TWI678533B

TWI678533B - 含氯離子的濃度檢測方法

Info

Publication number: TWI678533B
Application number: TW107140081A
Authority: TW
Inventors: 陳昌佑; Chang Yu Chen; 許宗韋; Tsung Wei Hsu
Original assignee: 弘光科技大學; Hungkuang University.
Priority date: 2018-11-12
Filing date: 2018-11-12
Publication date: 2019-12-01
Also published as: TW202018289A

Abstract

一種濃度檢測方法，用以檢測目標含氯溶液中目標含氯離子之待測濃度。濃度檢測方法包含進行反應步驟以及進行處理步驟。於反應步驟中，將目標含氯溶液進行氧化還原反應。於處理步驟中，獲得氧化還原反應的目標循環伏安圖，計算目標循環伏安圖於第一電位和一第二電位間的一目標CV面積值，再將目標CV面積值帶入預先建立之線性回歸方程式以得到目標含氯離子之待測濃度。藉此，有利於快速檢測目標含氯溶液中目標含氯離子之待測濃度。

Description

含氯離子的濃度檢測方法

本發明是有關於一種濃度檢測方法，且特別是有關於一種用於檢測含氯溶液中含氯離子之濃度的濃度檢測方法。

含氯溶液廣泛存在於人類生活當中，例如，自來水廠以及游泳池使用氯氣消毒，當氯氣溶於水中會產生鹽酸及次氯酸，次氯酸在水中解離為氫離子及次氯酸根，其中次氯酸根具有強氧化力，能損害細菌的細胞膜而使細菌死亡，從而達到消毒的效果。又例如，一般家庭常使用漂白水或漂白粉作為清潔劑及消毒劑，漂白水及漂白粉的主要成分是次氯酸鹽，次氯酸鹽在水中會解離為金屬離子及次氯酸根，並利用次氯酸根具有強氧化力的原理來清潔、消毒。再例如，農業及工業廢水中常有氯鹽溶解其中，也導致農業及工業廢水中含有氯離子。

然而，水能載舟亦能覆舟，雖然次氯酸根因其強氧化力而被廣泛使用，但次氯酸根本身並不穩定，可能會形成氯氣而引起人體中毒反應，或者，當次氯酸根濃度過高，可能經接觸而造成眼部與皮膚的灼傷。氯鹽則因其高濃度具有腐蝕性，會妨礙作物生長，若飲用水中的氯鹽含量過高，可能造成人體腎臟負擔，對於心臟病及腎臟病患者特別不利。

目前欲檢測含氯溶液中次氯酸根濃度的方法為利用硫代硫酸鈉溶液來滴定混合了碘化鉀與醋酸的次氯酸溶液，當溶液顏色褪為極淡的黃色時，再加入澱粉指示劑，滴至透明無色，並回推其中次氯酸根濃度。而欲檢測含氯溶液中氯離子濃度的方法為使用硫酸或氫氧化鈉溶液、酚酞指示劑來調整氯鹽水樣的pH濃度，再加入鉻酸鉀指示劑，以硝酸銀滴定溶液滴定至帶桃紅色之黃色，並回推其中氯離子濃度。然而前述檢測含氯溶液中次氯酸根濃度或氯離子濃度的方法耗時且需特定的設備因而不具便利性。因此，如何快速地偵測含氯溶液中含氯離子之濃度，以監控含氯溶液之濃度，避免含氯溶液的濃度過高而帶來負面影響，乃刻不容緩的議題。

本發明之一目的是提供一種濃度檢測方法，藉此，有利於快速檢測含氯溶液中含氯離子之濃度，有利於監控含氯溶液之濃度，避免含氯溶液的濃度過高而帶來負面影響。

依據本發明之一實施方式，提供一種濃度檢測方法，用以檢測一目標含氯溶液中一目標含氯離子之一待測濃度。濃度檢測方法包含進行一反應步驟以及進行一處理步驟。進行反應步驟是使目標含氯溶液進行氧化還原反應。進行處理步驟包含獲得氧化還原反應的目標循環伏安圖、計算目標循環伏安圖於一第一電位和一第二電位間的目標CV面積值及將目標CV面積值帶入預先建立之一線性回歸方程式以得到目標含氯離子之濃度。

依據前述的濃度檢測方法，線性回歸方程式的建立方法可包含提供複數個參考含氯溶液，各參考含氯溶液具有參考含氯離子，且參考含氯離子與目標含氯離子相同，各參考含氯溶液之參考含氯離子具有一參考濃度，每一參考濃度不同且已知。建立各參考含氯溶液的參考循環伏安圖。計算各參考循環伏安圖於第一電位和第二電位間的參考CV面積值。對前述參考濃度與前述參考CV面積值進行線性回歸以獲得線性回歸方程式。

依據前述的濃度檢測方法，所述目標含氯離子可為過氯酸根(ClO₄ ^-)、氯酸根(ClO₃ ^-)、亞氯酸根(ClO₂ ^-)、次氯酸根(ClO^-)或氯離子(Cl^-)。

依據前述的濃度檢測方法，當目標含氯離子為次氯酸根時，第一電位可為-0.6V，且第二電位可為-1.8V。

依據前述的濃度檢測方法，當目標含氯離子為氯離子時，第一電位可為-1.4V，且第二電位可為-1.96V。

依據前述的濃度檢測方法，反應步驟可於三電極系統中進行。三電極系統可包含一工作電極、一輔助電極及一參考電極，工作電極、輔助電極及參考電極電性連接，以令工作電極、輔助電極及參考電極與含氯溶液接觸並在供電條件下產生氧化還原反應。工作電極的材質可為銀。

依據前述的濃度檢測方法，其中反應步驟和處理步驟係依序執行，且反應步驟至處理步驟的總反應時間為30秒至60秒。

依據前述的濃度檢測方法，目標含氯離子之待測濃度可顯示於一使用者介面。

藉此，本發明之濃度檢測方法利用電化學反應，可快速呈現電壓及電流變化以推估目標含氯溶液中的目標含氯離子的待測濃度，是以具有準確且快速檢測的優點。且檢測所需的目標含氯溶液的體積量低，可減少二次汙染。此外，所搭配任何電化學系統設備，例如三電極系統，其具有體積輕巧和易於攜帶的優點，以提供監控目標含氯溶液中含氯離子濃度的便利性。

100‧‧‧濃度檢測裝置

110‧‧‧反應單元

111‧‧‧工作電極

230‧‧‧使用者介面

600‧‧‧濃度檢測方法

610、620‧‧‧步驟

112‧‧‧輔助電極

113‧‧‧參考電極

114‧‧‧電源

115‧‧‧目標含氯溶液

120‧‧‧處理單元

121‧‧‧運算部

122‧‧‧儲存部

130‧‧‧使用者介面

131‧‧‧螢幕

132‧‧‧鍵盤

133‧‧‧滑鼠

200‧‧‧濃度檢測裝置

210‧‧‧反應單元

211‧‧‧反應部

220‧‧‧主機

621、622、623‧‧‧步驟

800‧‧‧線性回歸方程式的建立方法

810、820、830、840‧‧‧步驟

C‧‧‧曲線

C1、C2‧‧‧交點

A‧‧‧目標CV面積

L1‧‧‧線段

Va‧‧‧第一電位

Vb‧‧‧第二電位

X1、X2、X3、X4、X5‧‧‧參考濃度

A1、A2、A3、A4、A5‧‧‧參考CV面積值

m‧‧‧線性回歸方程式的斜率

b‧‧‧線性回歸方程式的截距

為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下：第1圖繪示一濃度檢測裝置的方塊圖；第2圖繪示第1圖之濃度檢測裝置的示意圖；第3圖繪示第1圖之濃度檢測裝置所得到之循環伏安圖的示意圖；第4圖繪示第1圖之濃度檢測裝置所得到之線性回歸方程式的示意圖；第5圖繪示依照本發明另一濃度檢測裝置的示意圖；第6圖繪示依照本發明一實施方式的濃度檢測方法的步驟流程圖；第7圖繪示第6圖實施方式中步驟620的步驟流程圖；第8圖繪示依照本發明另一實施方式的線性回歸方程式的建立方法的步驟流程圖；第9圖繪示實施例1中含有次氯酸根之次氯酸溶液的循環伏安圖；第10圖繪示實施例1的線性回歸方程式；第11圖繪示實施例2中含有氯離子之氯化鈉溶液的循環伏安圖；以及第12圖繪示實施例2的線性回歸方程式。

<濃度檢測裝置>

第1圖繪示一濃度檢測裝置100的方塊圖，第2圖繪示第1圖之濃度檢測裝置100的示意圖。第1圖及第2圖中，濃度檢測裝置100用以檢測目標含氯溶液115中目標含氯離子之濃度。濃度檢測裝置100包含反應單元110以及處理單元120，反應單元110用以與目標含氯溶液115進行一氧化還原反應，處理單元120與反應單元110連接，處理單元120用以獲得氧化還原反應的目標循環伏安圖(圖未示)，計算目標循環伏安圖於一第一電位和一第二電位間的目標CV面積值，並將目標CV面積值帶入預先建立之一線性回歸方程式以得到目標含氯溶液115中目標含氯離子之濃度。

藉由濃度檢測裝置100，有利於快速檢測目標含氯溶液115中目標含氯離子之濃度，有利於監控目標含氯溶液115之濃度，避免目標含氯溶液115的濃度過高而帶來負面影響。

前述「目標含氯溶液115」是指包含有目標含氯離子的溶液，目標含氯離子可為但不限於過氯酸根(ClO₄ ^-)、氯酸根(ClO₃ ^-)、亞氯酸根(ClO₂ ^-)、次氯酸根(ClO^-)或氯離子(Cl^-)。例如，自來水與游泳池使用氯氣消毒，當氯氣溶於水中會產生鹽酸及次氯酸，鹽酸在水中解離為氫離子及氯離子，次氯酸在水中解離為氫離子及次氯酸根，因此，經氯氣消毒過的自來水或游泳池的水為目標含氯溶液115的一種。又例如，農業廢水及工業廢水中常有氯鹽溶解其中，氯鹽在水中會解離為金屬離子及氯離子，因此，農業廢水或工業廢水也是目標含氯溶液115的一種。

以下將針對濃度檢測裝置100進行詳細說明。

反應單元110可為三電極系統，三電極系統包含工作電極(working electrode)111、輔助電極(counter electrode)112、參考電極(reference electrode)113，工作電極111、輔助電極112及參考電極113電性連接，以令工作電極111、輔助電極112及參考電極113與目標含氯溶液115接觸並在供電條件下產生氧化還原反應。在本實施方式中，反應單元110更包含電源114，電源114與工作電極 111、輔助電極112及參考電極113電性連接，電源114用以提供氧化還原反應所需要的電力。工作電極111的材質可為但不限於銀，輔助電極112的材質可為但不限於銀，參考電極113的材質可為但不限於氯化銀，關於工作電極111、輔助電極112及參考電極113的材質可依據含氯離子的種類相應調整，即考慮工作電極111、輔助電極112、參考電極113及含氯離子的氧化還原電位，以令電源114在提供電力的情況下可產生氧化還原反應。除了提供電力，電源114可包含其他功能，例如可量測三電極系統的電壓、電流以獲得繪製循環伏安圖所需的資訊。較佳地，工作電極的材質為銀，可使進行氧化還原反應時，目標含氯溶液115中的目標含氯離子與銀反應產生氯化銀。電源114可為但不限於市售的電化學分析儀或電化學工作站，例如，電源114可為金時速(JSS)所生產之型號為CS350的儀器，或者電源114可為剛瑞(Gamry)所生產之型號為Reference 600的儀器。

處理單元120可包含運算部121以及儲存部122，運算部121用以提供計算功能，儲存部122用以提供儲存功能。例如處理單元120可為但不限於電腦主機，運算部121可為但不限於電腦的中央處理器(Central Processing Unit，CPU)，儲存部122可為但不限於電腦的暫儲存記憶體(RAM)、唯讀儲存記憶體(ROM)。

濃度檢測裝置100可包含使用者介面130，使用者介面130可用以顯示量測結果，即可用以顯示目標含氯溶液115中目標含氯離子之濃度。此外，使用者介面130可供使用者輸入指令，例如，可輸入指令讓處理單元120將反應單元110得到的資訊繪製成循環伏安圖，或者，可輸入指令選擇第一電位和第二電位，來決定計算面積的範圍。使用者介面130可包含螢幕131、鍵盤132及滑鼠133，螢幕131、鍵盤132及滑鼠133與處理單元120連接，當螢幕131為觸碰式螢幕時，使用者介面130可僅包含螢幕131。第2圖中，螢幕131、鍵盤132及滑鼠133與處理單元120的連接方式為有線連接，然而，在其他實施方式可使用無線連接。

在使用濃度檢測裝置100時，反應單元110中關於電化學反應如電壓、電流等資訊傳送至處理單元120，處理單元120中的運算部121依據前述資訊繪製出循環伏安圖，運算部121進一步計算目標循環伏安圖於第一電位和第二電位間的目標CV面積值，並將目標CV面積值帶入一運算式以計算出目標含氯離子之濃度，運算式可預先儲存在儲存部122，目標含氯離子之濃度的計算結果可顯示在螢幕131。

配合參照第3圖，其繪示第1圖之濃度檢測裝置100所得到之目標循環伏安圖的示意圖。第3圖是為了說明目標CV面積值的計算方式，因此，第3圖中僅為完整的目標循環伏安圖的一部分，且為示意圖而非實際量測結果。第3圖中，縱座標為電流，橫座標為電壓，電流與電壓的單位可依據實驗條件彈性調整，例如電流單位可為安培(A)，電壓單位可為毫伏特(mV)。曲線C為完整循環伏安曲線(圖未示)的一部分，第一電位Va和第二電位Vb間所包圍的相對面積為目標CV面積A，範圍如第3圖中斜線表示的區域。具體來說，第一電位Va與曲線C的交點為C1，第二電位Vb與曲線C的交點為C2，將C1即C2連線可得到線段L1，線段L1與曲線C包圍的區域即為目標CV面積A，目標CV面積A的大小可利用積分求得一目標CV面積值。具體來說，目標CV面積值可透過安裝於處理單元120的軟體計算得到，可使用的軟體包含但不限於maple等計算軟體。

配合參照第4圖，其繪示第1圖之濃度檢測裝置100所得到之線性回歸方程式的示意圖。在檢測目標含氯溶液115中目標含氯離子之濃度前，需先建立濃度與目標CV面積值相關的運算式，如此，將目標CV面積值帶入運算式中，就可以計算出相應的濃度。濃度與目標CV面積值相關的運算式可為一線性回歸方程式，且為對濃度與目標CV面積值進行線性回歸所獲得的線性回歸方程式。具體來說，建立線性回歸方程式包含提供複數個參考含氯溶液，各參考含氯溶液具有參考含氯離子，且參考含氯離子與目標含氯離子相同，各參考含氯溶液之參考含氯離子具有一參考濃度，每一參考濃度不同且已知。建立各參考含氯溶液的參考循環伏安圖。計算各參考循環伏安圖於第一電位和第二電位間的參考CV面積值。關於參考CV面積值的計算方式可參照目標CV面積值的計算方式。最後對所述參考濃度與所述參考CV面積值進行線性回歸以獲得線性回歸方程式。

更具體舉例來說，假設待測的目標含氯離子為次氯酸根時，可以次氯酸鈉溶液作為參考含氯溶液，以建立線性回歸方程式。先調配五種具有不同參考濃度的次氯酸根的次氯酸鈉溶液，分別為參考濃度X1、參考濃度X2、參考濃度X3、參考濃度X4及參考濃度X5，求出前述五種次氯酸鈉溶液於第一電位Va和第二電位Vb間的參考CV面積值，分別為參考CV面積值A1、參考CV面積值A2、參考CV面積值A3、參考CV面積值A4及參考CV面積值A5，如第4圖所示，以參考CV面積值為縱軸(y軸)，參考濃度為橫軸(x軸)，前述次氯酸鈉溶液可表示為座標分別為(X1,A1)、(X2,A2)、(X3,A3)、(X4,A4)、(X5,A5)的五個點，對前述五個點進行線性回歸可得到線性回歸方程式y=mx+b，其中y代表參考CV面積值、x代表濃度、m為線性回歸方程式的斜率、b為線性回歸方程式的截距，m及b為計算出的已知數字，因此線性回歸方程式y=mx+b為參考CV面積值與濃度的關係式。將待測濃度之目標含氯溶液115於前段計算之目標CV面積值帶入線性回歸方程式y=mx+b中的y，可計算出其所對應的濃度x。濃度的單位可依據實驗條件彈性調整，例如濃度單位可為mg/L。此處是利用含有五種不同濃度的次氯酸根的次氯酸鈉溶液進行線性回歸，但本發明不以此為限，可依實際需求調整數據的數量，一般數據的數量越多，線性回歸方程式越具代表性。

前述第一電位和第二電位，可依據目標含氯離子選擇有利於對濃度與目標CV面積值進行線性回歸的範圍，即可使線性回歸方程式的判斷係數(Coefficient of Determination)R²越接近1越好。例如，第一電位和第二電位的電壓區間範圍可使線性回歸方程式的判斷係數R²大於或等於0.9且小於或等於1。較佳地，線性回歸方程式的判斷係數R²大於或等於0.95且小於或等於1。進一步的說，當目標含氯離子為次氯酸根時，第一電位可為-0.6V，且第二電位可為-1.8V。當目標含氯離子為氯離子時，第一電位可為-1.4V，且第二電位可為-1.96V。

換句話說，濃度檢測裝置100，可預先針對常用的目標含氯離子建立濃度與目標CV面積值的線性回歸方程式，並將含有不同目標含氯離子的目標含氯溶液115的線性回歸方程式儲存在處理單元120的儲存部122中。當要量測待測之目標含氯離子的濃度時，僅需透過處理單元120計算出含有待測之目標含氯離子之目標含氯溶液115於第一電位和第二電位間的目標CV面積值，再將目標CV面積值帶入預先建立並儲存於處理單元120的線性回歸方程式，就可得到待測之目標含氯離子的濃度。另外，量測時所使用的第一電位和第二電位，應與建立線性回歸方程式所使用的第一電位和第二電位一致，以減少變因，維持實驗結果的準確性。由於線性回歸方程式係預先建立，因此量測時僅需將待測之目標含氯溶液115放入反應單元110使之產生氧化還原反應，之後即可透過處理單元120計算出結果，因此本發明的濃度檢測裝置100有利於快速檢測目標含氯溶液115中目標含氯離子之濃度。

另外，第2圖中，反應單元110、處理單元120以及使用者介面130是透過有線連接，然而，本發明不以此為限，反應單元110、處理單元120以及使用者介面130間的連接可為無線連接，例如無線連接可依據但不限於IEEE 802.11協定。

第5圖繪示另一濃度檢測裝置200的示意圖。濃度檢測裝置200包含反應單元210以及主機220，主機220包含處理單元(圖未繪示)以及使用者介面230，處理單元設置於主機220的內部，使用者介面230為觸碰式螢幕。反應單元210用以與目標含氯溶液(圖未繪示)進行一氧化還原反應。處理單元與反應單元210連接(圖未繪示)，處理單元用以獲得氧化還原反應的目標循環伏安圖(圖未繪示)，計算目標循環伏安圖於第一電位和第二電位間的CV面積值，並將CV面積值帶入預先建立之線性回歸方程式以得到目標含氯離子之濃度。目標循環伏安圖及所量測到之到目標含氯離子之濃度可顯示於使用者介面230，另外，使用者可透過使用者介面230輸入指令，例如，可輸入指令來選擇第一電位和第二電位，或者可輸入指令選擇目標含氯離子種類所對應的線性回歸方程式。依據本發明一實施例，反應單元210可為網版印刷的三電極系統，進行量測時，僅需將待測之目標含氯溶液滴到反應部211即可。藉此，本發明具有體積輕巧、易於攜帶的優點，此外，檢測所需的水樣量低(即所需之目標含氯溶液的體積)，可減少二次汙染。關於濃度檢測裝置200的其他細節，如三電極系統、面積的計算方式、線性回歸方程式的建立方式可參照第1圖至第4圖的說明，在此不另贅述。

<濃度檢測方法>

第6圖繪示依照本發明一實施方式的濃度檢測方法600的步驟流程圖。第6圖中，濃度檢測方法600用以檢測目標含氯溶液中目標含氯離子之待測濃度。濃度檢測方法600包含步驟610以及步驟620。

步驟610是進行一反應步驟，係使目標含氯溶液進行一氧化還原反應。反應步驟可於第1圖及第2圖的反應單元110或第5圖的反應單元210進行，具體來說，反應步驟可於三電極系統中進行，關於三電極系統可參照上文，在此不另贅述。

步驟620是進行一處理步驟。反應步驟可透過第1圖及第2圖的處理單元120或第5圖的處理單元進行。配合參照第7圖，其繪示第6圖實施方式中步驟620的步驟流程圖。步驟620包含步驟621、步驟622以及步驟623。

步驟621是獲得氧化還原反應的目標循環伏安圖。

步驟622是計算目標循環伏安圖於第一電位和第二電位間的目標CV面積值，細節可參照第3圖的相關說明，在此不另贅述。

步驟623是將目標CV面積值帶入預先建立之線性回歸方程式以得到目標含氯離子之待測濃度。在檢測目標含氯離子之待測濃度前，需先建立濃度與目標CV面積值相關的運算式，如此，將目標CV面積值帶入運算式中，就可以計算出目標含氯離子相應的濃度。濃度與目標CV面積值相關的運算式可為一線性回歸方程式，且為對濃度與目標CV面積值進行線性回歸所獲得的線性回歸方程式。

第8圖繪示依照本發明再一實施方式的線性回歸方程式的建立方法800的步驟流程圖。線性回歸方程式的建立方法800包含步驟810、步驟820、步驟830以及步驟840。

步驟810是提供複數個參考含氯溶液，各參考含氯溶液具有參考含氯離子，且參考含氯離子與目標含氯離子相同，各參考含氯溶液之參考含氯離子具有一參考濃度，每一參考濃度不同且已知。

步驟820是建立各參考含氯溶液的參考循環伏安圖。

步驟830是計算各參考循環伏安圖於第一電位和第二電位間的參考CV面積值，關於參考CV面積值的計算方法可參照第3圖的相關說明，在此不另贅述。

步驟840是對前述參考濃度與前述參考CV面積值進行線性回歸以獲得線性回歸方程式。關於如何參考濃度與參考CV面積值進行線性回歸以獲得線性回歸方程式可參照第4圖的相關說明，在此不另贅述。

藉此，使用本發明之濃度檢測方法600，當要量測目標含氯離子的待測濃度時，僅需透過處理步驟計算出待測之目標含氯溶液的目標循環伏安圖於第一電位和第二電位間的目標CV面積值，再將目標CV面積值帶入預先建立的線性回歸方程式，就可得到待測之目標含氯離子的濃度。因此本發明的濃度檢測方法600有利於快速檢測目標含氯離子之濃度。

<實施例1>

於實施例1中欲檢測目標含氯離子為次氯酸根。試驗上先架設如第2圖的濃度檢測裝置200。並以次氯酸溶液作為參考含氯溶液以建立次氯酸根之濃度與CV面積值的線性回歸方程式。提供五個含有不同濃度次氯酸根的次氯酸溶液作為參考含氯溶液，每個參考含氯溶液中的次氯酸根濃度不同，如表一所示，並分別利用濃度檢測裝置200建立各參考含氯溶液的參考循環伏安圖，並計算出各參考含氯溶液的參考循環伏安圖於第一電位和第二電位的參考CV面積值，計算結果紀錄於表一。

配合參照第9圖及第10圖，第9圖繪示實施例1中含有次氯酸根之次氯酸溶液的循環伏安圖，第10圖繪示實施例1的線性回歸方程式。由第9圖可看出實施例1選取的第一電位為-0.6V，第二電位為-1.8V。每一濃度之參考含氯溶液的循環伏安圖也是選取相同的第一電位和第二電位計算參考CV面積值，在此不一一列出。之後，以表一的五個數據進行線性回歸，可得到第10圖，由第10圖可知線性回歸的線性回歸方程式為y=0.000x-5E-07，決定係數R²=0.994，其中y為次氯酸溶液之循環伏安圖的CV面積值，x為次氯酸根的濃度，單位為mg/L。可將線性回歸方程式用文字改寫如下：次氯酸根濃度(mg/L)=(面積+5×10^-7)/10^-4。由第10圖所顯示的決定係數R²為0.994，可知於第一電位和第二電位間所計算而得的CV面積值與次氯酸根濃度具有良好的線性關係，是以本發明之濃度檢測方法可以準確檢測目標含氯溶液中次氯酸根的待測濃度。所欲檢測的目標含氯溶液可為但不限於自來水，例如泳池中的自來水，以確定該泳池的水質餘氯量是否符合相關規定。此外，欲檢測的目標含氯溶液中次氯酸根濃度時，由反應步驟至處理步驟的總反應時間為30秒至60秒。較佳地，由反應步驟至處理步驟的總反應時間為45秒。

<實施例2>

於實施例2中欲檢測目標含氯離子為氯離子。試驗上架設如第2圖的濃度檢測裝置200。並以氯化鈉溶液作為參考含氯溶液以建立氯離子之濃度與CV面積值的線性回歸方程式。氯化鈉為氯鹽的一種，提供五個含有不同濃度氯離子的氯化鈉溶液作為參考含氯溶液，每個參考含氯溶液中的氯離子濃度不同，如表二所示，並分別利用濃度檢測裝置200建立各參考含氯溶液的參考循環伏安圖，並計算出各參考含氯溶液的參考循環伏安圖於第一電位和第二電位間的參考CV面積值，計算結果紀錄於表二。

配合參照第11圖及第12圖，第11圖繪示實施例2中含有氯離子之氯化鈉溶液的循環伏安圖，第12圖繪示實施例2的線性回歸方程式。由第11圖可看出實施例2選取的第一電位為-1.4V，第二電位為-1.96V。每一濃度之參考含氯溶液的循環伏安圖也是選取相同的第一電位和第二電位計算參考CV面積值，在此不一一列出。之後，以表二的五個數據進行線性回歸，可得到第12圖，由第12圖可知線性回歸的線性回歸方程式為y=2E-08x-2E-07，決定係數R²=0.999，其中y為氯化鈉溶液之循環伏安圖的CV面積值，x為氯離子的濃度，單位為mg/L。可將線性回歸方程式以文字改寫如下：氯離子濃度(mg/L)=(面積+2×10^-7)/2×10^-8。此外，由第12圖所顯示的決定係數R²為0.999，可知於第一電位和第二電位間所計算而得的CV面積值與氯離子濃度具有良好的線性關係，是以本發明之濃度檢測方法可以準確檢測目標含氯溶液中氯離子的待測濃度。所欲檢測的目標含氯溶液可為但不限於自來水、農業廢水或工業廢水，以利於進行水質的監測。此外，欲檢測的目標含氯溶液中氯離子濃度時，由反應步驟至處理步驟的總反應時間為30秒至60秒。較佳地，由反應步驟至處理步驟的總反應時間為45秒。

綜上所述，本發明之濃度檢測方法利用電化學反應，藉由目標循環伏安圖中於特定的第一電位和第二電位間經計算後的目標CV面積值與目標含氯離子濃度的關係，可以準確且快速檢測目標含氯溶液中目標含氯離子的待測濃度，整體分析時間更可壓縮至60秒以內。且檢測所需的目標含氯溶液的體積量低，可減少二次汙染。此外，本發明之濃度檢測方法可搭配任何電化學系統設備，例如三電極系統，其具有體積輕巧和易於攜帶的優點，以提供監控目標含氯溶液中目標含氯離子濃度的便利性。

雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作各種的更動與潤飾，因此本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

Claims

一種濃度檢測方法，用以檢測一目標含氯溶液中一目標含氯離子之一待測濃度，該濃度檢測方法包含：進行一反應步驟，係使該目標含氯溶液進行一氧化還原反應；以及進行一處理步驟，包含：獲得該氧化還原反應的一目標循環伏安圖；計算該目標循環伏安圖於一第一電位和一第二電位間的一目標CV面積值；及將該目標CV面積值帶入預先建立之一線性回歸方程式以得到該目標含氯離子之該待測濃度；其中該目標含氯離子為過氯酸根(ClO₄ ^-)、氯酸根(ClO₃ ^-)、亞氯酸根(ClO₂ ^-)、次氯酸根(ClO^-)或氯離子(Cl^-)；其中當該目標含氯離子為次氯酸根時，該第一電位為-0.6V，且該第二電位為-1.8V；當該目標含氯離子為氯離子時，該第一電位為-1.4V，且該第二電位為-1.96V。
如申請專利範圍第1項所述的濃度檢測方法，其中該線性回歸方程式的建立方法包含：提供複數個參考含氯溶液，各該參考含氯溶液具有一參考含氯離子，且該參考含氯離子與該目標含氯離子相同，各該參考含氯溶液之該參考含氯離子具有一參考濃度，該些參考濃度不同且已知；建立各該參考含氯溶液的一參考循環伏安圖；計算各該參考循環伏安圖於該第一電位和該第二電位間的一參考CV面積值；以及對該些參考濃度與該些參考CV面積值進行線性回歸以獲得該線性回歸方程式。
如申請專利範圍第1項所述的濃度檢測方法，其中該反應步驟係於一三電極系統中進行。
如申請專利範圍第3項所述的濃度檢測方法，其中該三電極系統包含一工作電極、一輔助電極及一參考電極，該工作電極、該輔助電極及該參考電極電性連接，以令該工作電極、該輔助電極及該參考電極與該含氯溶液接觸並在供電條件下產生該氧化還原反應。
如申請專利範圍第4項所述的濃度檢測方法，其中該工作電極的材質為銀。
如申請專利範圍第1項所述的濃度檢測方法，其中該反應步驟和該處理步驟係依序執行，且該反應步驟至該處理步驟的總反應時間為30秒至60秒。
如申請專利範圍第1項所述的濃度檢測方法，其中該目標含氯離子之該待測濃度顯示於一使用者介面。