DE202017105592U1

DE202017105592U1 - An electrode card and a portable detection device

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Publication number: DE202017105592U1
Application number: DE202017105592.2U
Authority: DE
Original assignee: Nanjing Entry Exit Inspection And Quarantine Bureau; Nanjing Tech University
Current assignee: Nanjing Entry Exit Inspection And Quarantine Bureau; Nanjing Tech University
Priority date: 2017-08-21
Filing date: 2017-09-15
Publication date: 2018-02-08
Anticipated expiration: 2027-09-16
Also published as: CN207067056U

Abstract

Ein Tragbares Gerät zur schnellen Detektion der Ionen vom Schwermetall, einschließend einen Micro-Durchgang (11) und drei in den Micro-Durchgang (11) eingesteckte Elektroden, worin die drei Elektroden eine Arbeitselektrode (24), eine Gegenelektrode (25) und eine Referenzelektrode (23) sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Mirco-Durchgang (11) von einem dünnschichtigen Hohlraum in der Dünnschicht-Durchflusszelle (1) bildet ist, worin die drei Elektroden flache Elektrode aus Feststoffsind und auf einem Basisboden (21) einer Elektrodenkarte (2) vorgesehen sind, worin die Dünnschicht-Durchflusszelle (1) auf beiden Seiten des Mirco-Durchgangs (22) mit eine Eingangsleitung (12) bzw. eine Ausgangsleitung (13) ausgestattet ist, worin die Dünnschicht-Durchflusszelle (1) einen Kartenschlitz (14) enthaltet, worin der Kartenschlitz sich unter der Dünnschichtzelle befindet, und der Kartenschlitz dem Form der Kartentyp Elektrode entsprecht; worin die Elektrodenkarte (2) eng in den Kartenschlitz (14) der Dünnschicht-Durchflusszelle (1) eingesteckt werden kann, worin die Oberfläche der Kartenelektroden eine Arbeitszone hat, die dem Micro-Durchgang (11) entsprecht, worin sich die drei Elektroden in der Arbeitszone (22) entlang der Fließzone der zu messenden Lösung verteilen, worin Kontaktstifte (26) der drei Elektroden aus dem Kartenschlitz herausragt.A portable apparatus for rapidly detecting heavy metal ions including a micro-passage (11) and three electrodes inserted into the micro-passage (11), wherein the three electrodes comprise a working electrode (24), a counter electrode (25) and a reference electrode (23), characterized in that the mirco passage (11) is constituted by a thin-film cavity in the thin-film flow cell (1), wherein the three electrodes are a flat electrode made of solid and deposited on a base bottom (21) of an electrode card (2 in which the thin-film flow cell (1) is provided on both sides of the mirco passage (22) with an input line (12) and an output line (13), respectively, wherein the thin-film flow cell (1) has a card slot (14 wherein the card slot is located below the thin film cell and the card slot corresponds to the shape of the card type electrode; wherein the electrode card (2) can be tightly inserted into the card slot (14) of the thin-film flow cell (1), wherein the surface of the card electrodes has a working zone corresponding to the micro-passage (11), in which the three electrodes in the Distribute working zone (22) along the flow zone of the solution to be measured, wherein contact pins (26) of the three electrodes protrude from the card slot.

Description

Technisches FeldTechnical field

Dieses Gebrauchsmuster betrifft den Umweltmesstechnik, insbesondere ein tragbares strömungsfeldartiges Elektroden Detektionsgerät zur Detektion der Ionen der Schwermetallen. Es kann in der ASV Analyse Methode zur schnellen Detektion der Spuren Ionen der Schwermetalls in der Lösung verwendet.This utility model relates to environmental metrology, in particular a portable flow field-type electrode detection device for detecting the ions of heavy metals. It can be used in the ASV analysis method for fast detection of traces of heavy metal ions in the solution.

Dieses Gebrauchsmuster bietet auch eine Elektrodenkarte für dieses Messgerät mit strömungsfeldartigen Elektroden an.This utility model also provides an electrode card for this meter with flow field type electrodes.

Technischer HintergrundTechnical background

In den letzten Jahrzenten hat die Elektronikindustrie der menschlichen Gesellschaft viele Elektronikschrott und Umweltverschmutzung gebracht. Es hat schwere negative Einflüsse aufs Ökosystem. Die Menschheit ist mit dem Problem der nachhaltigen Entwicklung konfrontiert. Alle Nationen haben die Maßnahmen zur Kontrolle der elektronischen Produkte gegen die Umweltverschmutzung ergriffen, z. B. RoHS von EU zur Beschränkung der Verwendung des Schadstoffs in den in EU importierten elektronischen Produkten. Es beinhaltet fast alle elektronischen Produkte in allgemeinem Leben. Einige der beschränkten Schadstoffe sind Schwermetallen wie Pb, Cd, Hg.In recent decades, the electronics industry has brought a lot of electronic waste and pollution to human society. It has severe negative influences on the ecosystem. Humanity is confronted with the problem of sustainable development. All nations have taken measures to control electronic products against pollution, such as: B. EU RoHS restricting the use of the pollutant in electronic products imported into the EU. It contains almost all electronic products in general life. Some of the limited pollutants are heavy metals like Pb, Cd, Hg.

Zurzeit hat sich die Vorbehandlungstechnik der elektronischen Produkte schon weitentwickelt. Z. B. kann das Zerlegungsverfahren durch die Mikrowelle nicht nur in Batch verarbeiten, aber hat auch keine besonderen Anforderungen an Umgebung und Arbeitsplatz. Es kann vor Ort gemessen werden.At present, the pretreatment technology of electronic products has been well developed. For example, the microwaving process can not only process in batch, but also has no special environmental and workplace requirements. It can be measured on the spot.

Nach der Zerlegungder elektrischen Produkte werden die Konten des Schwermetalls in der Lösung gemessen und analysiert. Die Atomabsorptionsspektrometrie und die induktivgekoppelte Plasma-Emissionsspektrometrie gehören zu den traditionellen Testverfahren für die Elementen. Aber die Messgeräte basiert auf solche Verfahren brauchen größeren Arbeitsraum, geeignete Arbeitsumgebung, haben hohe Anforderungen an die Stromversorgung, benötigen die Zusatzeinrichtung wie Lüftungssystem, Gasflasche, manchmal sogar Umlaufkühlwasser. Die oben genannten Messgeräte sind normalerweise großen Apparat. In Allgemeinen sind sie sehr teuer, große Menge der Muster ist notwendig, brauchen viele Arbeitseinsatz, deswegen sind solche Geräte nicht für schnelle Messung an Ort geeignet, so dass vor Ort die Messefficiency der Ionen des Schwermetallen nicht verbessert werden kann.After disassembling the electrical products, the heavy metal accounts in the solution are measured and analyzed. Atomic absorption spectrometry and inductively coupled plasma emission spectrometry are among the traditional test methods for the elements. But the gauges based on such procedures need larger working space, suitable working environment, have high power requirements, need the ancillary equipment such as ventilation system, gas cylinder, sometimes even recirculating cooling water. The above measuring devices are usually big apparatus. In general, they are very expensive, a large amount of the patterns is necessary, it takes a lot of labor, therefore, such devices are not suitable for rapid in-situ measurement, so that the on-site measurement efficiency of heavy metal ions can not be improved.

Als ein elektro-chemisch Analyseverfahren kann Anodic Stripping Voltammetry (ASV) die Detektionseinschränkung bis ppb-ppt Klasse, deshalb ist es ziemlich geeignet für die Anforderung der Empfindlichkeit zur Detektion der Ionen von Schwermetallen. Auf Basis von ASV-Verfahren ist die schnelle Messung der Ionen der Schwermetallevor Ort zu erwarten.As an electrochemical analysis method, Anodic Stripping Voltammetry (ASV) can limit the detection to ppb-ppt class, therefore it is quite suitable for the requirement of sensitivity for the detection of heavy metal ions. On the basis of ASV methods, the rapid measurement of the ions of the heavy metals on site is to be expected.

Das Detektionsgerät des traditionellen ASV-Verfahrens bildet sich aus einem 3-Elektrode-System in einem Becher. Das 3-Elektroden System ist mit eine Arbeitselektrode (meistens Quecksilbertropfelektrode oder Quecksilberfilmelektrode), eine Gegenelektrode (meistens Pt-Drahtelektrode) und eine Referenzelektrode (meistens Kalomelelektrode oder Silber-Silberchlorid Elektrode) gebildet. Im Becher füllt sich die zu messende Lösung der Schwermetall Ionen. Während der Detektion wird eine Spannung zwischen die Elektroden für die Vorelektrolyse eingesetzt, damit die sich die Ionen der Schwermetallen auf der Oberfläche der Arbeitselektrode ausschneidet. Dann beginnt das Strippen. Das auf der Oberfläche der Arbeitselektrode aufgelagerte Schwermetall wird oxydiert und als Ionen aufgelöst.The detection device of the traditional ASV method is formed by a 3-electrode system in a cup. The 3-electrode system is formed with a working electrode (usually mercury drop electrode or mercury film electrode), a counter electrode (usually Pt wire electrode) and a reference electrode (usually calomel electrode or silver-silver chloride electrode). In the cup, the solution of the heavy metal ions to be measured fills. During detection, a voltage is applied between the electrodes for the pre-electrolysis so that the ions of the heavy metals on the surface of the working electrode cut out. Then the stripping begins. The heavy metal deposited on the surface of the working electrode is oxidized and dissolved as ions.

Mit dem Spitzenstrom Werte auf der Spannung-Strom Kurve des Strippen kann der Grad der Konzentration der Metallionen in der Lösung festgelegt. Obwohl mit der ASV-Methode die Spuren Schwermetall-Ionen in der Probelösung gemessen werden können, aber es gibt viele Nachteile, wie z. B. große Menge der Probelösung, langer Dauer der Vorelektrolyse, schlechte Wiederholbarkeit der Detektionsergebnisse.Using the peak current values on the voltage-current curve of the stripping can determine the degree of concentration of metal ions in the solution. Although with the ASV method the traces of heavy metal ions can be measured in the sample solution, but there are many disadvantages, such as. B. large amount of the sample solution, long duration of pre-electrolysis, poor repeatability of the detection results.

Die Forschung von Zhiwei Zou und Am Jang veröffentlicht einen Labor Chip Sensor zur Detektion der Ionen von Schwermetallen vor Ort. Dieser Sensor richtet zwei Group mini-Sensor Elektroden in dem Micro-Durchgang in Reihenschaltung ein. Der Micro-Durchgang ist ein sattle-förmige dünnschichtige Höhlung, an deren beiden Enden die Eingang und Ausgang der zu messenden Lösung eingerichtet werden. Jeder Gruppe bildet sich aus ein drei Elektrode System, worin die Arbeitselektrode eine Wismut-Elektrode ist, worin die Gegenelektrode eine Gold-Elektrode ist, worin die Referenzelektrode eine Silber- Silber Chloride Elektrode ist. Der Leitungsdraht, die alle Elektroden verbinden, sich hintereinander aufstellen und die Kontaktzone bilden. Die oben genannte Detektionsgerät mit Chip Sensor verwendet die microelektromechanische Technik, basiert auf die Idee der Chip Labor, verwirklichet die Miniaturisierung des ASV-Detektionsgerät, vermeidet die Umweltverschmutzung wegen der Verwendung von Quecksilberelektrode.The research of Zhiwei Zou and Am Jang publishes a laboratory chip sensor for the detection of heavy metal ions on site. This sensor aligns two Group mini-sensor electrodes in the micro-pass in series. The micro-passage is a saddle-shaped thin-layered cavity, at both ends of which the entrance and exit of the solution to be measured are established. Each group is formed of a three electrode system wherein the working electrode is a bismuth electrode wherein the counter electrode is a gold electrode wherein the reference electrode is a silver-silver chloride electrode. The lead wire, connecting all the electrodes, line up and form the contact zone. The above-mentioned detection device with chip sensor uses the microelectromechanical technique, based on the idea of the chip laboratory, realizes the miniaturization of the ASV detection device, avoids the pollution due to the use of mercury electrode.

Aber der Entwurf der Reihenschaltung der zwei Gruppen von Elektrode der oben genannten Detektionsgerät hat keine Beziehung zwischen der Verteilung des Strömungsfeldes und effektive Arbeitsfläche der Elektrode berücksichtigt. Es wird nicht nur die Bearbeitungszeit der Anreicherung verlängert, hat auch die Abweichungsfaktoren eingefügt.But the design of series connection of the two groups of electrode of the above Detector has not considered a relationship between the distribution of the flow field and the effective working area of the electrode. Not only is the processing time of the enrichment extended, so has the deviation factors.

Gegen die Nachteile der oben beschriebene Schwermetallionen Detektionsgerät mit Micro-Dünnschichte muss die Detektionsgerät verbessert werden, um vor Ort die Schwermetelle mit großer Menge schnell zu detektieren, damit die Effiziente der Anreicherung der Schwermetalle auf der Elektrodenoberfläche während des ASV-Analyse Vorgangs zu erhöhen.Against the disadvantages of the above-described heavy metal ion detection device with micro-thin film, the detection device must be improved to quickly detect the heavy metal site in a large amount in order to increase the efficiency of accumulation of the heavy metals on the electrode surface during the ASV analysis process.

Inhalt des GebrauchsmustersContent of the utility model

Dieses Gebrauchsmusters bietet ein neuer Typ tragbares Strömungsfeld Schwermetelle Detektionsgerät und die Elektrodenkarte zur Beseitigung der obergenannten Problems Anreicherungseffizienz auf der Elektrode von Schwermetelle Detektionsgerät mit Micro-Durchgang während der ASV-Analyse Prozess. Die Strömungsfeldartige Elektrode werden durch die Optimierung der Elektrode gebildet, so dass die Anreicherungseffizienz der Metalle auf die Oberfläche der Elektrode erhöht werden kann.This utility model provides a new type portable flow field heavy-metal detection device and the electrode card to eliminate the above-mentioned problem Enrichment efficiency on the electrode of heavy metal detection device with micro-passage during the ASV analysis process. The flow field type electrode is formed by optimizing the electrode, so that the accumulation efficiency of the metals on the surface of the electrode can be increased.

Zur Beseitigung der genannten Probleme wird ein tragbares Strömungsfeld Messgerät zur Detektion der Ionen vom Schwermetall, einschließlich der Micro-Durchgang und drei in den Micro-Durchgang hinein gesteckte Elektroden, die eine Arbeitselektrode, eine Gegenelektrode und eine Referenzelektrode sind, darunter:
worin der genannte Micro-Durchgang eine dünnschichtige Zelle, die in der Dünnschicht-Durchflusszelle bildet ist; worin die drei Elektroden flache Elektrode aus Feststoff auf eine Basisboden einer Elektrodenkarte eingestellt sind, worin die Dünnschicht-Durchflusszelle auf den beiden Seiten des Mirco-Durchgangs die mit Außen verbundene Eingangsleitung und Ausgangsleitung eingestellt ist, die genannte Dünnschicht-Durchflusszelle eine dem Form der Kartentyp Elektrode entsprechend Kartendose (14) unterhalb der Dünnschichtzelle beinhaltet;
worin die Kartentyp Elektroden eng in den Kartenschlitz der obergenannte Dünnschicht-Durchflusszelle eingesteckt sind, worin die Oberfläche der Kartentyp Elektroden dem Micro-Durchgang entsprechende Zone die Arbeitszone ist, worin sich die drei Elektroden in der Arbeitszone die Fließzone der zu testende Lösung entlang verteilen, worin die Kontaktpins der drei Elektroden aus der Kartenschlitz herausragt. Das ansteckbare Design der Kartentypelektroden ermöglicht ein freies Austauchen der Kartentypelektroden nach dem Bedarf der kontinuierlichen Arbeit, damit die Querkontamination der Muster vermieden werden kann; Während der Arbeit wird auf den drei Elektroden eine Spannung durch die Kontaktpins vorgelegt, gleichzeitig wird der Strom zwischen den Elektroden gemessen.To overcome the above problems, a portable flow field measuring instrument for detecting the heavy metal ions, including the micro-passage and three electrodes inserted into the micro-passage, which are a working electrode, a counter electrode and a reference electrode, including:
wherein said micro-passageway is a thin-layered cell formed in the thin-film flow cell; wherein the three electrode flat electrodes of solid are set to a base bottom of an electrode card, wherein the thin film flow cell on the two sides of the mirco passage is set to the externally connected input line and output line, said thin film flow cell is a card type electrode according to card box ( 14 ) below the thin film cell;
wherein the card type electrodes are tightly inserted into the card slot of the above-mentioned thin film flow cell, wherein the surface of the card type electrodes is the microfluidic zone, the working zone wherein the three electrodes in the work zone are distributed along the flow zone of the solution under test, wherein the contact pins of the three electrodes protrude from the card slot. The infillable design of the card type electrodes allows the card type electrodes to free the need for continuous work, so that cross contamination of the patterns can be avoided; During work, a voltage is applied through the contact pins on the three electrodes, at the same time the current between the electrodes is measured.

Vorzugweise wird die Dünnschichtzelle des Micro-Durchgangs als sattle-förmig eingestellt, worin die Eingangsleitung und die Ausgangsleitung sich mit der in der Tangentialrichtung am jeweiligen Ende der Dünnschichte Höhlung verbindet; worin die Flusszone der zu messenden Lösung innerhalb des Micro-Durchgans eine S-Form hat, sich die drei genannte Elektrode in der Arbeitszone die S-förmige Flusszone entlang verteilen. Worin die Form der Dünnschichtzelle des Micro-Durchgangs nach dem Bedarf andere Auswahl hat, neben die Sattle-Form kann sind auch Rechteckform, Ellipsenform oder Kreisform zu wählen.Preferably, the thin film cell of the micro-passage is set as a saddle-shaped, wherein the input line and the output line connects with the in the tangential direction at the respective end of the thin layer cavity; wherein the flow zone of the solution to be measured within the micro-Durchgans has an S-shape, distribute the three said electrode in the working zone along the S-shaped flow zone. Whatever the form of the thin-film cell of the micro-passage to the need has other choices, in addition to the saddle shape may also be rectangular, elliptical or circular shape to choose.

Noch vorzugsweise verteilen sich die drei Elektroden in der Arbeitszone in der erst halben Zone, in der zweiten haben Zone oder in der ganzen Zone der S-förmigen Flusszone; worin die drei Elektroden innerhalb der Arbeitszone entweder in Reihenschaltung oder in Parallelschaltung eingestellt sind.Still preferably, the three electrodes are distributed in the working zone in the first half zone, in the second zone or in the whole zone of the S-shaped flow zone; wherein the three electrodes within the working zone are set either in series or in parallel.

Als die Vorzugsweise der genannten Technischen Lösung wird die Spitze an den Kanten der Elektrode verrundet. Optional werden die Kanten der leitenden Teile an der drei Elektroden auch verrundet.As the preferred of said technical solution, the tip is rounded at the edges of the electrode. Optionally, the edges of the conductive parts on the three electrodes are also rounded.

Als die Vorzugsweise der genannten Technischen Lösung haben die Arbeitselektrode und die Referenzelektrode eine größere Bereite als die Gegenelektrode.As the preferred of said technical solution, the working electrode and the reference electrode have a larger space than the counter electrode.

Als die Vorzugsweise der genannten Technischen Lösung hat der Eingangsrohr und die Ausgangsrohr eine hinausragende LeitungsöffnungAs the preferable one of the above technical solution, the entrance pipe and the exit pipe have a projecting pipe opening

Dieses Gebrauchsmuster bietet auch eine Kartentypelektrode. Es wird in die genannte technische Lösung eingesetzt und bildet mit der genannten Dünnschicht-Durchflusszelle ein tragbares Strömungsfeld Messgerät zur Detektion der Ionen vom Schwermetall.This utility model also provides a card type electrode. It is used in said technical solution and forms with the said thin-film flow cell a portable flow field measuring device for detecting the ions from the heavy metal.

In der technischen Lösung dieses Gebrauchsmusters werden die drei Elektroden nach der Analyse des Fließfelds im dünnschichtigen Mikro-Durchgang umgebaut, so dass sich die Elektroden im Mikro-Durchgang die Fließzone entlang verteilten und bildet ein Messgerät mit Flussfeld-Elektrode zur Detektion der Schwermetallionen. Seine positive Wirkung ist wie folgt:
Im Messgerätder Ausführungsform dieses Gebrauchsmusters werden die drei Elektrode der Kartentypelektroden nach der Form des Fließfelds entworfen, kann zum Beispiel eine S-Form im Vergleich mit der traditionellen linearen oder kreisförmigen Verteilungsform eine längere Wirkungszeit und eine bessere Stabilität während des Anreicherungsprozess der ASV-Methode, und hilft zur Erhöhung der Empfindlichkeit und die Reproduzierbarkeit.In the technical solution of this utility model, after the analysis of the flow field, the three electrodes are reconstructed in the thin-layered micro-passage so that the electrodes are distributed in the micro-passage along the flow zone and forms a measuring device with a flow field electrode for the detection of the heavy metal ions. Its positive effect is as follows:
In the measuring apparatus of the embodiment of this utility model, the three electrodes of the card type electrodes are designed according to the shape of the flow field, for example, an S-shape can have a longer time of action and better stability during the enrichment process as compared with the traditional linear or circular type of distribution the ASV method, and helps to increase the sensitivity and reproducibility.

Weil die Elektroden unter der Anreicherung unter dem fließenden Zustand und Strippen unter dem stationären zustand arbeiten müssen, erhöhet sich die Arbeitsfläche der Arbeitselektrode und die Referenzelektrode in der Ausführungsform dieses Gebrauchsmusters, und dann die Leistungsfähigkeit unter der fließenden Zustand.In the embodiment of this utility model, since the electrodes have to operate under the flowing state under the accumulation and stripping under the stationary state, the working area of the working electrode and the reference electrode in the embodiment of this utility model increase, and then the performance under the flowing state.

In der Ausführungsform dieses Gebrauchsmusters wird die Spitze an der Kartentyp Elektrode im Messgerät abgerundet, so dass die Spitzenwirkung zu vermeiden ist. Die leitenden Teile an der drei Elektroden wird als glatten Kurve modifiziert, so dass der Verbrauch der leitenden Druckfarbe im Siebdruckverfahren zu sparen ist und die Produktionskosten zu verringern ist.In the embodiment of this utility model, the tip on the card type electrode in the meter is rounded off, so that the peak effect is to be avoided. The conductive parts on the three electrodes are modified as a smooth curve, so that the consumption of the conductive ink is screen-printed and the production costs are to be reduced.

Beschreibung der AbbildungenDescription of the pictures

: Schematische Darstellung der ASV-Analyse-Methode : Schematic representation of the ASV analysis method

: Schematische Darstellung eines ASV Messgerät mit traditionellem drei-Elektroden-System : Schematic representation of an ASV measuring device with traditional three-electrode system

: 3D Zeichnung eines tragbaren Strömungsfeld Messgerät zur Detektion der Ionen vom Schwermetall von der Ausführungsform dieses Gebrauchsmusters : 3D drawing of a portable flow field measuring device for the detection of heavy metal ions of the embodiment of this utility model

: 3D Struktur Perspektive der Messgerät in der : 3D structure perspective of the meter in the

: Schematische Darstellung der Dünnschicht-Durchflusszelle des Messgerätes, darunter : 3D Struktur Perspektive der Dünnschicht-Durchflusszelle, : A-A Schnittbild der Dünnschicht-Durchflusszellein : Schematic representation of the thin-film flow cell of the meter, including : 3D structure perspective of the thin-film flow cell, : AA Sectional view of the thin-film flow cell

: Schematische Darstellung der Kartentypelektrode mit 3 Elektroden im Messgerät, darunter zeigt sich die 3D Darstellung der Kartentypelektrode, zeigt sich die Draufsicht der Kartentypelektrode. : Schematic representation of the card type electrode with 3 electrodes in the meter, including shows the 3D representation of the card type electrode, shows the top view of the card type electrode.

zeigt sich die schematische Darstellung der Montage vom Messgerät in . shows the schematic representation of the mounting of the meter in ,

zeigt sich die Schematische Darstellung der drei Elektroden mit konventionellen Formen. shows the schematic representation of the three electrodes with conventional shapes.

zeigt sich schematische Darstellung der Verteilung des Strömungsfeldes von der sattel-förmigen des Messgerätes in . shows schematic representation of the distribution of the flow field of the saddle-shaped of the measuring device in ,

zeigt sich die schematische Darstellung der strömungsfeldartigen Elektrode in Reihenschaltung von der Ausführungsform dieses Gebrauchsmusters. Die drei Elektroden werden das S-förmige Strömungsfeld entlang parallel eingerichtet, darunter in zeigt sich die obere Teil der S-form, in zeigt sich der untere Teil der S-Form, in zeiget sich die ganze S-Form der Elektrode. shows the schematic representation of the flow field-like electrode in series connection of the embodiment of this utility model. The three electrodes are set up parallel along the S-shaped flow field, including in shows the upper part of the S-shape, in shows the lower part of the S-shape, in shows the whole S-shape of the electrode.

zeigt sich die schematische Darstellung der strömungsfeldartigen Elektrode in Parallelschaltung von der Ausführungsform dieses Gebrauchsmusters. Die drei Elektroden werden das S-förmige Strömungsfeld entlang in Reihe eingerichtet, darunter in zeigt sich die obere Teil der S-form, in zeigt sich der untere Teil der S-Form, in zeiget sich die ganze S-Form der Elektrode. shows the schematic representation of the flow field-like electrode in parallel circuit of the embodiment of this utility model. The three electrodes are arranged along the S-shaped flow field in series, including in shows the upper part of the S-shape, in shows the lower part of the S-shape, in shows the whole S-shape of the electrode.

zeigt sich die schematische Darstellung der strömungsfeldartigen Elektrode von der Ausführungsform dieses Gebrauchsmusters nach dem Verrundungsprozess. Darunter von bis wird Elektrode in Reihenschaltung gezeigt, von bis wird Elektrode in Parallelschaltung gezeigt. shows the schematic representation of the flow field-like electrode of the embodiment of this utility model after the rounding process. Including of to electrode is shown in series, from to electrode is shown in parallel.

zeigt sich die schematische Darstellung der hierarchischen Struktur der Kartentypelektrode der Ausführungsform dieses Gebrauchsmusters in Siebdruck. Fig. 12 is a schematic representation of the hierarchical structure of the card type electrode of the embodiment of this utility model in screen printing.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

C1C1: Becher;Cups;
C2C2: Abdeckung,Cover,
C3C3: zu testende Lösung,solution to be tested,
WEWE: Arbeitselektrode aus Kohlenstoffstahl,Working electrode made of carbon steel,
CECE: Hilfselektrode aus Edelstahlplatte,Auxiliary electrode made of stainless steel plate,
RERE: Referenzelektrode,Reference electrode,
C4C4: Faservliesnon-woven fabric
AA: Anreicherungenrichment
SS: StrippenStrip
11: Dünnschicht-Durchflusszelle,Thin-flow cell,
1111: Mikro-Durchgang,Micro-passage,
1212: Eingangsrohr,Inlet pipe,
1313: Ausgangsrohr,Outlet pipe,
1414: Spalt,Gap,
22: Kartenelektrode,Cards electrode
2121: Basiskarte,Basemap
2222: Arbeitszone,Work zone
2323: Referenzelektrode,Reference electrode,
2424: Arbeitselektrode,Working electrode,
2525: Gengenelektrode,Gengenelektrode,
2626: Kontaktstift,Pin,
ZZ: S-förmiges Strömungsfeld,S-shaped flow field,
Z1Z1: erste ideale Zone,first ideal zone,
Z2Z2: zweite ideale Zone,second ideal zone,

Detaillierte Beschreibung der Ausführungen Detailed description of the designs

Zur Erklärung der technische Probleme, der technische Lösung und seine Vorteile dieses Gebrauchsmusters werden mit den Abbildungen und detaillierten Implementierungsbeispielen wie folgend beschrieben.To explain the technical problems, the technical solution and its advantages of this utility model are described with the illustrations and detailed implementation examples as follows.

In diesem Gebrauchsmuster wird die Konzentration der Ionen von Schwermetallen mit Anodic Stripping Voltammetrie (ASV) Methode gemessen. Dieses Detektionsverfahren gehört zur elektro-chemische Analyse der Voltammetrie. Auf Basis von Voltammetrie bildet sich mit elektrischer Anreicherung das Anodic Stripping Voltammetrie (ASV). Die Detektionseinschränkung erreicht ppb-ppt Klasse und ist geeignet für die analytische Detektion von mehr als 30 Typen der Elemente. Stripping Voltammetrie teilt sich in zwei Teile, die Anreicherung (Vorelektrolyse) und das Strippen. Nach der Strippenreaktion auf der verschiedenen Elektrode unterteilt sich die Stripping Voltammetriein ASV und SCV, darunter ASV ist geeignet für die Detektion der Ionen von Metallen. Charakterisiert mit extrem niedrigen Kosten und hohe Empfindlichkeit wird AVS eine übliche Methode zur Detektion der Schwermetalle.In this utility model, the concentration of heavy metal ions is measured by anodic stripping voltammetry (ASV) method. This detection method is part of the electrochemical analysis of voltammetry. Based on voltammetry, electrical accumulation forms anodic stripping voltammetry (ASV). The detection constraint reaches ppb-ppt class and is suitable for the analytical detection of more than 30 types of elements. Stripping voltammetry is divided into two parts, the enrichment (pre-electrolysis) and the stripping. After the stripping reaction on the different electrode, the stripping voltammetry is divided into ASV and SCV, including ASV is suitable for the detection of the ions of metals. Characterized with extremely low cost and high sensitivity, AVS is a common method for the detection of heavy metals.

Detektionstheorie des ASV ist normalerweise wie die Voltammetrie Kurve in gezeigt.The detection theory of the ASV is usually like the voltammetry curve in shown.

Ersten wird die Arbeitselektrode als negative Elektrode zur Vorelektrolyse verwendet, die Spannung der negativen Elektrode wird kontrollirt, um im Bereichen der Grenzdiffusionsstrom zu sein (z. B 0,2–0,3 V negativer als Halbwellenpotential E1/2, siehe D in ). Der zu testenden Ionen des Schwermetalls Mⁿ⁺ wird die Ionen Mⁿ⁺ als Metall auf der Arbeitselektrode angereicht. Nach der Fertigung der Vorelektrolyse wird eine Spannung noch auf den Elektroden gesetzt. Dann das Rühren wird gestoppt und das Strippen beginnt nach dem Absetzen. Danach wird die Spannung auf der Arbeitselektrode von negative nach positive gescannt. Das auf der Arbeitselektrode angereichte Metall M wird wieder also Ionen Mⁿ⁺ in die Lösung anodisiert. Während des Strippenprozesses wird der Strom protokolliert, und ein Diagramm der Spannung wird gemacht. Mit der Spitze der Voltammetriekurve ist die Konzentration des zu testenden Metalls zu bestimmen.First, the working electrode is used as a negative electrode for pre-electrolysis, the voltage of the negative electrode is controlled to be in the range of limiting diffusion current (e.g., 0.2-0.3 V more negative than half-wave potential E1 / 2, see D in FIG ). The ions of the heavy metal M ^{n +} to be tested are enriched with the ions M ^{n +} as metal on the working electrode. After the pre-electrolysis has been completed, a voltage is still applied to the electrodes. Then the stirring is stopped and stripping begins after settling. Thereafter, the voltage on the working electrode is scanned from negative to positive. The metal M enriched on the working electrode is again anodized into the solution by ions M ^{n +} . During the stripping process, the current is logged and a graph of the voltage is made. The peak of the voltammetry curve is used to determine the concentration of the metal to be tested.

Ein vorhandenes ASV-Gerät ist wie in gezeigt. Das drei Elektrodensystem aus eine Arbeitselektrode WE aus Kohlenstoffstahl, eine Referenzelektrode RE und eine von Faservlies ummantelte Hilfselektrode CE aus Edelstahlplatte wird in den Becher C1 mit zu testenden Lösung der spuren Schwermetallionen zur Detektion eingesteckt. Bei der Detektion wird eine Spannung zwischen der Arbeitselektrode und der Referenzelektrode aufgebracht. Wenn das elektrische Potenzial der Arbeitselektrode über das Anreicherungspotenzial der zu testenden Schwermetallioen steigt, beginnt die Ausscheidung der Schwermetallionen auf der Oberfläche der Arbeitselektrode (Ähnlich wie Elektrolyse und Elektroplattierung). Je länger die Spannung auf der Arbeitselektrode aufgebracht wird, desto mehr Metall auf der Oberfläche angereicht wird und eine Voltammetriekurve der Anreicherung ist zu erhalten. Wenn genug Metall angereichert, nach dem Absetzen der zu testenden Lösung, beginnt das Strippenvorgang. Wenn es auf die Arbeitselektrode eine positive Spannung aufgebracht wird, oxydiert und strippt sich das auf der Oberfläche der Arbeitselektrode abgelagerte Metall. Der Strom in dieser Rücklaufschaltung, die von der Arbeitselektrode und der Gegenelektrode gebildet ist, wird dauerhalt gemessen und protokoliert. Dann bekommt man die Strippen Voltametrie Kurve in der positiven Zone des Stroms und eine Spitzenstrom ip in μA Klasse oder noch kleiner ist zu erhalten. Wenn alle Rahmenbedingungen hoch genau kontrolliert werden, wird die Größe der Spitzenstrom ip eine positive lineare Korrelative mit der Konzentration der Schwermetallionen in der Lösung. Im Vergleich mit der Standardlösung unter identischen Bedingungen bekommt man die Konzentration der zu testenden Lösung. In der genannten konventionellen ASV-Verfahren sind die spuren Ionen der Schwermetallen in der Probelösung zu detektieren und hat eine hohe Empfindlichkeit. Aber die Detektion im Becher hat auch viele Nachteile wie z. B. hohe Menge an der Probelösung, langer Vorelektrolysedauer, schlechte Reproduzierbarkeit.An existing ASV device is as in shown. The three electrode system comprising a working electrode WE made of carbon steel, a reference electrode RE and a nonwoven-sheathed auxiliary electrode CE made of stainless steel plate is inserted into the cup C1 with a solution of the traces of heavy metal ions to be tested for detection. During detection, a voltage is applied between the working electrode and the reference electrode. As the electrical potential of the working electrode rises above the accumulation potential of the heavy metals to be tested, the precipitation of the heavy metal ions on the surface of the working electrode begins (similar to electrolysis and electroplating). The longer the voltage is applied to the working electrode, the more metal is deposited on the surface and a voltammetry of accumulation is obtained. If enough metal is accumulated after settling the solution to be tested, stripping begins. When a positive voltage is applied to the working electrode, the metal deposited on the surface of the working electrode oxidizes and strips. The current in this flyback circuit, which is formed by the working electrode and the counter electrode, is measured and recorded durably. Then you get the stripping voltametry curve in the positive zone of the current and a peak current ip in μA class or even smaller is obtained. If all the framework conditions are controlled with high accuracy, the magnitude of the peak current ip will be a positive linear correlative with the concentration of heavy metal ions in the solution. In comparison with the standard solution under identical conditions, one gets the concentration of the solution to be tested. In the above-mentioned conventional ASV methods, the traces of heavy metal ions in the sample solution are detectable and have a high sensitivity. But the detection in the cup also has many disadvantages such. B. high amount of the sample solution, long Vorelektrolysedauer, poor reproducibility.

Mit der Entwicklung der Mikrofluidik und der Bedarf an Miniaturisierung der Detektionsgerät, erscheint das Gerät mit Mikrofluidik zur ASV Inspektion der Ionen der Schwermetallen. Die Nachteile der konventionellen ASV Geräte sind teilweise zu überwinden. Dieses Micro-Fluidik Gerät kombiniert den Micro-Durchgang und die Chipsensoren. Die Analyse aller Prozesse wird auf den Chipsensoren im Mirco-Durchgang erledigt. Der kleine Micro-Durchgang ermöglicht nicht nur die Miniaturisierung der Analysegeräte in Gesamtabmessung, aber bringt auch viele micro und nano Effekt. Im Vergleich mit dem konventionellen Inspektionsgeräte wird jetzt sich die Leitung für die Analyse deutlich erhöhet. Aber das jetzige Inspektionsgerät mit Mikrofluidik hat nur einfach konstruierte Elektroden. Die Beziehung zwischen die Form der Elektrode und die Inspektionseffizient ist nicht genug berücksichtigt. Es braucht nicht nur längere Anreicherungsdauer, aber auch die Gelegenheit der Einbringung der Fehler.With the development of microfluidics and the need for miniaturization of the detection device, the device appears with microfluidics for ASV inspection of heavy metal ions. The disadvantages of conventional ASV devices are partly overcome. This micro-fluidic device combines the micro-passage and the chip sensors. The analysis of all processes is done on the chip sensors in the Mirco Passage. The small micro-passage not only allows the miniaturization of the analyzers in overall dimensions, but also brings many micro and nano effect. Compared to conventional inspection equipment, the pipeline for analysis is now significantly increased. But the current microfluidic inspection device has only simple electrodes. The relationship between the shape of the electrode and the inspection efficiency is not sufficiently considered. It takes not only a long enrichment period, but also the opportunity of introducing the mistakes.

Gegen die vorhandene Nachteile der konventionellen ASV-Detektionsgeräte wird in der technischen Lösung dieses Gebrauchsmusters das Strömungsfeld im dünnschichtigen Micro-Durchgang analysiert und die drei Elektroden zur Bildung der Kartenelektroden des Detektionsgerätes umgebaut, so dass die Elektroden sich das Strömungsfeld entlang verteilen.Against the existing disadvantages of the conventional ASV detection devices, the flow field in the thin-layer micro-passage is analyzed in the technical solution of this utility model, and the three electrodes are rebuilt to form the card electrodes of the detection device. so that the electrodes distribute themselves along the flow field.

Zum Verwirklichen der genannten technischen Lösung, wie in bis gezeigt, bietet das Implementierungsbeispiel dieses Gebrauchsmusters ein tragbares Ström ungsfeldartiges Detektionsgerät zur Detektion der Ionen der Schwermetalle. Dieses Detektionsgeräte ist aus zwei Teilen gebildet, die Kartenelektrode 2 und die Dünnschicht-Durchflusszelle 1. In zeigt sich das Detektionsgerät nach der Montage. In zeigt sich die innere Struktur. Die montierte Detektionsgerät hat einen Micro-Durchgang 11 und drei Elektroden, die in den Mirco-Durchgang 11 eingesteckt ist. Der Mirco-Durchgang ist eine dünnsichtige Zelle und befindet sich in der Dünnschicht-Durchflusszellel. Auf den beiden Seiten des Mirco-Durchgangs 11 in Dünnschicht-Durchflusszelle 1 werden die mit Außen verbundene Eingangsleitung 12 und Ausgangsleitung 13 eingestellt. Unterhalb der dünnsichtigen Zelle in Dünnschicht-Durchflusszelle 1 werden die Form der Kartenelektroden 2 entsprechende Kartenschlitz 14 eingerichtet. Die Form der Dünnschicht-Durchflusszellel ist wie in und gezeigt.To realize said technical solution, as in to 1, the implementation example of this utility model provides a portable flow field type detection device for detecting heavy metal ions. This detection device is formed of two parts, the card electrode 2 and the thin-film flow cell 1 , In shows the detection device after assembly. In shows the inner structure. The mounted detection device has a micro-passage 11 and three electrodes in the Mirco passage 11 is plugged in. The Mirco Pass is a thin-celled cell located in the thin-film flow cell. On the two sides of the Mirco passage 11 in thin-film flow cell 1 become the externally connected input line 12 and output line 13 set. Below the thin-sighted cell in thin-film flow cell 1 become the shape of the card electrodes 2 corresponding card slot 14 set up. The shape of the thin-film flow cell is as in and shown.

Eine Implementierung der Kartenelektrode 2 ist wie in und gezeigt. Die drei Elektroden sind auf Basisplatte 21 der Kartenelektroden 2 eingerichtet flache Elektroden aus Feststoff. In diesem Implementierungsbeispiel sind die drei streifenförmigen Elektroden von links nach rechts die Gegenelektrode 25, die Arbeitselektrode 24, und die Referenzelektrode 23. Die Kartenelektrode 2 kann eng ins Kartenschlitz 14 der Dünnschicht-Durchflusszellel eingesteckt. Nach dem völligen Einstecken in die Kartenschlitz 14, die Oberfläche der Kartenelektrode 2 innerhalb des Mico-Durchgangs 11 ist die Arbeitszone 22. Die drei Elektroden verteilen sich in der Arbeitszone 22 das Strömungsfeld der zu testenden Lösung entlang. Die Kontaktstifte 26 der drei Elektroden ragen aus dem Mirco-Durchgang 11 heraus. Der Zusammenbau der Kartenelektrode 2 und der Dünnschicht-Durchflusszelle 1 ist wie in gezeigt.An implementation of the card electrode 2 is like in and shown. The three electrodes are on base plate 21 the card electrodes 2 set up flat electrodes of solid. In this implementation example, the three stripe-shaped electrodes are the counterelectrode from left to right 25 , the working electrode 24 , and the reference electrode 23 , The card electrode 2 can fit tight in the card slot 14 the thin-film flow cell plugged. After completely plugging in the card slot 14 , the surface of the card electrode 2 within the Mico Passage 11 is the working zone 22 , The three electrodes are distributed in the working zone 22 the flow field of the solution to be tested along. The contact pins 26 the three electrodes protrude from the Mirco passage 11 out. The assembly of the card electrode 2 and the thin-film flow cell 1 is like in shown.

Die Außenform der Dünnschicht-Durchflusszelle 1 wird normalerweise als Quader entworfen. Andere Form ist auch möglich wenn die innere Struktur geeignet für die Micro-Durchgang 11 usw. ist. Um die Kontrolle des inneren Fließens der Lösung während der Detektion wird in diesem Implementierungsbeispiel die dünnschichtflusszelle 1 mit transparentem Material gemacht. Nach konkretem Bedarf kann es auch nicht transparent sein.The outer shape of the thin-film flow cell 1 is usually designed as a cuboid. Other shape is also possible if the inner structure is suitable for the micro-passage 11 etc. is. In order to control the internal flow of the solution during detection, in this implementation example, the thin-film flow cell becomes 1 made with transparent material. It can not be transparent after specific needs.

In diesem Implementierungsbeispiel, wie in und gezeigt, hat das mittele Kavität des Micro-Durchgangs eine viereckige Form. Die beiden Enden sind halbkreisförmig. Der Micro-Durchgang dieses Gebrauchsmusters schränkt sich nicht nur an Sattelform. Auf Basis der Struktur der Dünnschichtzelle, kann der Micro-Durchgang als viereckig, Kreisförmig, Ellipsenförmig sein, inzwischen sind die Vierecke und Sattelform am meisten verwendet.In this implementation example, as in and As shown, the central cavity of the micro-passage has a quadrangular shape. The two ends are semicircular. The micro-passage of this utility model is not limited to saddle shape. Based on the structure of the thin-film cell, the micro-passage can be quadrangular, circular, elliptical, meanwhile, the quadrangles and saddle shape are the most widely used.

Die Eingangsleitung 12 und die Ausgangsleitung 13 verbinden jeweils die beiden Enden dessattelförmige Kavität des Micro-Durchgangs 11. Der Anschlussstelle der Leitungsöffnung ist tangential mit den Rand des Kavität verbindet. Die beiden Leitungen führen durch den Micro-Durchgang 11 nach Außen der Dünnschichtzelle und bilden auf der Außenwand die Öffnung, das aus den Zellewänden herausragt. Der innere Durchmesser der Leitungen ist kleiner gleich als die Dicke des Micro-Durchgangs. Die Anschlussstelle der Eingangsleitung und Ausgangsleitung mit dem Micro-Durchhang und die Öffnungsrichtung haben auch andere Auswahl. Normalerweise verbinden sich die Eingangsleitung und die Ausgangleitung mit den beiden Ende der Kavität in Längsrichtung der Mirco-Durchgangs, so dass die Lösung reibungslos über den ganzen Micro-Durchgans fließen. Die Öffnungsrichtung wird normalerweise in tangentialer Richtung oder normale Richtung der Rand des Kavität an der Anschlussstelle. Aber je nach dem Bedarf ist auch andere Richtung zu wählen.The input line 12 and the output line 13 connect each of the two ends of the saddle-shaped cavity of the micro-passage 11 , The connection point of the line opening is tangentially connected to the edge of the cavity. The two lines lead through the micro-passage 11 to the outside of the thin-film cell and form on the outer wall of the opening, which protrudes from the cell walls. The inner diameter of the lines is less than or equal to the thickness of the micro-passage. The connection point of the input line and output line with the micro-slack and the opening direction also have other choices. Typically, the inlet and outlet conduits connect to the two ends of the cavity longitudinally of the Mirco passageway, allowing the solution to flow smoothly throughout the entire micro passageway. The opening direction will normally be in the tangential or normal direction of the edge of the cavity at the junction. But depending on the need, there is another direction to choose.

Wenn die Kavität von dem Micro-Durchgang sattelförmig ist, die Eingangsleitung und die Ausgangsleitung jeweils an beiden Enden tangential mit dem Rand des inneren Kavität an der Anschlussstelle verbinden, fließt die zu testende Lösung im Micro-Durchgang reibungslos mit einer moderate Geschwindigkeit. Die Ionen der Schwermetalle in der Lösung hat eine größere Dicke der Expansionsschicht. Die Reaktionsmittle hat genug Zeit für die Anreicherung auf der Oberfläche der Elektroden. Es ist zur der Anreicherung auf der Arbeitselektrode. Deshalb die genannte Struktur des Micro-Durchgangs und der Leitungen ist eine bessere Implementierung des Inspektionsgeräts dieses Gebrauchsmusters. Folgende wird in Implementierungsbeispiel nur mit dem sattelförmigen Micro-Durchgang erklärt.When the cavity of the micro-passage is saddle-shaped, connecting the input and output lines tangentially at both ends to the edge of the inner cavity at the junction, the solution to be tested flows smoothly in the micro-passage at a moderate speed. The ions of the heavy metals in the solution have a larger thickness of the expansion layer. The reagent has enough time for accumulation on the surface of the electrodes. It is for enrichment on the working electrode. Therefore, the mentioned structure of the micro-passage and the leads is a better implementation of the inspection device of this utility model. The following is explained in implementation example only with the saddle-shaped micro-passage.

In diesem Implementierungsbeispiel befindet sich unter dem Micro-Durchgang 11 einen viereckigen dünnschichtigen Kartenschlitz 14, der nach Außenwand der Dünnschicht-Durchflusszelle 1 führt. Die Form und die Maße des Kartenschlitzes 14 entspricht die Kartenelektrode 2 in diesem Implementierungsbeispiel. Die Kartenelektrode 2 steckt sich eng in den Kartenschlitz 14. Die eingesteckte Kartenelektrode 2 ist beim Austauschen einfach auszuziehen. Wenn die Kartenelektrode völlig in den Kartenschlitz eingesteckt wird, befindet sich die Arbeitszone 22 komplette innerhalb des Micro-Durchgangs 11. Im Bereich der Arbeitszone sind drei Elektroden zu finden. Der Mirco-Durchgang 11 und die drei Elektrode bilden sich die Kernarbeitszone zur Inspektion der Ionen der Schwermetalle. Die Länge der Kartenelektrode 2 ist ein bisschen länger als die Tiefe des Kartenschlitzes 14. Nach dem Einstecken bleibt eine Seite der Kartenelektrode 2 außerhalb des Kartenschlitzes 14. Auf diese Seite befindet sich der Kontaktstift 26 der drei Elektrode, die als der elektrische Anschluss mit der elektro-chemische Arbeitsstation verwendet.In this implementation example is under the micro-pass 11 a square thin-layered card slot 14 , the outer wall of the thin-film flow cell 1 leads. The shape and dimensions of the card slot 14 corresponds to the card electrode 2 in this implementation example. The card electrode 2 fits tight in the card slot 14 , The inserted card electrode 2 is easy to remove when replacing. When the card electrode is fully inserted into the card slot, the working zone is located 22 complete within the micro-passage 11 , In the area of the working zone there are three electrodes. The Mirco passage 11 and the three electrodes form the core working zone for inspection of the Ions of heavy metals. The length of the card electrode 2 is a bit longer than the depth of the card slot 14 , After insertion remains one side of the card electrode 2 outside the card slot 14 , On this page is the contact pin 26 the three electrode used as the electrical connection with the electro-chemical workstation.

Im Detektionsgerät dieses Implementierungsbeispiels bilden sich die Kartenelektrode 2 und die Dünnschicht-Durchflusszelle 1 das gesamte Mikrofluidiksystem. Wenn man das tragbare Strömungsfeldartiges Detektionsgerät zur Detektion der Ionen der Schwermetalle das genannte Implementierungsbeispiel verwendet, der Ablauf mit ASV-Verfahren zur Detektion der Ionen der Schwermetalle ist:
Vorbereiten der zu testende Lösung: die Wismut Ionen (Bi³⁺) und die Säure Basislösung in der zu testenden Lösung zu ergänzen.In the detection apparatus of this implementation example, the card electrode is formed 2 and the thin-film flow cell 1 the entire microfluidic system. When using the portable flow field type heavy metal ion detection apparatus, the above implementation example, the ASV method for detecting heavy metal ions is as follows:
Prepare the solution to be tested: add the bismuth ion (Bi ³⁺ ) and the acid base solution in the solution to be tested.

Bilden des Detektionssystems: die Eingangsleitung 12 und Ausgangsleitung 12 der genannten Dünnschicht-Durchflusszelle jeweils mit dem Eingangsschlauch und dem Ausgangsschleich verbinden. Der Eingangsschlauch tauche sich in die zu testenden Lösung ein. Auf dem Eingangsschlauch wird eine Schlauchquetschpumpe installiert. Der Kontaktstift 26 der Kartenelektrode 2 verbindet sich mit dem Anschluss der elektro-chemische Arbeitsstation.Forming the detection system: the input line 12 and output line 12 connect the said thin-film flow cell with the inlet hose and the outlet creep. The inlet tube dips into the solution to be tested. A peristaltic pump is installed on the inlet hose. The contact pin 26 the card electrode 2 connects to the connection of the electro-chemical workstation.

Anreicherungsprozess: die elektro-chemische Arbeitsstation einstellen. Eine negative Spannung zwischen der Arbeitselektrode 24 und der Referenzelektrode 23 beibringen. Die Schlauchquetschpumpe einschalten und die zu testende Lösung durch Eingangsleitung 12 in den Micro-Durchgang 11 antreiben und die Vorelektrolyse beginnen. Die Abfalllösung durch den Ausgangsleitung 13 entlassen. Nach dem Ende der Vorelektrolyse, die Schlauchquetschpumpe auszuschalten und die zu testende Lösung still bleiben.Enrichment process: set the electrochemical workstation. A negative voltage between the working electrode 24 and the reference electrode 23 teach. Turn on the peristaltic pump and test the solution to be tested through input line 12 in the micro-passage 11 drive and start the pre-electrolysis. The waste solution through the outlet pipe 13 dismiss. After the end of pre-electrolysis, switch off the peristaltic pump and keep the solution to be tested stationary.

Strippenvorgang: auf die elektro-chemische Arbeitsstation einstellen, die Spannung zwischen der Arbeitselektrode 24 und der Referenzelektrode 23 von negative nach positive sannen. Das angereicherte Schwermetall auf der Arbeitselektrode wird wieder gestrippt.Stripping process: set to the electro-chemical workstation, the voltage between the working electrode 24 and the reference electrode 23 from negative to positive sans. The enriched heavy metal on the working electrode is stripped again.

Erfassung der Detektionsdaten: den Strom und das Potenzial der Arbeitselektrode im von der Arbeitselektrode 24 und der Gegenelektrode 25 gebildet Stromkreis protokolieren. Die Strippen Voltammetrie Kurve ist zu erhalten.Detection of detection data: the current and potential of the working electrode in the working electrode 24 and the counter electrode 25 formed circuit record. The stripping voltammetry curve is to be obtained.

Mit der Strippen Voltammetrie Kurve ist der Spitzenstrom ip zu erhalten. Im Vergleich mit dem Spitzenstrom der Standardlösung unter identischen Bedingungen bekommt man die Konzentration der zu testenden Lösung.With the stripping voltammetry curve, the peak current ip is obtained. In comparison with the peak flow of the standard solution under identical conditions, one gets the concentration of the solution to be tested.

Die Kartenelektrode 2, die mit Dünnschichtzelle 2 zusammen arbeitet, hat eine konventionelle Struktur wie in gezeigt: in der Arbeitszone 22 auf der Basisplatte 21 der Kartenelektrode 2 befinden sich drei Elektrode, von oben nach unten sind sie die Referenzelektrode 23, die Arbeitselektrode 24 und die Gegenelektrode 25, die ein reihenschaltungförmiges drei Elektroden System bilden. Während des Vorelektrolysevorgangs der ASV-Detektion, der Strom der Elektrolyse von der flachen Elektrode mit laminarer Strömung auf der Oberfläche ist:

The card electrode 2 that with thin-film cell 2 works together, has a conventional structure like in shown: in the work zone 22 on the base plate 21 the card electrode 2 There are three electrodes, from top to bottom they are the reference electrode 23 , the working electrode 24 and the counter electrode 25 , which form a series circuit-shaped three-electrode system. During the pre-electrolysis process of ASV detection, the flow of electrolysis from the laminar flow flat electrode on the surface is:

In diesem Formular, L ist das Abmaß der Elektrode parallel zur Richtung der laminaren Strömung; b ist das Abmaß der Elektrode senkrecht zur Richtung der laminaren Strömung; u ist die Fließgeschwindigkeit der Lösung; V ist die Viskosität der Lösung. Nach diesem Formular kann der Strom der Elektrolyse durch Erhöhung der Fließgeschwindigkeit und Vergrößerung der Fläche der Elektrode vergrößert werden. Es dient zur Erhöhung der Effizient der VorelektrolyseIn this form, L is the dimension of the electrode parallel to the direction of laminar flow; b is the dimension of the electrode perpendicular to the direction of laminar flow; u is the flow rate of the solution; V is the viscosity of the solution. According to this form, the flow of electrolysis can be increased by increasing the flow rate and increasing the area of the electrode. It serves to increase the efficiency of pre-electrolysis

Um eine viel effektiver Arbeitszone der drei Elektroden innerhalb des sattelförmigen Micro-Durchgangs zu erhalten wird die konventionellen Elektrode der Kartenelektrode 2 optimiert, wie in gezeigt wird. Erstens wird die Verteilung der Strömungsfelds innerhalb des Micro-Durchgangs 11 nach Theorie der Hydrokinetik und mit der Softwareberechnung simuliert. Der sattelförmige Micro-Durchgang 11 und die Verbindung mit der Leitung wie in gezeigtes Implementierungsbeispiel wird verwendet. Unter derselben Aussicht wie verteilt sich das gesamte Strömungsfelds innerhalb des Micro-Durchgangs 11 S-förmig, wie in gezeigt; Das S-förmige Strömungsfeld Z besitzt zwei ideale Zonen, die mit relativer stabiler Fließgeschwindigkeit. Der obere Teil der S-förmige neben der Öffnung der Eingangsleitung 12 hat die größte Fließgeschwindigkeit, es ist die erste ideale Zone Z1; Der untere Teil der S-förmige neben der Öffnung der Ausgangsleitung 13 hat die langsame und stabile Fließgeschwindigkeit, es ist die zweite ideale Zone Z2; Auf der Basis der Verteilung des oben genannte Strömungsfelds werden die drei Elektrode der Kartenelektrode 2 innerhalb der Arbeitszone 22 optimiert, so dass die Form sich das Strömungsfeld entlang verteilt. Die Strömungsfeldartiges Elektrode ist anderes als die konventionelle Elektrode. Mit dieser Elektrode können die Ionen der Schwermetalle detektiert werden. Es ist vorgesehen dass es einen längere Wirkungsdauer und eine ideale Stabilität gibt und es dient zur Erhöhung der Empfindlichkeit und Reproduzierbarkeit.To obtain a much more effective working zone of the three electrodes within the saddle-shaped micro-passage, the conventional electrode of the card electrode 2 optimized, as in will be shown. First, the distribution of the flow field within the micro-passage 11 according to the theory of hydrokinetics and simulated with the software calculation. The saddle-shaped micro-passage 11 and the connection with the line as in The implementation example shown is used. Under the same view as the entire flow field is distributed within the micro-passage 11 S-shaped, as in shown; The S-shaped flow field Z has two ideal zones, with relative stable flow velocity. The upper part of the S-shaped next to the opening of the input line 12 has the highest flow velocity, it is the first ideal zone Z1; The lower part of the S-shaped next to the opening of the output line 13 has the slow and stable flow velocity, it is the second ideal zone Z2; On the basis of the distribution of the above-mentioned flow field, the three electrodes of the card electrode become 2 within the work zone 22 optimized so that the shape is distributed along the flow field. The flow field type electrode is different from the conventional electrode. With this electrode, the ions of heavy metals can be detected. It is envisaged that there will be a longer duration of action and an ideal stability, and it serves to increase the sensitivity and reproducibility.

Um eine effektive Benutzung des Strömungsfelds kann der optimierte strömungsfeldartige Elektrode voll strömungsfeldartige sein, nämlich die Elektroden verteilen sich im ganzen S-förmigen Strömungsfelds einschließlich der ersten idealen Zone Z1 und der zweiten idealen Zone Z2. Gleichzeitig kann er optimierte strömungsfeldartige Elektrode halb strömungsfeldartige sein, nämlich die Elektroden verteilen sich im der ersten idealen Zone Z1 (erste Hälfte der S-förmigen Strömungsfelds, nämlich der obere Teil der S-förmigen) oder der zweiten idealen Zone Z2 (zweite Hälfte der S-förmigen Strömungsfelds, nämlich der untere Teil der S-förmigen). Auf Basis der Elektroden der Kartenelektrode in werden die Blockströmungsfeld Elektroden in bis gezeigt. Die Elektroden in der Abbildung verteilen sich in der obere Teil, der untere Teils und die gesamte S-förmige Zone. Die drei Elektroden der Kartenelektrode 2 werden in der Arbeitszone 22 in Reihenschaltung angeordnet, von oben nach unten in der Abbildung sind sie die Referenzelektrode 23, die Arbeitselektrode 24 und die Gegenelektrode 25. For effective use of the flow field, the optimized flow field type electrode may be fully flow field type, namely the electrodes are distributed throughout the S-shaped flow field including the first ideal zone Z1 and the second ideal zone Z2. At the same time, it can be half-flow field-like optimized flow field-like electrode, namely the electrodes are distributed in the first ideal zone Z1 (first half of the S-shaped flow field, namely the upper part of the S-shaped) or the second ideal zone Z2 (second half of the S - shaped flow field, namely the lower part of the S-shaped). Based on the electrodes of the card electrode in be the block flow field electrodes in to shown. The electrodes in the figure are distributed in the upper part, the lower part and the entire S-shaped zone. The three electrodes of the card electrode 2 be in the work zone 22 arranged in series, from top to bottom in the figure they are the reference electrode 23 , the working electrode 24 and the counter electrode 25 ,

Als ein anderes Implementierungsverfahren werden die auf Basis der Elektroden der Kartenelektrode 2 optimierte strömungsfeldartige Elektrode in Parallelschaltung angeordnet, wie in bis gezeigt. Die drei Elektroden der Kartenelektrode 2 werden in der Arbeitszone 22 in Parallelschaltung angeordnet, von links nach rechts in der Abbildung sind sie die Gegenelektrode 25, die Arbeitselektrode 24 und die Referenzelektrode 23.As another implementation method, those based on the electrodes of the card electrode 2 optimized flow field-like electrode arranged in parallel, as in to shown. The three electrodes of the card electrode 2 be in the work zone 22 arranged in parallel, from left to right in the figure they are the counter electrode 25 , the working electrode 24 and the reference electrode 23 ,

Mit den oben beschriebenen drei Elektroden mit optimierten Formen sind besserer Wirkungsdauer und ideale Stabilität zu erhalten, ohne die gesamte Fläche der Elektrode zu vergrößern. Es dient auch zur Erhöhung der Empfindlichkeit und Reproduzierbarkeit der Detektion.With the above-described three electrodes with optimized shapes, better duration of action and ideal stability can be obtained without increasing the entire area of the electrode. It also serves to increase the sensitivity and reproducibility of the detection.

Die genannte blockige oder Streifenförmige Elektrode hat immer Scharfkante und erzeugt die Spitzenwirkung. Je Schäfer der Kante desto stärker die physikalische Wirkung (wie z. B. Konzentration der elektrischen Ladung) erzeugt wird. Deshalb wird die schäfte Kante abgerundet wird um die Spitzenwirkung zu erzeugen. Außerdem mit der Berücksichtigung der Produktionskosten werden die Kante, die mit der elektrische Leitung verbindet, als glatte Kurve modifiziert, um die Distanz zu vermeiden und die Menge der Material der Elektroden zu sparen. Die Abgerundet strömungsfeldartige Elektroden werden wie in bis gezeigt, entspricht die Optimierung der Elektrode von bis , von bis .The aforementioned block or strip electrode always has sharp edges and produces the peak effect. Depending on the shepherd of the edge, the stronger the physical effect (such as concentration of the electrical charge) is generated. Therefore, the shank edge is rounded off to create the peak effect. In addition, considering the production cost, the edge connecting to the electric wire is modified as a smooth curve to avoid the distance and to save the amount of material of the electrodes. The rounded flow field-like electrodes are as in to shown, corresponds to the optimization of the electrode of to , from to ,

Die drei Elektrode auf der Kartenelektrode im diesem Gebrauchsmusters haben zwei Arbeitsstatus: unter dem Fließzustand während des Anreicherung wird eine Spannung zwischen der Arbeitselektrode und der Referenzelektrode für die Vorelektrolyse beigebracht; Während des Strippens der Lösung unter dem Ruhezustand, wird der Strom zwischen der Arbeitselektrode und der Gegenelektrode gemessen. Um die Effizienz der Anreicherung unter dem Fließzustand zu Erhöhung, ist die Vergrößerung der Fläche der Arbeitselektrode und der Referenzelektrode notwendig. Wenn der Gegenelektrode arbeitet bleibt die Lösung in Ruhezustand. Die Form und die Fläche sind unempfindlich. Auf Basis der ober genannte Optimierung der streifenartige Elektroden wird die Fläche der Arbeitselektrode und der Referenzelektrode vergrößert. Wie in bis gezeigt hat die Arbeitselektrode 24 und die Referenzelektrode 23 eine größere Bereite als die Gegenelektrode 26.The three electrodes on the card electrode in this utility model have two working states: under the flow state during the enrichment, a voltage is applied between the working electrode and the reference electrode for the pre-electrolysis; During stripping of the solution under the quiescent state, the current between the working electrode and the counter electrode is measured. In order to increase the efficiency of the enrichment under the flow state, it is necessary to increase the area of the working electrode and the reference electrode. When the counter electrode is working, the solution remains at rest. The shape and the surface are insensitive. On the basis of the above-mentioned optimization of the strip-like electrodes, the area of the working electrode and the reference electrode is increased. As in to has shown the working electrode 24 and the reference electrode 23 a larger ready than the counter electrode 26 ,

Die konventionelle Ionenselektive Elektrode hat Anwendungseinschränkung. Der Grund liegt darin dass flüssiger Bezugselektrolyt verwendet wird. Im Implementierungsbeispiel dieses Gebrauchsmusters werden rein flache Elektroden aus voll Feststoff verwendet. Es hast viele Vorteile wie z. B. weniger Anreicherungsdauer, hohe Geschwindigkeit des Spannungsscannen, automatische Kompensation iR, Verringerung der Einflüsse der Störionen. Die Probleme der konventionellen Ionenselektive Elektrode wie Untragbarkeit, keine Hochdruckbeständigkeit, keine Hochdruckbeständig sind zu überwinden.The conventional ion selective electrode has application limitation. The reason is that liquid reference electrolyte is used. In the implementation example of this utility model, purely flat solid solid electrodes are used. There are many advantages such as: B. less enrichment time, high speed of voltage scanning, automatic compensation iR, reducing the influence of the interfering ions. The problems of conventional ion-selective electrode such as unsustainability, no high pressure resistance, no high pressure resistant are overcome.

Das Siebdruckverfahren ist die Wichtigste Methode zur Erstellung der einmaligen elektro-chemische Sensorelektrode. Die Kartenelektrode in diesem Gebrauchsmuster wird mit Siebdruckverfahren produziert. Beim Siebdruck wird der Siebdruckraster als der Formkörper. Die Form und Abmaß der Sensorelektrode kann geändert werden. Die Miniaturisierung und Integrierung der Sensorelektrode sind einfach zu verwirklichen. Mit dem Siebdruckverfahren können die drei Elektroden auf den Basisplatte derselben Kartenelektrode. Die rein flache Elektrode aus Feststoff im diesem Implementierungsbeispiels dieses Gebrauchsmuster werden produziert.The screen printing process is the most important method for creating the unique electrochemical sensor electrode. The card electrode in this utility model is produced by screen printing. In screen printing, the screenprint grid is considered the molded body. The shape and dimension of the sensor electrode can be changed. The miniaturization and integration of the sensor electrode are easy to implement. With the screen printing process, the three electrodes on the base plate of the same card electrode. The purely flat solid electrode in this implementation example of this utility model is produced.

Nach die Anforderung an die Eigenschaften der drei Elektroden in AVS, kombinierte mit den Eigenschaften der Siebdrucken, werden die Materialien und die Strukturen aller Elektrode definiert:
Die Arbeitselektrode soll einen kleinen Wiederstand haben. Deshalb wird die untere Schichte Silber verwendet. Auf der Silberschichte wird es mit Kohlenstoff abgedeckt und es bildet dann eine offene Kohlenstoffschicht auf der Oberfläche der Arbeitselektrode; Die Referenzelektrode soll einen größeren Wiederstand haben. Sein elektrisches Potenzial soll stabil sein und unterteils sich in Arbeitszone und nicht Arbeitszone. Für die untere Schichte wird Silber verwendet. Zwischen Arbeitszone und nicht Arbeitszone gibt es einen Bruch mit gewissem Abstand. Die obere Schichte der Arbeitszone verwendet Silber- Silberchlorid verwendet, Der obere schichte der nicht Arbeitszone verwendet Kohlenstoff. Die Kohlenstoffschichte und die Silber-Silberchloridschichte kontaktiert mit einander. Durch die Einstellung der Abstand des Bruchs am Boden wird die Widerstand der Elektrode kontrolliert; Die Gegenelektrode soll einen kleinen Wiederstand haben. Seine Oberfläche muss stabil sein. Am Boden wird Silber verwendet. Für die obere Schichte wird Kohlenstoff verwendet. Am letzte wird die nicht Arbeitszone mit Isolierte Tinte abgedeckt. Nach den angeforderten Materialien der drei Elektroden wird das Drucken der Elektrode entworfen. Wie in gezeigt wird es auf die Basisplatte zuerst die leitende Silberschichte gedruckt, dann die Silber-Silberchloridschichte, die Kohlenstoffschichte, am letzten ist die Isolierungsschichte.After the requirement of the properties of the three electrodes in AVS, combined with the characteristics of screen printing, the materials and structures of all electrode are defined:
The working electrode should have a small resistance. Therefore, the lower layer of silver is used. It is covered with carbon on the silver layer and then forms an open carbon layer on the surface of the working electrode; The reference electrode should have a greater resistance. Its electrical potential should be stable and subdivided into work zone and not work zone. Silver is used for the lower layer. Between working zone and not working zone there is a break with some distance. The upper layer of the working zone uses silver-silver chloride used, the upper layer of non-working zone uses carbon. The carbon layer and the silver-silver chloride layer contact each other. By adjusting the distance of the fracture at the bottom, the resistance of the electrode is controlled; The counter electrode should have a small resistance. Its surface must be stable. Silver is used on the ground. Carbon is used for the upper layer. Lastly, the non-working area is covered with Insulated Ink. Following the requested materials of the three electrodes, the printing of the electrode is designed. As in it is shown printed on the base plate first, the conductive silver layer, then the silver-silver chloride layer, the carbon layer, the last is the insulation layer.

In der oben genannten technischen Lösung werden keine detaillierte Struktur und Eigenschaften beschrieben. Alle Implementierungsbeispiels wird schrittweise beschrieben. In jedem Implementierungsbeispiel werden die Unterschiede zu den anderen genau erklärt. Die anderen ähnlichen Teile sind auch in anderen zu sehen. Wenn es keine Konflikte zwischen den Implementierungsbeispielen gibt können sie frei kombiniert werden.In the above technical solution, no detailed structure and properties are described. All implementation examples will be described step by step. In each implementation example, the differences from the others are explained in detail. The other similar parts can also be seen in others. If there are no conflicts between the implementation examples, they can be freely combined.

In der Beschreibung des Gebrauchsmusters werden die Begriffe „oben”, „untern”, ”vorne”, „hinter” definierte Richtung- oder Positionsbeziehung beziehen sich die Anzeige in der Abbildung. Es dient zur Erleichterung der Beschreibung dieses Gebrauchsmusters, aber nicht für die die Anweise oder Hinweise mit bestimmter Richtung, Struktur oder Bedienung. Außerdem der Begriff ”erste”, ”zweite” ist nur für die Beschreibung, aber nicht für die Anweise oder Hinweise der relative Wichtigkeit.In the description of the utility model, the terms "top", "bottom", "front", "behind" defined directional or positional relationship refer to the display in the figure. It is to facilitate the description of this utility model, but not for the instructions or instructions with specific direction, structure or operation. In addition, the term "first", "second" is only for the description, but not for the instructions or indications of relative importance.

Die oben genannte Lösung ist nur eine vorzugsweise Ausführungsform. Hier wird es darauf hingewiesen, dass für die normalen Techniker/innen, ohne vom dem Prinzip des Gebrauchsmusters zu verlassen, kann man auch eine Reihe von Modifikationen und Variationen machen. Die Verbesserungen und Modifikationen muss auch im Schutzbereich dieses Gebrauchsmusters berücksichtigt werden.The above solution is only a preferred embodiment. It should be noted here that for ordinary technicians, without departing from the principle of utility model, one can also make a number of modifications and variations. The improvements and modifications must also be considered within the scope of protection of this utility model.

Claims

A portable device for the rapid detection of ions from the heavy metal, including a micro-passage ( 11 ) and three in the micro-passage ( 11 ), wherein the three electrodes are a working electrode ( 24 ), a counter electrode ( 25 ) and a reference electrode ( 23 ), characterized in that the Mirco passage ( 11 ) from a thin-layered cavity in the thin-film flow cell ( 1 ), in which the three electrodes are flat electrodes made of solid and on a base plate ( 21 ) of an electrode card ( 2 ), wherein the thin-film flow cell ( 1 ) on both sides of the Mirco Passage ( 22 ) with an input line ( 12 ) or an output line ( 13 ), wherein the thin-film flow cell ( 1 ) a card slot ( 14 wherein the card slot is located below the thin film cell and the card slot corresponds to the shape of the card type electrode; wherein the electrode card ( 2 ) tightly into the card slot ( 14 ) of the thin-film flow cell ( 1 ), in which the surface of the card electrodes has a working zone that the micro-passage ( 11 ), in which the three electrodes in the working zone ( 22 ) along the flow zone of the solution to be measured, wherein contact pins ( 26 ) of the three electrodes protrudes from the card slot.

The detection device according to claim 1, characterized in that the thin-layered cavity of the micro-passage ( 11 ) has a form of saddle that the input line ( 12 ) or the output line connects in the tangential direction with the end of the thin-film cell.

The detection device according to claim 2, characterized in that the working zone of the solution to be measured in the micro-passage ( 11 ) has an "S" shape in which the three electrodes in the working zone ( 22 ) along the S-shaped flow zone.

The detection device according to claim 3, characterized in that the three electrodes in the working zone ( 22 ) in the front half zone, in the rear half zone or in the whole zone of the "S" shaped working zone.

The detection device according to claim 4, characterized in that the three electrodes within the working zone ( 22 ) are arranged in series connection.

The detection device according to claim 4, characterized in that the three electrodes within the working zone ( 22 ) are arranged in parallel.

The detection device according to claim 3, characterized in that the edges of the electrodes are rounded.

The detection device according to one of claims 1 to 7, characterized in that the width of the working electrode ( 23 ) or the reference electrode is larger than that of the counter electrode ( 25 ).

The detection device according to one of claims 1 to 7, characterized in that the input line ( 12 ) or the output line ( 13 ) has a protruding conduit opening.

An electrode card ( 2 ) for use in a portable device according to any one of claims 1 to 9, for rapid detection of the heavy metal ions.