[發明專利]一種基于微懸臂梁傳感技術監測離子吸附的方法

在審

• 申請號: 201810756643.7
• 申請日: 2018-07-11
• 公開（公告）號: CN108956587A
• 公開（公告）日: 2018-12-07
• 發明（設計）人: 方菲;閔凡飛;薛長國;杜佳;劉春福;黃緩緩;張雪菲;任豹;牛曉燕;張濤鋼
• 申請（專利權）人: 安徽理工大學
• 主分類號: G01N21/75
• 分類號: G01N21/75;G01B11/16
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及離子在礦物顆粒表面微觀吸附過程監測領域，具體涉及一種基于微懸臂梁傳感技術監測金屬離子在礦物顆粒表面吸附的方法。在利用微懸臂梁監測金屬離子在礦物顆粒表面吸附時，隨著吸附時間、吸附溫度、溶液pH值、溶液濃度等因素改變時，微懸臂梁的尖端撓度會發生相應改變，從而實時監測微懸臂梁上的吸附反應過程。本發明可以實現金屬離子吸附過程特性的實時監測，能夠深入探索金屬離子在礦物顆粒表面的作用機制，揭示微觀吸附機理，為藥劑的設計和選擇提供理論依據。本發明方法簡單，快捷，易于實現。

技術領域

本發明涉及離子在礦物顆粒表面微觀吸附監測領域，特別涉及一種基于微懸臂梁傳感技術的實時監測方法在探索離子微觀吸附過程特性中的應用。

背景技術

在煤泥水處理、微細礦物分選、水處理以及礦業廢水處理等工業領域，離子在礦物顆粒表面的吸附研究具有十分重要的意義。目前對于金屬離子在礦物顆粒表面吸附機理研究主要以宏觀分析為主，缺乏微觀層面的系統研究。然而，要更深入更全面的分析離子在煤泥顆粒表面的吸附作用，最有效的手段就是能夠在微觀層面實時監測反應過程，揭示離子在礦物顆粒表面吸附的微觀機理，勢必能夠更加科學的指導現場生產。

微懸臂梁傳感器具有質量小，無標記、響應速度快,實時監測和靈敏度高的優點。該技術在生物，醫藥，化學，環境和材料等領域廣泛應用。但是作為實時、高靈敏度的監測手段在礦物顆粒界面吸附方面的研究卻極少。本發明提出利用微懸臂梁尖端撓度的實時變化監測金屬離子吸附過程特性，深入探索金屬離子在礦物顆粒表面的作用機制，將能夠為藥劑設計提供理論依據，使藥劑的選擇和優化更加科學。

發明內容

本發明的目的在于基于微懸臂梁傳感技術，提出一種實時監測離子在礦物顆粒表面吸附過程特性的方法，藥劑用量小、污染小、快捷方便、成本低。

具體而言，本發明所采用的技術方案是：

在本發明所提供的一種基于微懸臂梁傳感技術監測離子吸附的方法,所述方法包括:(1)將礦物顆粒通過修飾介質修飾到微懸臂梁(104)的尖端；(2)將修飾后的微懸臂梁放入液體流動池(102)的夾持裝置(103)中；(3)流動池中溶液保持在不同的溶液化學環境條件下；(4)在微懸臂梁傳感系統平臺下實時監測微懸臂梁(104)尖端的撓度變化；(5)根據所述撓度變化反應微懸臂梁上離子在礦物顆粒表面的吸附過程。

所述的離子可以是K⁺、Na⁺等一價金屬陽離子中的一種，可以是Mg²⁺、Ca²⁺等二價金屬陽離子中的一種，也可以是Al³⁺、Fe³⁺等三價金屬陽離子中的一種。

所述的礦物顆粒為石英顆粒、高嶺石顆粒、煤顆粒等礦物顆粒中的一種，礦物顆粒經緩沖液處理。

所述緩沖液為去離子水。

在修飾過程中，所述的修飾介質為環氧樹脂膠中的一種。

所述的微懸臂梁為三角梁和矩形梁中的一種。

所述的溶液化學環境條件包括溫度、離子濃度和pH值中的任意一種或兩種以上的組合。

所述的微懸臂梁傳感系統的工作模式為靜態工作模式和動態工作模式中的一種。

所述的微懸臂梁尖端的撓度變化為：根據激光束(201)照射在微懸臂梁(104)尖端，經微懸臂梁尖端反射的激光束(202)，再經平面鏡(105)反射后照射至光電位置敏感探測器(106)，反射光束(203)在光電位置敏感探測器上的位移信號通過信號采集器(107)采集，然后再傳輸給計算機(108)，經計算機進行記錄并處理。

附圖說明

圖1是微懸臂梁傳感系統平臺示意圖。