專利名稱：便攜式重金屬鉻傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種可快速檢測水中重金屬含量的一次性便攜式傳感器，用于檢測重金屬六價鉻，屬于分析儀器技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
鉻在環(huán)境中以六價、三價或二價存在，其中六價鉻是重要的環(huán)境污染物，可引起肝、腎病變，由于其氧化性和對皮膚的高滲透性，能使皮膚潰瘍，對呼吸道、消化道 有刺激、致癌、誘變作用，被認(rèn)為是致癌物質(zhì)。飲用水中鉻含量在O.lmg/L以上時， 就會使人嘔吐，侵害腸道和腎臟；此外，六價鉻能殺死水體中浮游動植物，并對水的自 凈過程產(chǎn)生不良影響。其污染源主要來自鉻礦開采加工、電鍍、制革、紡織和造紙等工 業(yè)。我國早期頒布的《工業(yè)“三廢”排放標(biāo)準(zhǔn)》(GBJ4-73)指出，六價鉻是5種對人體 損害較大的第一類有害物質(zhì)之一，因此要求對環(huán)境中六價鉻污染進(jìn)行嚴(yán)格監(jiān)控。因此， 需要一種操作方法簡單，成本低，快速、便于攜帶的六價鉻的檢測儀器。目前測定廢水 中六價鉻含量的主要方法有原子吸收光譜法，等離子質(zhì)譜法，熒光法，分光光度法，化 學(xué)發(fā)光法，然而上述方法樣品處理復(fù)雜，耗時，同時不能夠在污染源現(xiàn)場對廢水中的六 價鉻實時測定。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題是解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，為有色冶 金、電子、電鍍、機(jī)械等行業(yè)的廢水排放在線監(jiān)測提供一種快速、單人份操作、便于攜 帶、低成本及操作簡單、一次性使用的便攜式重金屬鉻傳感器。達(dá)到控制污水排放量 并杜絕污染事故發(fā)生的目的，也可用于河流斷面等地表水自動檢測，確保水環(huán)境生態(tài)安全。本實用新型采用的技術(shù)方案是這種便攜式重金屬鉻傳感器，在聚酯薄膜基片 上絲網(wǎng)印刷三個電極一個是功能化石墨工作電極，一個是碳輔助電極，一個是銀和氯 化銀參比電極；并在聚酯薄膜基片上絲網(wǎng)印刷上述三個電極的碳引出線。上述技術(shù)方案中，在三個電極的碳引出線的前部分及三個電極以外的基片上， 還覆蓋有絕緣漿印制的絕緣層。上述技術(shù)方案中，所述的功能化石墨工作電極為功能化石墨粉、碳粉和油墨制 成的漿料印刷到聚酯薄膜上烘干而成。上述技術(shù)方案中，所述的功能化石墨粉為石墨采用了預(yù)氧化處理，增加石墨表 面的含氧功能團(tuán)，使得六價在電極表面的富集吸附能力增強(qiáng)，提高了傳感器的靈敏度。本實用新型用于檢測重金屬六價鉻含量的方法為將本實用新型的傳感器與電 化學(xué)工作站相連接，在(UMH2SO4溶液中加入待測樣本，將本實用新型的傳感器絲網(wǎng)印 刷電極下端浸入溶液中，采用線性掃描伏安分析法，根據(jù)獲得的還原峰電流與六價鉻濃 度之間的線性關(guān)系，測定重金屬六價鉻離子的濃度。[0009]絲網(wǎng)印刷制備傳感器電極技術(shù)不僅為重金屬離子的電化學(xué)傳感提供了工業(yè)化生 產(chǎn)的可能性，而且制作簡單、價格低廉、便于攜帶、易于微型化和集成化。絲網(wǎng)印刷基 本原理是利用絲網(wǎng)印版圖文部分網(wǎng)孔透油墨，非圖文部分網(wǎng)孔不透墨的基本原理進(jìn)行 印刷。印刷時在絲網(wǎng)印版一端上倒入油墨，用刮板在絲網(wǎng)印版上的油墨部位施加一定壓 力，同時朝絲網(wǎng)印版另一端移動。油墨在移動中被刮板從圖文部分的網(wǎng)孔中擠壓到承印 物上。由于油墨的粘性作用而使印跡固著在一定范圍之內(nèi)，印刷過程中刮板始終與絲網(wǎng) 印版和承印物呈線接觸，接觸線隨刮板移動而移動，印刷時通過刮板的擠壓，使油墨通 過圖文部分的網(wǎng)孔轉(zhuǎn)移到承印物上 ，形成與原稿一樣的圖文。電化學(xué)傳感器的實際應(yīng)用中，因為實樣的復(fù)雜性及現(xiàn)有的金屬電極易汞齊化， 導(dǎo)致傳感器的測量結(jié)果靈敏度較低。本實用新型采用了絲網(wǎng)印刷技術(shù)及石墨的功能氧化 處理技術(shù)，一次性傳感器應(yīng)用使得六價鉻離子檢測避免傳統(tǒng)的汞電極，儀器的便攜性大 大增強(qiáng)，可在戶外進(jìn)行現(xiàn)場檢測，并實現(xiàn)了廢水中六價鉻快速檢測，檢測時機(jī)靈活性大 大增強(qiáng)。本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有絲網(wǎng)印刷電極制備簡單，加工方便，成本低 的特點，同時避免了汞膜電極的引入，無污染，用該絲網(wǎng)印刷電極制成的傳感器檢測方 法簡單，且靈敏度高、重現(xiàn)性好。

圖1是本實用新型結(jié)構(gòu)示意圖。標(biāo)號說明1.聚酯薄膜，2.碳電極引線，3.工作電極，4.輔助電極，5.參比電 極，6.碳電極引線端部。圖2是本實用新型搭配對實樣檢測的電化學(xué)分析儀結(jié)果圖。圖3是圖2電化學(xué)分析儀結(jié)果的線性圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實例對本實用新型作進(jìn)一步描述實施例1 :本實用新型產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。參見圖1，這種便攜式重金屬鉻傳感器，在聚酯薄膜基片1上絲網(wǎng)印刷三個電 極一個是功能化石墨工作電極3，一個是碳輔助電極4，一個是銀和氯化銀參比電極 5；并在聚酯薄膜基片1上絲網(wǎng)印刷上述三個電極的碳引出線2;在三個電極的碳引出線 2的前部分及三個電極以外的基片上，還覆蓋有絕緣漿印制的絕緣層。本實用新型對工作電極材料石墨采用了預(yù)氧化處理，增加石墨表面的含氧功能 團(tuán)，這樣使得六價鉻在電極表面的富集吸附能力得到增強(qiáng)，提高了所述傳感器的靈敏 度，同時，一次性傳感器使用過程無需在樣品液中加入汞離子，有效了減少汞對環(huán)境的 污染。實施例2 檢測河水加標(biāo)試樣中的六價鉻本實用新型的便攜式重金屬鉻傳感器使用時，可以與多功能電化學(xué)分析儀的三 電極接入線相連接，加入溶液，使用伏安法測量其電化學(xué)信號。檢測重金屬六價鉻含 量。采用線性掃描分析法，首先，將所述的傳感器與電化學(xué)工作站連接；其次，取河水水樣，用硫酸將 待測樣溶液pH調(diào)節(jié)至1，配制0-1000 μ gL—1六價鉻離子的一系列加標(biāo)溶 液。最后，將傳感器電極下端浸入溶液開始線性掃描分析法，進(jìn)行測試實驗，可以得到 如圖3中的線性掃描曲線，工作電位窗口在0.8 -0.4V，六價鉻離子濃度標(biāo)定，讀取 0.075V電位時的峰電流。如圖4所示，還原峰電流與六價鉻濃度0-1000 μ gL—1范圍內(nèi)呈 現(xiàn)良好的線性關(guān)系，相關(guān)系為0.999，檢出限為21 μ gL—1。 本實用新型使用的電極是集成電極，構(gòu)成三電極體系。特點是方法簡單，快 速。采用本實用新型的一次性電化學(xué)傳感器，可大大降低由于傳統(tǒng)電極反復(fù)使用帶來的 分析誤差，同時由于絲網(wǎng)印刷工藝決定了可批量制備的特點，成本極低。
權(quán)利要求1.一種便攜式重金屬鉻傳感器，其特征在于在聚酯薄膜基片上絲網(wǎng)印刷三個電極 一個是功能化石墨工作電極，一個是碳輔助電極，一個是銀和氯化銀參比電極；并在聚 酯薄膜基片上絲網(wǎng)印刷上述三個電極的碳引出線。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的便攜式重金屬鉻傳感器，其特征在于在三個電極碳引出線的 前部分及三個電極以外的基片上，還覆蓋有絕緣漿印制的絕緣層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的便攜式重金屬鉻傳感器，其特征在于所述的功能化石墨工作 電極由功能化石墨粉、碳粉和油墨制成漿料印刷到聚酯薄膜上烘干而成。
專利摘要本實用新型涉及一種便攜式重金屬鉻傳感器，用于水樣中的六價鉻離子含量檢測，它采用一種絲網(wǎng)印刷電極，包括印制電極的聚酯薄膜基片及在基片上印制三電極體系一個功能化石墨電極、一個碳輔助電極和一個銀和氯化銀參比電極，并在聚酯薄膜基片上絲網(wǎng)印刷上述三個電極的碳引出線，三個電極碳引出線的前部分及三個電極以外的基片上，還覆蓋有絕緣漿印制的絕緣層。本實用新型絲網(wǎng)印刷電極結(jié)構(gòu)簡單，加工方法簡便、成本低，尤其適合于環(huán)境監(jiān)測中的線性分析法實時測定重金屬六價鉻離子，是一種新環(huán)保監(jiān)測產(chǎn)品。
文檔編號G01N27/403GK201796010SQ20102019069
公開日2011年4月13日 申請日期2010年5月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月14日
發(fā)明者卡瑞格·愛德華·巴克斯, 李敘, 紀(jì)效波, 菲利浦·M·哈蘭姆 申請人:湖南友能高新技術(shù)有限公司