一种PVC钙离子选择电极及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种PVC钙离子选择电极及其制备方法。它包括金属丝、内充液和钙离子敏感膜，该敏感膜以聚氯乙烯为膜骨架，通过加入邻苯二甲酸二丁酯、四硼酸钠、与冠醚溶于四氢呋喃制得。通过连接参比电极和电势检测模块，将水中钙离子浓度转化为电势差，再通过能斯特方程转化为钙离子浓度。在存在Al

【技术实现步骤摘要】
一种PVC钙离子选择电极及其制备方法


[0001]本专利技术设计一种钙离子选择电极的制备方法，属于电化学领域，该方法制备的选择电极可以用来测水质硬度中钙离子含量。

技术介绍

[0002]水的硬度是指水中溶解的钙盐和镁盐的含量的多少，若含量少，则水的硬度则小，反之则大，如若不常饮用硬水的人偶然饮用硬水，则其肠胃功能会紊乱。人体每天摄入的钙不宜高于2500mg，否则会导致血钙过高，肾脏损坏，还会影响其他矿物质的吸收等危害。水体中若钙离子浓度过高，会与一些阴离子形成沉淀，比如碳酸钙，若附着在循环水系统管道上，首先会使循环水流通面积减少，堵塞换热器等，其次循环水系统直接与大气接触，且水温均控制在30℃以下，非常适合细菌、藻类繁殖，这些东西有可能附着到钙沉淀上形成污垢，腐蚀金属管道等。常规的钙离子检测方法主要有原子吸收法、比色法滴定法和荧光法等，但这些由于方法仪器成本高、分析速度慢、装置体积大等缺点，仅适用于实验室分析，无法进行现场实时监测。
[0003]离子选择电极中最先发展的是钙离子选择电极，是一类利用膜电位测定溶液中离子浓度或活度的电化学传感器。钙离子选择性电极中最重要的部分是钙离子敏感膜，膜的选择性和稳定性是研发的重点。实验证明冠醚与溶解在水中的Ca
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之间存在极好的相互作用，且形成的配合物具有合理的解离活性，这一特性是冠醚作为离子选择电极的迫切要求。目前以PVC为原料的膜离子选择电极是目前应用最广泛的电位传感器，其在价格上具有优势，且不易受样品影响，容易实现现场监测，在钙离子检测方面具有重要作用。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是研发出一种便于现场监测的钙离子选择电极。该电极的主要技术在于钙离子敏感膜的制备。制得的该离子选择电极和参比电极与传感器连接，便可用于现场连续监测。
[0005]一种PVC钙离子选择电极，该钙离子选择电极由金属丝、内充液和钙离子敏感膜组成；钙离子敏感膜以冠醚作为离子载体，以PVC为聚合物基质、酯类为增塑剂、四硼酸钠为阳离子交换剂；其中，聚合物基质、离子载体、增塑剂和阳离子交换剂的质量比依次为180～220：40～60：200～400：1～15。
[0006]在一些优选的技术方案中：聚合物基质、离子载体、增塑剂和阳离子交换剂的质量比依次为180～220：40～60：200～400：5～7。
[0007]本专利技术技术方案中：金属丝的材质是银。
[0008]本专利技术技术方案中：聚合物基质与增塑剂的质量比为1：1～2。
[0009]本专利技术技术方案中：冠醚为二苯并
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冠醚
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6。
[0010]本专利技术技术方案中：增塑剂为磷酸三丁酯或邻苯二甲酸二丁酯。
[0011]一种上述的PVC钙离子选择电极的制备方法，该电极通过如下方法制备得到：
[0012](1)塑料壳体的制备
[0013]将塑料壳体制成圆柱体，将银丝固定于一端后封死，另一端则做成蜂窝状；
[0014](2)内充液的制备
[0015]配制氯化钙溶液；
[0016](3)敏感膜的制备
[0017]将聚氯乙烯溶于有机溶剂中，溶解后加入增塑剂，随后加入冠醚和阳离子交换剂，搅拌均匀后倒入玻璃板，在自然条件下静置40～60h；
[0018](4)电极的制备
[0019]将内充液填充到壳体后，再将制得的敏感膜切割成直径为0.5～3cm的圆片，用5％PVC
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THF将敏感膜贴于壳体另一端并在自然条件下静置24h，即可得到目标产品。
[0020]本专利技术的技术方案为：内充液是0.1mol/L氯化钙。
[0021]本专利技术技术方案中：有机溶剂四氢呋喃是无色易挥发液体，可以作为为高分子聚合物的前体，一般在制作膜离子电极时的用量在5～10ml，可以根据PVC的用量进行调整。
[0022]上述方法中：步骤(1)中所述的塑料壳体是直径为1cm、高为4cm的圆柱体。
[0023]上述方法中：步骤(4)中所述的敏感膜的直径为1cm。
[0024]本专利技术的实验条件及结果：将所制得的离子选择电极和购置的参比电极与传感器连接，将探头置于同一已知浓度梯度溶液中，通过PC端测试，结果符合能斯特方程，响应斜率达到30.7mV/dec。
[0025]有益效果：
[0026]本专利技术所制备的钙离子选择电极，便于现场监测。钙离子敏感膜的制备原料中，电活性化合物的价格低廉，在市场上易于购买，且冠醚作为电活性物质，降低了其他金属离子的干扰。选用邻苯二甲酸二丁酯作为增塑剂可以改善电极的响应性能，同时加入阳离子交换剂四硼酸钠促进离子的交换过程，优化了对目标离子的响应性能。该离子选择性电极具有选择性强、检出下限低，并具有响应时间短和重现性较好的特点，该电极操作方便快捷，是一种较理想的检测工具，在水质硬度检测等方面有广泛的应用前景。
附图说明
[0027]图1为PVC钙离子选择电极的基本结构图；
[0028]图2、图3、图4分别为实施例1、2、3所制备的膜电极响应斜率。
具体实施方式
[0029]下面结合实施例对本专利技术作进一步说明，但本专利技术的保护范围不限于此：
[0030]电极塑料壳体统一提前制作，内充液为0.1mol/LCaCl2溶液。
[0031]塑料壳体的制备：将塑料壳体制成圆柱体，将银丝固定于一端后封死，另一端则做成蜂窝状；所述的塑料壳体是直径为1cm、高为4cm的圆柱体。
[0032]实施例1
[0033](1)敏感膜的制备
[0034]称0.20gPVC粉溶于5mLTHF中搅拌至粉末完全溶解后，加入0.20g邻苯二甲酸二丁酯、0.05g二苯并
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冠醚
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6、5mg四硼酸钠，搅拌均匀后倒入平板上，自然条件下静置48h，
得到弹性的膜。
[0035](2)电极的制备
[0036]将得到的弹性膜用工具切成直径1cm大小的圆片，用5％PVC
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THF溶液将其贴于含有内充液的塑料壳体底部，自然条件下静置24h后，在0.1mol/LCaCl2溶液中活化两个小时。
[0037](3)电极性能测试
[0038]将该电极与Ag/AgCl参比电极置于10
‑4、10
‑3、10
‑2、10
‑1mol/L氯化钙溶液中，连接传感器，从PC端读出的数据中发现其符合能斯特方程，其响应斜率为30.7mV/dec。
[0039]实施例2
[0040](1)敏感膜的制备
[0041]称0.20gPVC粉溶于5mLTHF中搅拌至粉末完全溶解后，加入0.30g邻苯二甲酸二丁酯、0.05g二苯并
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冠醚
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6、6mg四硼酸钠，搅拌均匀后倒入平板上，自然条件下静置48本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种PVC钙离子选择电极，其特征在于包括：该钙离子选择电极由金属丝、内充液和钙离子敏感膜组成；钙离子敏感膜以冠醚作为离子载体，以聚氯乙烯为聚合物基质、酯类为增塑剂、四硼酸钠为阳离子交换剂；其中，聚合物基质、离子载体、增塑剂和阳离子交换剂的质量比依次为180～220：40～60：200～400：1～15。2.根据权利要求1所述的PVC钙离子选择电极，其特征在于：聚合物基质、离子载体、增塑剂和阳离子交换剂的质量比依次为180～220：40～60：200～400：5～7。3.根据权利要求1所述的PVC钙离子选择电极，其特征在于：金属丝的材质是银。4.根据权利要求1所述的钙离子敏感膜，其特征在于：聚合物基质与增塑剂的质量比为1：1～2。5.根据权利要求1所属的钙离子敏感膜，其特征在于：冠醚为二苯并
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【专利技术属性】
技术研发人员：徐海涛，李雪，金奇杰，徐慕涛，周长城，宋静，陆尧，
申请(专利权)人：南京杰科丰环保技术装备研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：