專利名稱:溶解氧傳感器的制作方法
本實(shí)用新型屬于氧傳感器。
溶解氧傳感器也稱溶解氧電極，用于水中溶解氧的測定，已有多種類型，但一般均采用兩電極結(jié)構(gòu)的拉克(Clark)氧傳感器或原電池型的氧傳感器。
廈門大學(xué)化學(xué)系提出了流動庫倉型的SY型氧傳感器及測氧儀(見《廈門大學(xué)學(xué)報》(自然科學(xué)版)19(1980)54－63和22(1983)499－505)。
其相應(yīng)的氧傳感器包括兩個工作陰極和參比電極。第一工作陰極為園盤狀，純金園片；第二工作陰極為園環(huán)狀，背面平放一片園環(huán)形陰離子交換膜。內(nèi)腔填有0.5M KCl＋0.02M Na2B4O7＋2％瓊脂作為電解質(zhì)。
上述流動庫倉型的氧傳感器由于第二工作陰極位于第一工作陰極和參比電極的狹窄通道上，限制了腔內(nèi)外電解質(zhì)溶液中氧的相互擴(kuò)散干擾。第二工作陰極在使用過程中始終外加恒定的電解電壓，有效地克服了“邊緣效應(yīng)”的影響，提高了分析結(jié)果的準(zhǔn)確度。第二工作陰極背面的保護(hù)膜阻止參比電極溶出的微量Ag＋擴(kuò)散到陰極上還原，避免污染電極表面使傳感器性能逐步變化和失效，且可通過陰離子(氧還原后產(chǎn)生OH－)達(dá)到電平衡，所以，使電極電位穩(wěn)定，使用壽命延長。
本實(shí)用新型的目的是對上述流動庫倉型氧傳感器的改進(jìn)，提出一種減小電極面積和內(nèi)腔體積，配有攪拌系統(tǒng)和密閉測定容器，性能進(jìn)一步改善，適用性廣的小型攪拌型復(fù)膜溶解氧傳感器。
改進(jìn)后的溶解氧傳感器仍設(shè)二個工作陰極K1、K2，一個參比電極(陽極)A，另設(shè)有攪拌系統(tǒng)和密閉測定容器，在K1和K2的表面加一層電極膜。K2為園盤形，直徑r1為1mm＜r1＜6mm；K2為園環(huán)形，內(nèi)徑r2為2mm＜r2＜7mm。外徑r3為5mm＜r3＜13mm。K1和K2的厚度d為0.5mm＜d＜1mm，材料均為純金。在傳感器腔內(nèi)填有電解質(zhì)。K2位于K1和A的狹窄通道上，更好地限制腔內(nèi)外電解質(zhì)中氧的相互擴(kuò)散干擾，減少溶解氧的干擾因素。傳感器的內(nèi)腔體積V為2ml＜V＜4ml。這樣有效地克服了“邊緣效應(yīng)”的影響，提高了測定的準(zhǔn)確度。電解質(zhì)采用0.5M KCl＋0.02M Na2B4O7＋2％瓊脂，呈凍膠狀態(tài)，可減少環(huán)境機(jī)械震動的影響，也對參比電極起保護(hù)作用，適應(yīng)于野外現(xiàn)場使用。
在K2的背面有一層陰離子交換膜。另外在K1和K2的表面加上一層氣體半透電極膜，起保護(hù)作用，阻止被測定的水樣雜質(zhì)的污染，延長電極使用壽命。要求電極膜的透氣性好，耐酸堿腐蝕，例如選用聚乙烯膜或聚四氟乙烯等。
K1采用平面式園盤形或蘑菇式園盤形，前者的電極膜較難裝好，常有間隙；后者的電極膜緊靠電極，能增加電極膜的附著力，提高了響應(yīng)速度，如附圖1所示。
本實(shí)用新型配有攪拌系統(tǒng)，攪拌系統(tǒng)包括小電機(jī)和攪拌棒等。由于攪拌的作用，縮短了環(huán)境平衡的時間。
在上述SY型氧傳感器中，為了使水樣腔與大氣隔絕不被干擾，采用水樣自動流入密閉式電極腔體，一般配用小水泵，已有的一些攪拌型氧傳感器其靈敏度較低。本實(shí)用新型采用專用密閉測定容器與溶解氧傳感器緊密配合的措施，以便隔絕測定過程中水樣與大氣的接觸。該容器的開口與傳感器的外殼接觸吻合、緊密，材料和尺寸沒有嚴(yán)格的限制。
本實(shí)用新型由于減小了第一、二工作陰極的面積，縮小傳感器的內(nèi)腔體積，配用攪拌系統(tǒng)和密閉測定容器，不僅節(jié)省貴重金屬，而且進(jìn)一步改善了氧傳感器的性能，使之具有靈敏度較高，響應(yīng)快，重現(xiàn)性好，零飄和溫飄小，性能穩(wěn)定、準(zhǔn)確度較高等特點(diǎn)，其主要性能達(dá)到測氧范圍0～14ml－02／1或0～20.0mg／l。
測氧精度±0.01ml－02／1或±0.014mg／l。
溫度補(bǔ)償范圍(10℃～30℃)±10℃。
正常工作溫度范圍10℃～35℃。
準(zhǔn)確度偏差≤±0.10ml－02／1或±0.14mg／l。
響應(yīng)時間≤30sec。
高－低氧轉(zhuǎn)換測定誤差(配用密閉測定容器)≤±1～1.2％(同類型儀器高達(dá)±20～25％)。
表1給出SY型氧傳感器和國內(nèi)外同類氧傳感器的比測結(jié)果。
表2給出本實(shí)用新型所述的氧傳感器與SY型氧傳感器的比測結(jié)果。
表3給出本實(shí)用新型所述的氧傳感器和SY型氧傳感器測定海水水樣的精密度比較。
表4給出本實(shí)用新型所述的氧傳感器和SY型氧傳感器測定池塘水樣的精密度比較。
另外，由于采用復(fù)膜措施，因而避免了電極表面受到污染，適時更換電極膜，延長了電極的使用壽命。
本實(shí)用新型小型簡便，易于掌握、使用，既適用于實(shí)驗(yàn)室，也適用于野外各種惡劣環(huán)境的現(xiàn)場測定。可廣泛應(yīng)用于海水、自來水、環(huán)境水和污水的水中溶解氧測定，尤其是水產(chǎn)養(yǎng)殖和環(huán)境保護(hù)中的污水測定。
圖1為平面式園盤形第一工作陰極和蘑菇式園盤形第一工作陰極的響應(yīng)時間比較。
圖2為溶解氧傳感器結(jié)構(gòu)圖。
圖3為第一、二工作陰極剖視圖。
圖4為溶解氧傳感器外觀圖。
圖中K1為第一工作陰極，K2為第二工作陰極，A為Ag／Agcl參比電極(陽極)，(1)為電極引線，(2)為傳感器外殼，(3)為電解質(zhì)，(4)為傳感器帽，(5)為攪拌小電機(jī)，(6)為電機(jī)引線，(7)為攪拌棒。
以下給出本實(shí)用新型的實(shí)施例。
本實(shí)用新型均采用雙陰極，材料用99.99％的純金，參比電極用99.9的銀絲預(yù)先鍍Agce。腔內(nèi)填滿0.5M Kcl＋0.02M Na2B4O7＋2％瓊脂膠作為電解質(zhì)，呈凍膠狀態(tài)。電極膜為聚乙烯膜，厚度為10μm。傳感器外殼用有機(jī)玻璃。小電機(jī)選用電子穩(wěn)速直流電機(jī)(6～12V)，攪拌棒的材料用不銹鋼、聚四氟乙烯、硅膠管。陰極的尺寸、形狀、厚度見表5。
表1
表2
表4
單位mm
權(quán)利要求
1.一種溶解氧傳感器，有工作陰極，K1，K2，參比電極(陽極)A，攪拌系統(tǒng)，傳感器內(nèi)腔填有電解質(zhì)，K2背面有陰離子交換膜，其特征是a)、第一工作陰極K1的直徑r1為1mm＜r1＜6mm，第二工作陰極K2的內(nèi)徑r2為2mm＜r2＜7mm，外徑r3為5mm＜r3＜13mm，第一、二工作陰極的厚度d為0.5mm＜d＜1mm；b)、傳感器的內(nèi)腔體積V為2ml＜V＜4ml；c)、在第一、二工作陰極K1、K2的表面加上電極膜。
2.如權(quán)利要求
1所述的傳感器，其特征是第一工作陰極用平面式園盤形或蘑菇式園盤形。
專利摘要
溶解氧傳感器，用于水中溶解氧的測定。本實(shí)用新型是對流動庫倫型氧傳感器的改進(jìn)，提供一種小型雙工作陰極，配有攪拌棒和密閉測定容器的攪拌型復(fù)膜溶解氧傳感器。它具有節(jié)省貴重金屬材料，靈敏度較高，響應(yīng)快，重現(xiàn)性好，準(zhǔn)確度高，電極使用壽命長，小型簡便適用性強(qiáng)等特點(diǎn)。適用于實(shí)驗(yàn)室和野外各種惡劣環(huán)境的現(xiàn)場測定，廣泛應(yīng)用于海水、自來水、環(huán)境水和污水的水中溶解氧測定。
文檔編號G01D5/00GK87201222SQ87201222
公開日1988年1月20日 申請日期1987年4月4日
發(fā)明者羅穎華, 張榮坤, 方國主, 郭冰俐 申請人:廈門大學(xué), 廈門市第二分析儀器廠導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan