[發明專利]一種復合式H2S微電極及其制備方法

在審

• 申請號: 201410090653.3
• 申請日: 2014-03-12
• 公開（公告）號: CN103868964A
• 公開（公告）日: 2014-06-18
• 發明（設計）人: 王磊;呂永濤;鞠愷;王旭東;苗瑞;孫婷
• 申請（專利權）人: 西安建筑科技大學
• 主分類號: G01N27/30
• 分類號: G01N27/30
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 蔡和平

技術領域

本發明屬于環境微生物與環境監測技術領域，主要涉及一種復合式H₂S微電極及其制備方法。

背景技術

硫在原污水中一般以含硫有機物的形式存在，在特定條件下會轉化生成硫化物，硫化物不僅消耗水體的溶解氧導致水體缺氧，而且對部分微生物有毒害作用。在適當的pH值條件下還會轉化為H₂S進入大氣環境當中，進一步造成污染并危害人群健康。因此，廢水除硫常將硫化物轉化為穩定的單質硫或硫酸鹽。

測定生物除硫過程中的H₂S濃度對于了解硫代謝過程、研究生物除硫工藝具有重要的意義。目前，對H₂S的檢測多采用傳統方法（如：分光光度法），這些方法不僅檢測設備復雜龐大，而且測定時間長且難以實現連續監測。廢水生物處理是以活性污泥為主要作用者發生的生化反應過程。掌握污泥基團內H₂S濃度變化對研究生物除硫機理具有重要的意義。而污泥基團內部H₂S濃度的測定是傳統檢測方法無法實現的。H₂S微電極除了可連續測定水體中H₂S濃度外，還可以在不破壞樣品形態結構的前提下連續測定不同形態結構污泥（絮體污泥層、生物膜和自然水體沉積層等）內部H₂S濃度的空間分布特征。因此，開發一種適用于測定不同污泥形態結構（絮體污泥、生物膜、顆粒污泥等）內部H₂S濃度的微電極就顯得尤為迫切，對研究硫循環代謝過程具有重要意義和價值。

發明內容

針對水體、污泥基團中H₂S測定手段所存在的缺陷和不足，本發明的目的在于提供一種復合式H₂S微電極及其制備方法，該微電極能夠在不破壞污泥形態結構的前提下連續測定污泥基團內部H₂S濃度的空間分布特征。

為了實現上述目的，本發明采取如下的技術解決方案：

一種復合式H₂S微電極，該微電極包括一個外部管狀錐形玻璃套管，及并列置于所述外部管狀錐形玻璃套管管腔中的工作電極、保護電極和參比電極；所述外部管狀錐形玻璃套管上部為圓柱形端面，底部為錐形尖端；圓柱形端面用環氧樹脂封閉并將工作電極、保護電極和參比電極固定，三者導線端從外部管狀錐形玻璃套管圓柱形端面伸出與微電流計相連；所述外部管狀錐形玻璃套管錐形尖端吸有硅橡膠膜，腔內充有電解質緩沖液。

本發明復合式H₂S微電極進一步的特征在于：

所述外部管狀錐形玻璃套管錐形尖端直徑為7～10μm。

所述工作電極為腔內貫穿有一根Pt絲的管狀錐形毛細玻璃管，該Pt絲從管狀錐形毛細玻璃管的錐形尖端伸出并被錐形尖端緊密包裹，Pt絲尖端表面鍍金，尖端直徑為3～5μm。

所述保護電極為腔內貫穿有一根Pt絲的管狀錐形毛細玻璃管，該Pt絲從管狀錐形毛細玻璃管的錐形尖端伸出并被錐形尖端緊密包裹，Pt絲尖端直徑為1～3μm。

所述參比電極為底部呈尖端的Pt絲，尖端直徑為150～200μm。

所述工作電極尖端至外部管狀錐形玻璃套管尖端硅橡膠膜距離為15～20μm；保護電極尖端與工作電極尖端之間的距離為100～200μm。

相應地，本發明還公開了一種復合式H₂S微電極的制備方法，包括下述步驟：

1）制作外部管狀錐形玻璃套管：用微型操作器將玻璃管固定在加熱線圈中部，通過加熱線圈融化玻璃管的方式拉制兩次，并在顯微鏡視野中用刀片將尖端修切平整，得到尖端直徑為7～10μm外部管狀錐形玻璃套管；

2）復合式H₂S微電極的組裝：將外部管狀錐形玻璃套管尖端吸入長度為15～35μm的硅橡膠膜，并向外部管狀錐形玻璃套管中注入電解質緩沖液，將工作電極與保護電極分別從外部管狀錐形玻璃套管圓柱形端面插入至其尖端；并確保工作電極在前，保護電極在后，二者尖端距離控制在100～200μm；最后從外部管狀錐形玻璃套管圓柱形端面插入參比電極，使其與電解質緩沖液接觸；

3）復合式H₂S微電極的固定與封閉：使用環氧樹脂將外部管狀錐形玻璃套管的圓柱形端面封閉并將工作電極、保護電極和參比電極固定，制得復合式H₂S微電極。

本發明方法進一步的特征在于：

所述工作電極的制作包括以下步驟：