用于使用试剂基线测量化学物种的浓度的方法技术

一种方法，其中获得了感兴趣的化学物种的浓度。该方法包括测量试剂(典型地基于简单的单电子氧化还原对)的特性(例如氧化还原电位)以获得基线测量值。将该试剂与被测溶液混合，然后测量该混合物的特性以获得反应后测量值。然后基于该基线测量值和该第一反应后测量值典型地通过以下方式确定该感兴趣的化学物种的浓度：计算该基线测量值与该反应后测量值的差，然后使用该差和预定的换算表以确定该感兴趣的化学物种的浓度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于使用试剂基线测量化学物种的浓度的方法相关申请的交叉引用本申请要求于2016年6月17日提交的美国临时申请号62351671的权益，该临时申请通过引用结合在此。
本说明书涉及用于测量感兴趣的化学物种的浓度的方法和装置。更具体地，本说明书涉及用于检测溶液中氧化剂的方法和设备。
技术介绍
还原氧化反应是控制或测量感兴趣的化学物种的浓度的常用方法。它广泛用于造纸/纸浆工业中的过程控制、环境卫生控制如游泳池和饮用水安全、以及废水管理中。贵金属(如铂和金)传感器是用于提供此种测量的最常用的传感器。这种测量通常被称为氧化还原电位(ORP)测量。尽管普遍有效，但现有技术ORP测量方法遭受慢的响应速度，不确定由若干种可能发生的化学反应中的哪种引起氧化还原电位，以及缺乏从感兴趣的物种的测量中区分传感器污染或记忆效应的能力。例如，以预期的控制点为中心的已知氧化还原过程可以提供500mV的ORP值。然而，如果传感器被污染，那么难以分辨400mV的读数为实际响应还是传感器被污染使得读数受到损害之间的差异。因为不存在其他独立测量来区分污染的传感器与良好的传感器，所以使用者只能假设读数是反应速率的真实指示。现有技术方法的缺点的另一个实例，当测量物种的ORP时，其中所测量的反应涉及两步电子转移过程，这些方法可以具有慢响应时间。在现有技术方法中，不存在方便的方式来分辨缓增的响应是由传感器引起的还是由两个电子转移过程的复杂性引起的。先前，对于本领域技术人员来说，没有已知的方法来克服这些挑战。
技术实现思路
本专利技术提供了一种方法，其中获得了感兴趣的化学物种的浓度(或反应速率)。该方法包括测量试剂的特性以获得基线测量值。该方法继续于：将该试剂添加到被测溶液中，然后测量与该第一试剂反应后该被测溶液的特性以获得反应后测量值，并且然后基于该基线测量值和该第一反应后测量值确定该感兴趣的化学物种的浓度。典型地，这通过以下方式完成：计算该基线测量值与该反应后测量值的差，然后使用该差和预定的换算表以确定该感兴趣的化学物种的浓度。通过在与感兴趣的物种反应之前使用试剂，基线测量过程每次均有效地校准了测试仪器的传感器。这提供了传感器的明确的性能验证。此外，将传感器响应中的任何偏移作为在感兴趣的物种的每次测量中的因素考虑。所测量的特性可以是氧化还原电位(ORP)，但还可以是温度、pH、导电率、粘度、浊度、气体溶解度、或颜色。试剂可以基于简单的单电子氧化还原对，如Fe2+和Fe3+，但可以是其他还原试剂或氧化试剂。与更复杂的氧化还原过程相比，使用基于单电子氧化还原对的试剂在ORP测量中提供了快速响应，并且该测量的响应时间显著地改进。此外，化学反应的不稳定性也被排除在外，因为简单的氧化还原对现在将为占优势的ORP指标。例如，二价铁离子(Fe2+)和三价铁离子(Fe3+)是具有容易地可逆的反应的单电子氧化还原对。基于此种单电子氧化还原对的试剂可用于使用ORP测量来测量更复杂的氧化试剂如次氯酸的浓度。由于在Fe2+与Fe3+之间的单电子可逆转化，组合的试剂和被测溶液的ORP将反映更接近于由能斯特方程预测的值，使得测量更可重复且可靠。当暴露于高ORP条件时，ORP传感器中的贵金属(如Pt和Au)的表面可能会中毒。例如，在中性pH下，甚至在低浓度下，具有OCl-和HOCl的化学体系的氧化消毒剂可容易地将ORP增加至700mV以上，使电极“中毒”，导致迟滞的或甚至假的读数。该中毒可停留在贵金属电极上，造成“记忆效应”，当测量随后的物种时导致假的测量值。当使用二价铁和三价铁的氧化还原试剂时，ORP将降低至更低的值。这减轻了“中毒”和“记忆效应”。还可以调整氧化还原试剂浓度以测量不同范围内的氧化消毒剂。附图说明并入本说明书中并构成本说明书一部分的附图说明了本专利技术主题的一个或多个实施例，并且与详细说明一起解释其原理和实施。在不同的图中，相同的参考号和字符用于指定相同的、对应的或相似的部件。与本披露相关的图典型地不会按比例以尺寸精度绘制，即，此类附图已经被设计，其中集中于观察和理解的清晰度而不是尺寸精度。图1是用于测量被测溶液中感兴趣的化学物种的浓度的方法的代表性实施例的流程图。具体实施方式在描述本专利技术主题的一个或多个代表性实施例时，使用方向性术语如“上部”、“下部”、“上方”、“下方”、“在...前面”、“在...后面”等，除非另有说明，旨在描述如在不同的图中示出的各部件相对于彼此的位置和/或方向，并且不旨在强加对任何部件相对于图外任何参考点的任何位置和/或方向的限制。为了清楚，并非在此所描述的本专利技术主题的代表性实施例的所有常规特征都被示出和描述。当然，将了解的是，在任何此种实际实施的发展中，必须做出许多特定于实施的决策以便实现特定目标，如遵守应用和商业相关的约束，并且这些特定目标将随实施的不同以及开发者的不同而变化。本领域技术人员将认识到，在不背离权利要求书的范围的情况下，可以对一个或多个代表性实施例做出许多修改和变化。当然，将理解的是，代表性实施例的修改对本领域技术人员而言将是明显的，一些是仅在研究后才明显的，其他是常规机械、化学和电子设计的事情。代表性实施例的单一特征、功能或特性不是必要的。除了所描述的实施例之外，本专利技术主题的其他实施例是可能的，它们的特定设计取决于具体应用。同样地，本专利技术主题的范围不应该被在此所描述的具体实施例所限制，而应该仅被所附权利要求书及其等效物所限定。代表性实施例-方法图1示出了用于测量被测溶液中感兴趣的化学物种的浓度的方法100的代表性实施例的流程图。该被测溶液是氧化剂(如氯)的水溶液。来自游泳池或生活用水供应的水将是典型的来源。方法100使用了可测量氧化还原电位(ORP)、温度、和pH的测试仪器。在其他实施例中，测试仪器测量了导电率和/或一些其他特性。该仪器配置有容纳被测溶液的传感器井(sensorwell)。这些测量和整体方法通过具有一些使用者输入的嵌入式微控制器来控制。代表性实施例方法100使用基于氧化还原对的试剂。该试剂将样品溶液中的任何氧化剂还原。在代表性实施例中，该试剂基于Fe2+和Fe3+氧化还原对。代表性实施例方法100的第一步骤是基线测量步骤102。基线测量步骤102包括测量该试剂的特性以获得基线测量值。该基线测量步骤102开始于用该试剂冲洗该传感器井，然后用该试剂填满该传感器井的子步骤。然后该基线测量步骤继续于测量该试剂的氧化还原电位(ORP)(典型地以毫伏(mV)计)、然后记录该ORP测量值作为基线测量值的子步骤。然后基线测量步骤102结束于排空该传感器井。第二步骤是样品预处理步骤104。样品预处理步骤104包括将第一试剂添加到该被测溶液中。该样品预处理步骤104开始于测量出足以填满该传感器井的样品溶液的预处理量(约25ml)的子步骤。然后样品预处理步骤104继续于添加足以使得预处理量的样品溶液具有在2.0-3.0范围内的pH的量的选择剂，产生预处理的样品溶液的子步骤。在该代表性实施例中，该选择剂是0.09N硫酸，但可以使用其他试剂和浓度。该步骤去除了干扰物种，如碳酸氢盐物种的形式(NaHCO3、HCO3--)。第三步骤是样品测量步骤106。样品测量步骤106包括测量与该试剂反应后该被测溶液的特性以获得反应后测量本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于测量被测溶液中感兴趣的化学物种的浓度的方法，该方法包括以下步骤：测量第一试剂的特性以获得第一基线测量值；将该第一试剂添加到该被测溶液的第一部分中；测量与该第一试剂反应后该被测溶液的第一部分的特性以获得第一反应后测量值；并且基于该第一基线测量值和该第一反应后测量值，确定该感兴趣的化学物种的浓度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.06.17 US 62/351,6711.一种用于测量被测溶液中感兴趣的化学物种的浓度的方法，该方法包括以下步骤：测量第一试剂的特性以获得第一基线测量值；将该第一试剂添加到该被测溶液的第一部分中；测量与该第一试剂反应后该被测溶液的第一部分的特性以获得第一反应后测量值；并且基于该第一基线测量值和该第一反应后测量值，确定该感兴趣的化学物种的浓度。2.如权利要求1所述的方法，其中，该特性是温度、pH、氧化还原电位、导电率、粘度、浊度、气体溶解度、和颜色的组中的一项。3.如权利要求1所述的方法，其中，该特性是氧化还原电位。4.如权利要求1所述的方法，其中，该第一试剂基于氧化还原对。5.如权利要求1所述的方法，其中，该第一试剂基于利用单电子转移过程的氧化还原对。6.如权利要求1所述的方法，其中，该第一试剂基于Fe2+和Fe3+氧化还原对。7.如权利要求1所述的方法，其中，确定该感兴趣的化学物种的浓度利用一组预定的数据组。8.如权利要求1所述的方法，进一步包括：其中，确定该感兴趣的化学物种的浓度利用预定的基线测量值。9.如权利要求1、2、3、4、5或6所述的方法，其中，确定该感兴趣的化学物种的浓度进一步包括：计算该第一基线测量值与该第一反应后测量值的差；并且使用该差和预定的换算表以确定该感兴趣的化学物种的浓度。10....

【专利技术属性】
技术研发人员：拉塞尔·钟，希拉克·恰夫达，肖国亮，
申请(专利权)人：麦伦L公司，
类型：发明
国别省市：美国,US