[發明專利]一種痕量磷酸鹽與pH聯合檢測儀及其方法

有效

• 申請號: 201910329013.6
• 申請日: 2019-04-23
• 公開（公告）號: CN110133072B
• 公開（公告）日: 2020-03-17
• 發明（設計）人: 梁新強;張楚璇;盧圓圓;王子琬
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01N27/30
• 分類號: G01N27/30
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 傅朝棟;張法高

本發明公開了一種痕量磷酸鹽與pH聯合檢測儀及其方法，屬于電化學領域。檢測儀包括雙通道絲網印刷電極，雙通道絲網印刷電極在基板上布置有兩個工作電極、一個參比電極和一個對電極，四個電極分別通過接線與觸點相連；所述的參比電極和對電極間隔布置，兩者之間夾持形成兩個放置工作電極的區域，兩個工作電極共用一個參比電極和一個對電極；所述的兩個工作電極中，第一工作電極表面修飾有pH敏感納米材料，第二工作電極表面修飾有磷酸鹽敏感納米材料。該聯合檢測儀可以同時檢測溶液的pH和磷酸鹽濃度，可通過預先確定溶液pH值是否為強酸性，確保磷酸鹽濃度檢測的準確性。本發明的效果在于能對磷酸鹽和pH實現原位檢測，具有靈敏性穩定性和再現性。

技術領域

本發明涉及電化學檢測領域，具體涉及一種痕量磷酸鹽與pH聯合檢測儀及其方法。

背景技術

磷酸鹽是生態系統中最重要的無機鹽成分之一，它既能對農業生產以及動植物生長發育提供必要的養分及營養元素，也會因含量超標而對水環境造成富營養化污染等一系列不良影響。因此，對研發一種能夠針對不同環境包括水體、土壤進行快速、靈敏磷酸鹽濃度檢測方法是十分關鍵的。

目前關于磷酸鹽的檢測實驗室標準方法為比色法，即一定比例的鉬酸銨、抗壞血酸和銻(III)依次加入含有正磷酸鹽的待測樣品中，隨后形成藍色磷鉬酸鹽絡合物。該方法其最低檢出限為0.01mg L^-1。此外，色譜法、光學熒光法以及分光光度法也可用于磷酸鹽的檢測，但這些技術在檢測過程中對于工作人員的操作要求較高，且儀器成本昂貴，不利于磷酸鹽離子的原位檢測。

近些年，隨著電化學檢測技術的發展，越來越多的物質通過電解法，電位法及電導法得到原位快速定量的檢測。因此，利用電化學伏安法對磷酸鹽離子進行化學分析具有一定的市場潛力。電化學檢測磷酸鹽的原理主要是基于磷酸根離子和鉬酸鹽的絡合反應，能夠生成具有電化學活性的絡合物，從而間接獲得磷酸根離子的濃度，其具體反應方程式(1)如下：

絡合物中的[PMo₁₂O₄₀]^3-具有良好的電化學活性，其被吸附在工作電極表面后，在循環伏安法中以Mo為中心的離子會在電位變化的驅動下發生氧化還原反應，從而在掃描圖像中呈現明顯的氧化還原峰峰形(方程式2)，這種新型電化學檢測方案相比目前普遍使用的無機磷比色測定法檢測限更低、檢測速度更快。

H₃PMo(VI)_i2O₄₀+還原劑→[H₄PMo(VI)_sMo(V)₄O₄₀]^3- (2)

無機磷酸鹽在水溶液中由于pH不同而有不同的存在形態存在于水溶液中。在酸性環境下以H₃PO₄、H₂PO₄^-的結構存在，而HPO₄^2-則為其在堿性環境中的主要離子結構，至于中性條件下，三種形式都有存在。為了使電化學反應中呈現的響應峰電流可以完全反應樣品中所有可溶性磷酸鹽離子的存在，將電解質溶液pH調節至正磷酸鹽活性較適合發生絡合反應的條件是十分必要的。因此，若能將磷酸鹽與pH聯合電化學檢測，將對電化學伏安法檢測痕量磷酸鹽離子具有很好的效果。

發明內容

本發明的目的在于解決現有技術中存在的問題，并提供一種痕量磷酸鹽與pH聯合檢測儀，該聯合檢測儀可以同時檢測溶液的pH和磷酸鹽濃度，可通過預先確定溶液pH值是否為強酸性，確保磷酸鹽濃度檢測的準確性。

本發明具體采用的技術方案如下：