定量(20-30ml)的有机溶剂如四氢呋喃(THF)，在搅拌下溶解1-2小时。用二次蒸留水配制300-500毫升待检测的阴离子表面活性物溶液，浓度为其2倍于临界胶束浓度(CMC)。然后将完全溶解的PVC液逐滴滴加于配制好的300毫升待检测的阴离子表面活性物溶液，在无尘埃的条件下连续搅拌48小时。将沉淀物用玻砂漏斗过滤，用二次蒸馏水清洗三次后并干燥。

其次将一种高分子增塑剂(如Elvaloy 742，0.5-1.0g)溶于一定量(10-15ml)的四氢呋喃(THF)，并用电磁搅拌器搅拌1-2小时，然后加入增塑剂的三分之二至二分之一倍量的，已干燥后的活化PVC，再继续搅拌1小时。待其完全溶解后，用微孔过滤器(孔径为10微米)过滤并保留滤液以待镀膜时用。

见附图1所示：在电化学传感器的制备或生产中，传感器的外壳8可直接选用简单的玻璃管或硬性的PVC塑料管，将同轴电缆9的同轴芯线10与金属丝11(例如Au，Pt，Ag和Cu等金属)焊接，(焊接节点7)并用环氧树脂将金属丝粘接在玻璃管的一端，让金属丝露出玻璃管外约10-15mm。在玻璃管的另一端将同轴芯线连接在一通用的BNC(Bayonet NeillConcelman)接头12上并粘接到一起。  将露出的一段金属丝作脱氧化膜和表面抛光处理后，清洗干净并干燥。再将处理后的金属丝用2-5％的纯净(未离子化)PVC的四氢呋喃溶液进行绝缘镀膜处理，待绝缘膜13完全干燥后，在金属丝的顶端剥去3-5mm长的绝缘膜以便镀上活性PVC镀膜14。最后在裸露的金属丝上将已制备好的活性PVC膜镀液用分次浸醮的方法进行镀活性膜处理。待活性PVC膜的厚度约0.1-0.2mm时，将其放置在干燥通风处3-4天后再使用。

技术参数：在作标准曲线的绘制时，曲线的斜率为该阴离子电化学传感器的主要技术参数。标准曲线的斜率遵循能斯特(NERNST)方程， $\mathrm{\ΔE}={\mathrm{\ΔE}}^0\±\frac{\mathrm{RT}}{\mathrm{nF}}\ln \mathrm{\α}$ ，式中ΔE为溶液的测定电压值(mV)；ΔE⁰为标准电压值(mV)；n为待测离子的价数(如±1等，±符号代表阳，阴离子)；F为法拉蒂常数(96485 C)；R为气体通用常数(8.314 J mol^-1K^-1)；T为绝对温度(K)。α为待测溶液的活度(在此等于浓度，mol/L)。如在25℃时作标准曲线的测定，一价活性阴离子的标准曲线的斜率，在溶液浓度每改变一个数量级的情况下，其值应为-59.2(mV)。另外，也可以用阴离子活性物的临界胶束浓度(CMC)的测定值与文献值作对比来判断该阴离子电化学传感器的性能。

使用操作方法及规程：1)实验装置示意图：表面活性阴离子电化学传感器的使用须与电化学池及电信号接收装置联合使用。其连接方法如附图2表所示。

图2中：(1)表示电信号接受装置，一台带有数据采集插件的电脑，该插件可从商家购买，电脑用于采集和处理实验测定的数据。也可以采用一般的毫伏计或酸度仪等。(2)为一盛样品的容器；(3)为自动进样器，可程序化操作。也可以采用微量注射器来进样；(4)代表一种离子型的参比电极，例如甘汞电极，氯化银电极，非金属离子电极等；(5)为本产品-活性阴离子电化学传感器；(6)为电化学池，由一带夹套的玻璃器皿构成。  其中放有一粒磁搅拌籽并由一空气泵驱动。

2)标准曲线的绘制：在一恒定温度为25℃的带夹套的玻璃器皿内盛入20-50ml含1.0×10^-4M的氯化钠溶液，一般地说参比电极可选用溴修离子或氯化银电极，并与制备好的电化学传感器一起构成电化学池，再按照附图2组成完整的实验装置。  实验开始之前须等待电压/伏特计的读数趋于稳定，再按照由低浓度到高浓度的顺序添加一定的事先配制好的离子表面活性物。每加一次添加物后需等2-3分钟待读数基本稳定时记录一次数据，然后再重复进行至总浓度超过该表面活性物的临界胶束浓度约2-3倍时，停止实验和数据的采集。然后将所有的数据按浓度的对数作横坐标，电压(毫伏值)作纵坐标进行作图，所得的曲线即为标准曲线。该测定总共须时为1-2小时。标准曲线的斜率遵循能斯特(NERNST)方程，如在25℃时对一价的阴离子表面活性物纯物质的测定，如每改变一个数量级的浓度，斜率一般为-59.2(mV)，负号代表活性阴离子。

3)实际样品的测定：在已知阴离子活性物质种类的前提下，对样品的测定就变的十分简单。如果要改变样品的浓度，其实验过程与标准曲线的绘制完全一样。如果只是测定样品中的阴离子型活性物含量，如河水或其它水样，只要能测出其样品的毫伏值，再与标准曲线对比，就可得知其中的阴离子表面活性物质的含量。如果为土壤或其它固体样品，则需要对样品作预处理，如浸泡，萃取抽提等，再将所得溶液进行测定。

Claims (3)

1、一种表面活性阴离子电化学传感器，其特征在于：同轴电缆装在绝缘管中，金属丝密封固定连接在绝缘管的下端，金属丝露出绝缘管外10-15mm，其电缆的芯线连接金属丝；绝缘管另一端的同轴芯线连接在通用的接头上，露出绝缘管外的金属丝上段包有绝缘膜，下端是活性聚氯乙烯膜。

2、根据权利要求1所述的表面活性阴离子电化学传感器，其特征在于：金属丝可是下列金属的一种：金Au，、铅Pt、银Ag和铜Cu。

3、根据权利要1或2所述的表面活性阴离子电化学传感器，其特征在于：绝缘管材料可以是下列材料的一种：玻璃、塑料。