[發明專利]基于納米材料緩釋酸堿指示劑光度法的高精度pH傳感器

有效

• 申請號: 201710473122.6
• 申請日: 2017-06-21
• 公開（公告）號: CN107084981B
• 公開（公告）日: 2023-06-16
• 發明（設計）人: 張婷;祁黎明;崔冰瑞
• 申請（專利權）人: 中國海洋大學
• 主分類號: G01N21/80
• 分類號: G01N21/80;G01N21/31
• 代理公司: 青島中天匯智知識產權代理有限公司 37241
• 代理人: 史文樊;劉曉

本發明涉及環境化學監測技術領域，具體涉及一種基于納米材料緩釋酸堿指示劑光度法的高精度pH傳感器，包括過濾單元、恒壓穩流泵、恒溫緩釋單元、檢測單元和廢液池。本發明的基于納米材料緩釋酸堿指示劑光度法的高精度pH傳感器，通過在傳感器中設置指示劑緩釋柱，來代替現有技術中傳感器的加液泵和指示劑存儲裝置，避免了經常更換存儲試劑，降低操作繁瑣性。本發明的pH傳感器，精確度高，穩定性好，可長時間作業，使用方便快捷。

技術領域

本發明涉及環境化學監測技術領域，具體涉及一種基于納米材料緩釋酸堿指示劑光度法的高精度pH傳感器。

背景技術

最近海洋酸化越來越受到海洋學者的重視，海水pH變化反應了海洋中碳酸鹽平衡體系的變化，直接影響海洋生態多樣性。目前海洋調查普遍使用的是電極電位法測定pH，該方法是基于能斯特方程設計的，通過在零電流條件下測定指示電極和參比電極間的電位差來進行分析測定。該方法成熟，操作簡便，設備簡單，價格低廉，但由于電極漂移導致該方法難以準確監測pH的精細變化，而且需要頻繁使用標準緩沖液進行校準以保證測量的準確性。Dickson評估該方法的準確性認為其在實驗室條件下精度難以超過0.01pH，原位傳感器更是只有±0.1pH。隨后，Tapp，Yao等人相繼提出了根據酸堿指示劑在不同pH條件下達到解離平衡時不同分子形態的指示劑分子在特定波長的有最大吸收，通過計算pH與吸光度關系實現在線測量pH的理念，并提出用酚紅作為指示劑，檢測在439nm和577nm吸光度變化來對pH進行精確測量。該方法具有檢測精度高可達±0.001pH，不需要頻繁校準的優點，但是作為傳感器使用需要單獨配置加液泵和指示劑存儲裝置，需要經常更換試劑包，操作繁瑣。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于納米材料緩釋酸堿指示劑光度法的高精度pH傳感器，該pH傳感器精確度高，穩定性好，方便快捷，操作簡單，可長時間作業，不需要單獨配置加液泵和指示劑存儲裝置，不需要經常更換試劑包。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：一種基于納米材料緩釋酸堿指示劑光度法的高精度pH傳感器，包括過濾單元、恒壓穩流泵、恒溫緩釋單元、檢測單元和廢液池；

所述恒溫緩釋單元內設置有通路I、通路II、加熱模塊和溫控器模塊，所述通路I中連接有指示劑緩釋柱，所述通路II內設置有電導率傳感器，所述加熱模塊設置在所述通路I和所述通路II的正下方，所述溫控器模塊與所述加熱模塊電連接；

所述指示劑緩釋柱包括外殼，所述外殼內填充有可定量吸附解吸指示劑吸附填料，吸附填料上吸附有指示劑；

所述檢測單元內設置有流通池I和流通池II，所述流通池I和所述流通池II均采用Z型流通池，所述流通池I和所述流通池II的一側設置有光源，另一側設置有光電接收系統，所述光源和所述光電接收系統均分別與Z型流通池兩側的光纖連接；

所述過濾單元的出樣口與所述恒壓穩流泵的進液口相連通，所述恒壓穩流泵出液口通過分液器分別與所述通路I和所述通路II相連通，所述通路I和所述流通池I相連通，所述通路II和所述流通池II相連通，所述流通池I和所述流通池II分別與所述廢液池相連通；

所述檢測單元內還設置有數據采集處理單元，所述溫控器模塊、所述電導率傳感器分別與所述數據采集處理單元電連接，所述光電接收系統通過光電倍增管與所述數據采集處理單元電連接。

優選地，所述吸附填料為膨潤土、凹凸棒土、納米二氧化硅、有機硅、納米二氧化鈦和大孔吸附樹脂以及上述材料的改性材料。

優選地，所述指示劑為酚酞類指示劑、磺代酚酞類指示劑或偶氮類指示劑。

進一步地，所述采樣單元從進樣口到出樣口依次設置有三層過濾層，依次為80目不銹鋼篩網、200目不銹鋼篩網和0.45μm玻璃纖維或聚醚砜濾芯，所述采樣單元的進樣口處設置有電磁閥。

優選地，所述加熱模塊為外表覆鉛的電熱模塊。