專利名稱：連續(xù)電化學(xué)分析儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種以伏安測量應(yīng)用為基礎(chǔ)的連續(xù)電化學(xué)分析儀。
“伏安測量”一般理解為對一個系統(tǒng)中的一個小型(可極化的)電極的電流-電壓關(guān)系的研究，該系統(tǒng)包括一個(非可極化的)參考電極，所說的這兩個電極均處于高濃度的電解液中。
通過向上述系統(tǒng)施加不斷升高的電壓，就產(chǎn)生了弱的剩余電流的唯一通道，即電流由系統(tǒng)中存在的所有離子體傳送，而不發(fā)生明顯的放電現(xiàn)象(不管是陽極的還是陰極的)。
可是，如果加入少量帶有低放電電壓的離子，電流繼續(xù)由所有現(xiàn)存的離子體傳送，但在電極-溶液交界面處只發(fā)生最低電壓陰極(和陽極)放電過程。離子來到電極-溶液交界面差不多僅僅是由于最遠區(qū)域的擴散的結(jié)果，因此，它的放電來源于“閾值”電流，該電流與其在溶液中的密度成比例。
極譜分析法是伏安測量的一個具體例子，在該分析法中，小型電極是由按規(guī)則的時間間隔從毛細管中滴下的一滴汞構(gòu)成的。所能得到的電流-電壓圖表叫做“極譜圖”，對于在高濃度鹽溶液中一定的離子的存在，該圖表可提供數(shù)量和質(zhì)量的信息。
當(dāng)極譜分析法得到發(fā)展時，它的應(yīng)用極大地促進了分析化學(xué)的發(fā)展;然而，這種方法的靈敏度不能滿足目前的要求。以所需的高速度保持并測量電壓和電流，會遇到許多困難，因此還必須解決其它的復(fù)雜問題。
通常，系統(tǒng)的慣性阻礙了其在工業(yè)上的應(yīng)用。
為了舉例說明，讓我們提一下在商品化的含鋅電解液中測量鎘的成份的方法，鋅/鎘比例通常在20，000至40，000之間。
最近在使用晶體管的運算放大器方面的發(fā)展導(dǎo)致了先進電子設(shè)備的應(yīng)用，最終結(jié)果是對伏安分析系統(tǒng)的普遍改進。
對流動系統(tǒng)(flowingsystem)電分析應(yīng)用的研究最近變得特別重要。例如，用于控制或報警裝置、用于重復(fù)利用的目的、用于分支電路，等等。
使電分析技術(shù)適用于流動系統(tǒng)并不是沒有困難的，這是因為雜質(zhì)(電極-溶液)反應(yīng)產(chǎn)生的信號常常提供不可復(fù)驗的效果。這是懸掛汞滴電極的典型例子。本文對固體微電極應(yīng)用進行研究，最廣泛使用的是貴金屬(金、鉑)，大多數(shù)時候它們被做成固定的或移動的(旋轉(zhuǎn)的)線或板。
下面為固定傳感器提供的一些好處-由于相對于其表面做連續(xù)運動，電極不影響樣品的密度;
-因為在電極-溶液交界面處形成的擴散層比對流形成的層薄，所以反應(yīng)時間和靈敏度就得到改進;
-可以在相對大的范圍內(nèi)生產(chǎn)大小和形狀不一的電極，所以促進了伏安傳感器的使用。
相反，經(jīng)驗表明移動的(旋轉(zhuǎn)的)傳感器有時在可復(fù)驗性方面較差。
在最近應(yīng)用的材料中，玻璃化炭黑(glassy-carbon)越來越重要。事實上，它具有相當(dāng)高的硬度、良好的導(dǎo)電性能、高氫過電壓、強化學(xué)惰性以及比貴金屬低的成本。
玻璃化炭黑有完美的像鏡子一樣的表面，適合于接受極端薄的汞層。最先的調(diào)查涉及同時淀積的汞和微量的要分析的金屬，通過此過程，可與該金屬在原位置形成汞合金，該合金可以以陽極分解法再次分解。
汞層可以非常薄(厚度在0.001至0.01m的范圍內(nèi))，通過該技術(shù)得到的陽極伏安圖顯示了極佳的靈敏度。玻璃化炭黑可用于大范圍的支持電解液并且特別適用于常規(guī)分析。
不幸的是，這些設(shè)備不能使非常低的陽離子密度得以確定。對于鎘，例如，低于10-4M的值就不能確定。
本申請人現(xiàn)在找到了一種克服了上述弊端的裝置，它顯示了更好的靈敏度(例如，鎘是10-9M)，并同時使連續(xù)測量成為可能。
事實上，進行連續(xù)測量的可能性也是很重要的。
脈沖差分陽極伏安測量法是一種將儀器的更好的靈敏度與更短淀積時間相結(jié)合的技術(shù)淀積時間減少至一分鐘或更短些，使得電極穩(wěn)定性不再成為難題，并把擴散至電極體內(nèi)的量保持在最小限度。
用本申請的設(shè)備進行掃描的速度很高(高至200mv/秒)，因此，本系統(tǒng)總是處于平衡狀態(tài)下，對提高測量結(jié)果的復(fù)驗性完全有利。
本發(fā)明基于伏安測量應(yīng)用的、用于確定溶液中如鎘、鉛、銅、銻等陽離子密度的連續(xù)電化學(xué)分析儀基本上包括一個由分隔壁分成兩部分的元件，第一部分裝有玻璃化炭黑固體工作電極，還有參考電極和反電極;另一部分裝有所說陽離子溶液的入口和出口，這兩個口均在所說部分的同一邊，有一根U形管從這兩個口延伸出去，所說管的U形端伸過所說的分隔壁;
-用于放大和檢測與密度測量有關(guān)的信號的裝置。
對于參考電極，可從那些在先有技術(shù)中已知的電極中選一個，例如銀/銀氯參考電極。
所用的反電極也可從已用于所說分析儀的電極中選，例如鉑反電極。
現(xiàn)在參照

圖1和圖2的實施例解釋本發(fā)明。在不背離本發(fā)明原則的前提下，可對它們做各種技術(shù)和結(jié)構(gòu)的改進。
該元件由一分隔壁(C)分成兩部分〔(A)和(B)〕。
在元件的(A)部分，對其中的陽離子密度進行測量，該部分包含有一個玻璃化炭黑固體工作電極(1)、一個參考電極(2)和一個反電極(3)。
在元件的(B)部分，參考數(shù)字(4)表示有待確定的流進來的陽離子溶液，參考數(shù)字(5)表示流出去的溶液。
所說(B)元件部分有一個入口(6)和出口(7)，由一個U形管(8)聯(lián)接，該管的U形端伸過分隔壁(C)，進入元件的(A)部分。
圖2展示了一個用于測量陽離子密度的電路，圖中參考數(shù)字意義如下10元件11玻璃化炭黑固體工作電極12參考電極13反電極14變換器15變換器
16、17電阻器現(xiàn)在參照本發(fā)明的分析儀給出一些技術(shù)數(shù)據(jù)-汞的電淀積在900mv下進行5分鐘-測量的最短和最長時間(建議值)15秒至60秒-平均測量時間(建議值)28秒-可確定的陽離子鎘、鉛、銅、銻-鎘被確定的最小密度6×10-9M-鎘被確定的最大密度1×102M為了更好地說明本發(fā)明，現(xiàn)在舉個例子，但該例子不應(yīng)認為是對本發(fā)明的限定。
例通過由圖1所示的那類元件進行測試。
-參考電極銀/銀氯-反電極鉑-汞電淀積在900mv下進行5分鐘-測量時間可變-被確定的陽離子鎘、鉛、銅圖3表示所得結(jié)果，橫座標(biāo)以mv表示電壓，縱座標(biāo)以μA表示電流強度。
權(quán)利要求
1.一種基于伏安測量應(yīng)用的、用于確定溶液中如鎘、鉛、銅、銻等陽離子密度的連續(xù)電化學(xué)分析儀，其特征在于一個由分隔壁分成兩部分的元件，第一部分裝有玻璃化炭黑固體工作電極，還有參考電極和反電極，另一部分裝有所說陽離子溶液的入口和出口，這兩個口均在所說元件部分的同一邊，有一根U形管從這兩個口延伸出去，所說管的U形端伸過所說的分隔壁；用于放大和檢測與密度測量有關(guān)的信號的裝置。
全文摘要
一種確定溶液中如鎘、鉛、銅、銻等陽離子密度的連續(xù)電化學(xué)分析儀，包括一個由分隔壁分成兩部分的元件及一個用于放大和檢測與密度測量有關(guān)的信號的裝置。該元件的第一部分有玻璃化炭黑固體工作電極、參考電極和反電極，另一部分的同一邊有陽離子溶液的入口和出口，一根U形管從這兩個口延伸出去，且伸過分隔壁。
文檔編號H01L31/0352GK1037965SQ8910201
公開日1989年12月13日 申請日期1989年3月9日 優(yōu)先權(quán)日1988年3月9日
發(fā)明者雷娜通·格倉諾, 埃來歐·西恩蒂門蒂 申請人:諾娃薩米股份公司