一種硝酸根離子選擇性微電極的製作方法

2023-12-01 11:43:21 1

專利名稱：一種硝酸根離子選擇性微電極的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種微電極，特別是一種硝酸根離子選擇性微電極。
背景技術：
嚴重的環境汙染使得汙水處理日益受到重視，脫氮作為汙水處理的一個 重要環節，它的機理探討和工藝優化都離不開硝酸根離子的測定。長久以來， 由於缺乏合適的工具，人們對硝酸根離子的測定都停留在宏觀基礎上，對微 觀區域內硝酸根離子的變化的研究缺乏相應的測試手段。
發明內容
針對上述現有技術存在的缺陷或不足，本實用新型的目的在於，提供一 種硝酸根離子選擇性微電極，本實用新型製作的硝酸根離子選擇性分離式微 電極適用於測定活性汙泥或生物膜內部微觀區域內硝酸根離子的濃度。 為了實現上述任務，本實用新型採取如下的技術解決方案-一種硝酸根離子選擇性微電極，包括一個錐形玻璃套管，其特徵在於， 在錐形玻璃套管的腔內填充有膜後電解液，錐形玻璃套管的尖端部注有硝酸
根離子選擇性液膜，錐形玻璃套管內安裝有Ag/AgCl絲，在錐形玻璃套管 的口部用環氧樹脂固定Ag/AgCl絲和密封錐形玻璃套管。
本實用新型的其他特點是-
所述的錐形玻璃套管為單層管。 所述的錐形玻璃套管的尖端長度為ltoi 10tai。
所述的膜後電解液(2)由5Ommol/L的KN03和5Ommol/L的KC1組成。 本實用新型的硝酸根離子選擇性微電極，為測定微觀區域的硝酸根離子 提供了一個有效的工具，該硝酸根離子選擇性微電極體積小、尖端極細，能夠實現在線、原位、非破壞性的測定，可以用於研究水體中各種汙泥、沉澱 物內部微觀區域中硝酸根離子濃度，以及汙水生物處理過程中，活性汙泥或 生物膜內部微元區域中硝酸根離子的濃度變化情況，從而進一步探討生物脫 氮機理，優化處理工藝。


圖1為硝酸根離子選擇性微電極的結構示意圖，其中的標號分別為- 1、
錐形玻璃套管；2、膜後電解液；3、 Ag/AgCl絲；4、環氧樹脂；5、硝酸根 離子選擇性液膜；
圖2為硝酸根離子選擇性微電極的測定線性響應範圍圖。
以下結合附圖對本實用新型作進一步的詳細說明。
具體實施方式
參見圖l，本實用新型的硝酸根離子選擇性微電極，包括一個錐形玻璃 套管l，在錐形玻璃套管l的腔內填充有膜後電解液2，錐形玻璃套管l的 尖端部注有硝酸根離子選擇性液膜5，錐形玻璃套管1內安裝有Ag/AgCl 絲3，在錐形玻璃套管1的口部用環氧樹脂4固定Ag/AgCl絲3和密封錐形 玻璃套管1。
錐形玻璃套管1為單層管，且製成尖端長度為1 10pm。 膜後電解液2由5Ommol/L的KN03和50mmol/L的KC1組成。 製成的該硝酸根離子選擇性微電極，其尖端為1 10pm，線性響應範 圍為10" 1(T5M，斜率為57.64711^/-1(^|^03]，檢測下限為lxl(T5M。電極 響應時間短， 一般小於5s，體積小、製作簡單、價格低廉。 硝酸根離子選擇性微電極的製備按照下列步驟進行
(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 直徑在所要求的範圍內。(2)矽垸化在通風櫥中將拉制好的錐形玻璃套管1的尖端浸入矽烷 劑中30min，然後放在玻璃容器中並置於箱式電阻爐中烘烤lh，使得殘留在 錐形玻璃套管1上的矽烷劑揮發完全。
(3 )注入膜後電解液:將膜後電解液2經0.45Pm微孔濾膜過濾後用lmL 注射器將其分別注入經矽垸化的錐形玻璃套管1內，並在錐形玻璃套管2 的後端加壓，使膜後電解液2充滿至錐形玻璃套管1的尖端部，以排出其中 的氣體。
(4) 吸入硝酸根離子選擇性液膜(LIX):在雙目顯微鏡下，用注射器 將硝酸根離子選擇性液膜5吸入錐形玻璃套管1的尖端部，吸入的長度約為 200 300Mm。
(5) 將Ag/AgCl絲3插入膜後電解液2中直至接近錐形玻璃套管1的 尖端部，用環氧樹脂4在錐形玻璃套管1的管口固定Ag/AgCl絲3和密封 錐形玻璃套管l，並使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的製備步驟如下
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即可製成 Ag/AgCl絲5。
膜後電解液2為50mmol/L的KN03、 50mmol/L的KC1組成。 硝酸根離子選擇性液膜5為Nitrate Ionophore -Cocktail A (Fluka)。
標準曲線法是硝酸根離子選擇性電極最常用的一種分析方法。本實用新 型製備的硝酸根離子選擇性分離式微電極採用標準曲線法，用硝酸鉀分析純 配製一系列濃度的標準溶液，分別測定其電位值，用以評價電極性能。結果 表明，該電極的線性響應範圍為10" 10'Sm，回歸係數達到0.9993，斜率為
557.647mV/-log[N03-]，檢測下限為lxl(T5M，如圖2所示。電極響應時間短， 一般小於5s。
權利要求1.一種硝酸根離子選擇性微電極，包括一個錐形玻璃套管(1)，其特徵在於，在錐形玻璃套管(1)的腔內填充有膜後電解液(2)，錐形玻璃套管(1)的尖端部注有硝酸根離子選擇性液膜(5)，錐形玻璃套管(1)內安裝有Ag/AgCl絲(3)，在錐形玻璃套管(1)的口部用環氧樹脂(4)固定Ag/AgCl絲(3)和密封錐形玻璃套管(1)。
2. 如權利要求1所述的硝酸根離子選擇性微電極，其特徵在於，所述 的錐形玻璃套管(1)為單層管。
3. 如權利要求2所述的硝酸根離子選擇性微電極，其特徵在於，所述 的錐形玻璃套管(1)的尖端長度為1Pm l(Him。
4. 如權利要求1所述的硝酸根離子選擇性微電極，其特徵在於，所述 的膜後電解液(2)由50mmol/L的KN03和50mmol/L的KC1組成。
專利摘要本實用新型公開了一種硝酸根離子選擇性微電極，包括一個錐形玻璃套管，其特徵在於，在錐形玻璃套管的腔內填充有膜後電解液，錐形玻璃套管的尖端部注有硝酸根離子選擇性液膜，錐形玻璃套管內安裝有Ag/AgCl絲，在錐形玻璃套管的口部用環氧樹脂固定Ag/AgCl絲和密封錐形玻璃套管。該硝酸根離子選擇性微電極的尖端為1～10μm，線性響應範圍為10-1～10-5M，斜率為57.647mV/-log[NO3-]，檢測下限為1×10-5M。電極響應時間短，一般小於5s，體積小、製作簡單、價格低廉。
文檔編號G01N27/333GK201352210SQ20082022843
公開日2009年11月25日 申請日期2008年12月25日 優先權日2008年12月25日
發明者佐藤久, 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:西安建築科技大學