[發(fā)明專利]化學需氧量快速檢測電化學傳感器探頭及其制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310081538.5
• 申請日: 2013-03-14
• 公開（公告）號: CN103175882A
• 公開（公告）日: 2013-06-26
• 發(fā)明（設計）人: 吳康兵;吳燦;周宜開;余石金;林彬
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G01N27/403
• 分類號: G01N27/403;G01N27/30
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 夏惠忠

技術領域

本發(fā)明屬于電化學傳感器和水環(huán)境污染治理領域，具體涉及快速檢測化學需氧量電化學傳感器探頭及其制備方法。

背景技術

化學需氧量(COD)是衡量水質(zhì)污染程度的一個重要指標，是指一定條件下，水體中的還原性物質(zhì)被強氧化劑氧化消耗的氧化劑所對應的氧的濃度。我國地表水水質(zhì)分為5類(GB3838-2002)，包括源頭水、生活飲用水、漁業(yè)用水、工業(yè)用水、農(nóng)業(yè)用水等。I類和II類水化學需氧量(COD)≤15mg?L^-1、III類水化學需氧量(COD)≤20mg?L^-1、IV類水化學需氧量(COD)≤30mg?L^-1、V類水化學需氧量(COD)≤40mg?L^-1?；瘜W需氧量(COD)的數(shù)值越大表明水體的污染情況越嚴重。因此監(jiān)測水體COD濃度對環(huán)境治理和確保用水安全至關重要。目前化學需氧量(COD)測定方法常包括重鉻酸鉀法(GB?11914-89)、分光光度法、快速消解法和電化學方法。重鉻酸鉀法氧化效率高，重現(xiàn)性好。分光光度法和快速消解法也是在傳統(tǒng)重鉻酸鉀法基礎上發(fā)展起來的，但這些方法都會用到強氧化劑重鉻酸鉀，催化劑硫酸銀和氯離子掩蔽劑硫酸汞。過多試劑的使用不僅會對環(huán)境造成一定的污染性，而且檢測成本高，操作復雜，分析時間長(快速消解時間至少15分鐘)。電化學方法測定化學需氧量(COD)，以水體中還原物質(zhì)氧化過程中消耗的電量或產(chǎn)生的電流作為測定信號，分析時間短，操作快速簡單，靈敏度高。盡管電化學方法測定化學需氧量(COD)已有相關報道，但其傳感材料的構建多數(shù)是基于納米敏感膜，制備過程相對繁瑣，不便普遍推廣使用。因此，研究高靈敏度、快速、環(huán)境友好、操作簡單、準確度高、實用性強的化學需氧量(COD)電化學傳感器仍充滿挑戰(zhàn)和創(chuàng)新性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的任務是提供一種化學需氧量快速檢測電化學傳感器探頭，使其具有靈敏度高、分析速度快、操作簡單、環(huán)境友好、重現(xiàn)性好準確度高和實用性強等特點。

本發(fā)明的另一個任務是提供這種化學需氧量快速檢測電化學傳感器探頭的制備方法。

實現(xiàn)本發(fā)明的具體方案是：

本發(fā)明提供的檢測化學需氧量的電化學傳感器探頭，由玻碳電極和位于玻碳電極之玻碳電極頭(1)裸露面的化學需氧量電化學敏感膜構成，所述的玻碳電極由玻碳電極頭(1)、電極外套(2)和銅棒狀導線(3)構成，玻碳電極頭(1)封裝于電極外套(2)一端的中心部位，玻碳電極頭(1)的一端裸露于電極外套(2)的端面構成玻碳電極頭(1)的裸露面，銅棒狀導線(3)的一端在電極外套(2)內(nèi)與封裝于電極外套(2)內(nèi)的玻碳電極頭(1)相連，銅棒狀導線(3)的另一端延伸至電極外套(2)外。所述的電極外套(2)由聚四氟乙烯、聚三氟氯乙烯或聚醚醚酮(PEEK)構成。位于玻碳電極之玻碳電極頭(1)表面的化學需氧量電化學敏感膜是按以下方法制備形成：將打磨至鏡面的玻碳電極頭(1)的裸露面部位浸入0.1摩爾每升(mol?L^-1)的磷酸氫二鈉(Na₂HPO₄)溶液中，采用慣常的三電極體系，以1.0～2.5伏(V)，優(yōu)選為1.0～2.5伏，更優(yōu)選為1.8伏的電位進行電化學活化，電位活化時間為10～500秒(s)，優(yōu)選為10～500秒，更優(yōu)選為300秒，即在玻碳電極頭(1)的表面形成化學需氧量電化學敏感膜。

本發(fā)明提供的檢測化學需氧量的電化學傳感器探頭的制備方法，包括以下步驟：將打磨至鏡面的玻碳電極頭(1)的裸露面部位浸入0.1摩爾每升(mol?L^-1)的磷酸氫二鈉(Na₂HPO₄)溶液中，采用慣常的三電極體系，以1.0～2.5伏(V)的電位進行恒定電位電化學活化，電位活化時間為10～500秒(s)，在玻碳電極頭(1)的表面形成化學需氧量電化學敏感膜。

上述方法中，優(yōu)選的進行恒定電位電化學活化電位為1.5～2伏，進一步優(yōu)選為1.8伏；優(yōu)選的電位活化時間為100～400秒，進一步優(yōu)選為300秒。

該傳感器只需將常見的玻碳電極在磷酸鹽電解質(zhì)中活化5分鐘，即得到化學需氧量(COD)敏感膜，不涉及其它納米材料的修飾，敏感膜構建方法簡單快速，實用性強，便于大范圍推廣使用。