專利名稱：一種pH選擇性微電極及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種微電極及其制備，特別是一種pH選擇性微電極及其制 備方法。
背景技術(shù)：
嚴重的環(huán)境污染使得污水處理日益受到重視，脫氮作為污水處理的一個 重要環(huán)節(jié)，而pH對硝化反硝化有著重要影響，所以脫氮機理探討和工藝優(yōu) 化都離不開pH的測定。長久以來，由于缺乏合適的工具，人們對微觀領(lǐng)域 的pH測定都停留在宏觀基礎(chǔ)上，對微觀區(qū)域內(nèi)pH的變化的研究缺乏相應(yīng) 的測試手段。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷或不足，本發(fā)明的目的在于，提供一種 pH選擇性微電極及其制作方法，本發(fā)明制作的pH選擇性微電極適用于測 定活性污泥或生物膜內(nèi)部微觀區(qū)域內(nèi)pH變化。
為了實現(xiàn)上述任務(wù)，本發(fā)明采取如下的技術(shù)解決方案
一種pH選擇性微電極，包括一個錐形玻璃套管，其特征在于，在錐形 玻璃套管的腔內(nèi)填充有膜后電解液，錐形玻璃套管的尖端部注有氫離子選擇 性液膜，錐形玻璃套管內(nèi)安裝有Ag/AgCl絲，在錐形玻璃套管的口部用環(huán) 氧樹脂固定Ag/AgCl絲和密封錐形玻璃套管。
上述pH微電極的制備方法，其特征在于，包括下列步驟
(1)拉制錐形玻璃套管將玻璃管固定在加熱線圈的中間位置，加熱
使其自由落下，再將玻璃管的尖端朝上，固定在夾子上，再次加熱使其尖端 部的直徑在所要求的范圍內(nèi)。(2) 硅烷化在通風櫥中將拉制好的錐形玻璃套管的尖端浸入硅烷劑
中30min，然后放在玻璃容器中并置于箱式電阻爐中烘烤lh，使得殘留在錐 形玻璃套管上的硅烷劑揮發(fā)完全。
(3) 注入膜后電解液將膜后電解液經(jīng)0.45toi微孔濾膜過濾后用lmL 注射器將其分別注入經(jīng)硅垸化的錐形玻璃套管內(nèi)，并在錐形玻璃套管的后端 加壓，使電解液充滿至錐形玻璃套管的尖端部，以排出其中的氣體；
(4) 吸入氫離子選擇性液膜在雙目顯微鏡下，用注射器將氫離子選 擇性液膜吸入錐形玻璃套管的尖端，吸入的長度為5mm;
(5) 將Ag/AgCl絲插入膜后電解液中直至接近錐形玻璃套管的尖端部， 然后用環(huán)氧樹脂在錐形玻璃套管的管口固定Ag/AgCl絲和密封錐形玻璃套 管，并使Ag/AgCl絲一端露出錐形玻璃套管。
本發(fā)明的pH選擇性微電極，為測定微觀區(qū)域的pH變化提供了一個有 效的工具，該pH選擇性微電極體積小、尖端極細，能夠?qū)崿F(xiàn)在線、原位、 非破壞性的測定，可以用于研究水體中各種污泥、沉淀物內(nèi)部微觀區(qū)域中氫 離子濃度，以及污水生物處理過程中，活性污泥或生物膜內(nèi)部微元區(qū)域中氫 離子的濃度變化情況，從而進一步優(yōu)化處理工藝。


圖1為pH選擇性微電極的結(jié)構(gòu)示意圖，其中的標號分別為1、錐形 玻璃套管；2、膜后電解液；3、 Ag/AgCl絲；4、環(huán)氧樹脂；5、氫離子選擇 性液膜；
圖2為pH選擇性微電極的測定線性響應(yīng)范圍圖。 以下結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步的詳細說明。
具體實施例方式
參見圖1，本發(fā)明的pH選擇性微電極，包括一個錐形外部套管1，在 此玻璃管內(nèi)安裝有Ag/AgCl絲3，錐形外部套管1的尖端部注有氫離子選擇性液膜5，錐形外部套管l的腔內(nèi)填充有膜后電解液2;用環(huán)氧樹脂4固定 Ag/AgCl絲和外部玻璃套管。
錐形外部套管1為單層管，且制成尖端長度為1 10pm。
膜后電解液2由0.04mol/L的KH2PO4、0.023mol/L的NaOH、0.015mol/L 的NaCl組成(pH調(diào)到7)。
該pH選擇性微電極，線性響應(yīng)范圍為pH=4~10，斜率為-59.945mV/pH。 電極響應(yīng)時間短， 一般小于5s，體積小、制作簡單、價格低廉。
pH選擇性微電極的制備方法，包括下列步驟
(1) 拉制錐形玻璃套管l:將玻璃管固定在加熱線圈的中間位置，加熱 使其自由落下，再將玻璃管的尖端朝上，固定在夾子上，再次加熱使其尖端 直徑在所要求的范圍內(nèi)。
(2) 硅烷化在通風櫥中將拉制好的錐形玻璃套管的尖端浸入硅烷劑
中30min，然后放在玻璃容器中并置于箱式電阻爐中烘烤lh,使得殘留在玻 錐形玻璃套管上的硅垸劑揮發(fā)完全。
(3 )注入膜后電解液:將膜后電解液2經(jīng)0.45toi微孔濾膜過濾后用lmL 注射器將其分別注入經(jīng)硅烷化的錐形玻璃套管1內(nèi)，并在錐形玻璃套管1 的后端加壓，使電解液充滿錐形玻璃套管(直至尖端部)，以排出其中的氣 體。
(4) 吸入氫離子選擇性液膜(LIX):在雙目顯微鏡下，用注射器將氫 離子選擇性液膜5吸入錐形玻璃套管1的尖端，吸入的液膜長度約為5mm。
(5) 將Ag/AgCl絲3插入膜后電解液2中直至接近錐形玻璃套管1的 尖端部，用環(huán)氧樹脂4在錐形玻璃套管的管口固定Ag/AgCl絲3和密封錐 形玻璃套管l，并使Ag/AgCl絲3的一端露出錐形玻璃套管l，作為指示電 極。
Ag/AgCl絲3的制備步驟如下1. 取一根適當長的銀絲，用砂紙打磨以除去其表面的氧化層；
2. 取一根貴金屬絲或碳棒接到電源的陰極上，將打磨過的銀絲接到電 源的陽極上，在1.5V的直流電壓下，在飽和氯化鉀溶液中電鍍2s即可制成 Ag/AgCl絲。
上述膜后電解液為0.04mol/L的KH2P04、 0.023mol/L的NaOH、 0.015mol/L的NaCl構(gòu)成(pH調(diào)到7)。氫離子選擇性液膜為0.5g三月桂胺 (tridodecylamine)、 0.035g四苯硼酸鈉(sodium tetraphenylborate)溶于5mL 2國硝基苯基辛基醚(2-nitrophenyloctyl ether)中制成。
標準曲線法是pH選擇性微電極最常用的一種分析方法。本發(fā)明制備的 pH選擇性微電極采用標準曲線法，用pH標準緩沖溶液配制一系列pH值溶 液，分別測定其電位值，用以評價電極性能。結(jié)果表明，該pH選擇性微電 極的線性響應(yīng)范圍為p1^4 10，回歸系數(shù)達到0.9991，斜率為-59.945mV/pH， 如圖2所示。電極響應(yīng)時間短， 一般小于5s。
權(quán)利要求
1. 一種pH選擇性微電極，包括一個錐形玻璃套管(1)，其特征在于，在錐形玻璃套管(1)的腔內(nèi)填充有膜后電解液(2)，錐形玻璃套管(1)的尖端部注有氫離子選擇性液膜(5)，錐形玻璃套管(1)內(nèi)安裝有Ag/AgCl絲(3)，在錐形玻璃套管(1)的口部用環(huán)氧樹脂(4)固定Ag/AgCl絲(3)和密封錐形玻璃套管(1)。
2. 如權(quán)利要求1所述的pH選擇性微電極，其特征在于，所述的錐形 玻璃套管(1)為單層管。
3. 如權(quán)利要求l所述的pH選擇性微電極，其特征在于，所述的錐形玻 璃套管(1)的尖端長度為1Pm 10Wn。
4. 如權(quán)利要求l所述的pH選擇性微電極，其特征在于，所述的膜后電 解液(2)由0.04mol/L的KH2P04、 0.023mol/L的NaOH和O.015mol/L的 NaCl組成，pH值調(diào)至7。
5. 如權(quán)利要求l所述的pH選擇性微電極，其特征在于，所述的氫離子 選擇性液膜由0.5g三月桂胺和0.035g四苯硼酸鈉溶于5mL的2-硝基苯基辛 基醚中制成。
6. 權(quán)利要求l所述的pH選擇性微電極的制備方法，其特征在于，包括 下列步驟(1) 拉制錐形玻璃套管將玻璃管固定在加熱線圈的中間位置，加熱 使其自由落下，再將玻璃管的尖端朝上，固定在夾子上，再次加熱使其尖端 部的直徑在所要求的范圍內(nèi)；(2) 硅烷化在通風櫥中將拉制好的錐形玻璃套管的尖端浸入硅垸劑 中30min，然后放在玻璃容器中并置于箱式電阻爐中烘烤lh，使得殘留在錐 形玻璃套管上的硅垸劑揮發(fā)完全；(3) 注入膜后電解液將膜后電解液經(jīng)0.45toi微孔濾膜過濾后用lmL注射器將其分別注入經(jīng)硅烷化的錐形玻璃套管內(nèi)，并在錐形玻璃套管的后端加壓，使電解液充滿至錐形玻璃套管的尖端部，以排出其中的氣體；(4)吸入氫離子選擇性液膜在雙目顯微鏡下，用注射器將氫離子選擇性液膜吸入錐形玻璃套管的尖端，吸入的長度為5mm;(5 )將Ag/AgCl絲插入膜后電解液中直至接近錐形玻璃套管的尖端部，然后用環(huán)氧樹脂在錐形玻璃套管的管口固定Ag/AgCl絲和密封錐形玻璃套管，并使Ag/AgCl絲一端露出錐形玻璃套管。
7. 如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述的Ag/AgCl絲的制備 步驟如下1) 取一根合適長度的銀絲，用砂紙打磨以除去其表面的氧化層；2) 取一根貴金屬絲或碳棒接到電源的陰極上，將打磨過的銀絲接到電 源的陽極上，在1.5V的直流電壓下，在飽和氯化鉀溶液中電鍍2s即可制成 Ag/AgCl絲。
8. 如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述的氫離子選擇性液膜 由0.5g三月桂胺和0.035g四苯硼酸鈉溶于5mL的2-硝基苯基辛基醚中制成。
9. 如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述的膜后電解液(2)由 0.04mol/L的KH2P04、 0.023mol/L的NaOH和O.015mol/L的NaCl組成，pH值調(diào)整至7。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種pH選擇性微電極及其制備方法，制備的pH選擇性微電極包括一個錐形玻璃套管，在錐形玻璃套管的腔內(nèi)填充有膜后電解液，錐形玻璃套管的尖端部注有氫離子選擇性液膜，錐形玻璃套管內(nèi)安裝有Ag/AgCl絲，在錐形玻璃套管的口部用環(huán)氧樹脂固定Ag/AgCl絲和密封錐形玻璃套管；該pH選擇性微電極的尖端為1～10μm，線性響應(yīng)范圍為pH＝4～10，斜率為-59.945mV/pH。電極響應(yīng)時間短，一般小于5s，體積小、制作簡單、價格低廉。
文檔編號G01N27/333GK101435794SQ20081023273
公開日2009年5月20日 申請日期2008年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月19日
發(fā)明者佐藤久, 孟千秋, 星 崔, 張立卿, 李志霞, 楊永哲, 磊 王, 韜 王, 王旭東, 白曉榮, 福士憲一, 維 許 申請人:西安建筑科技大學(xué)