用于检测水中的硼的电化学方法技术

本发明专利技术涉及一种用于检测存在于水中的硼的方法，包括：制备包括水和至少一种硼络合试剂的导电缓冲溶液，将所述溶液引入至少有一个工作电极（７）的电化学电池，和用伏安法测量硼络合物及络合试剂的阳极峰，所述方法的特征在于工作电极（７）是固态微电极，并且相对于水流测量是持续进行的。本发明专利技术还涉及用于实现该方法的装置（１０）。

【技术实现步骤摘要】

本专利申请涉及液体(通常是水)中的硼的电化学检测，硼通常是超低剂量的，甚 至是微量的状态(例如，通常几个到几百个卯b-十亿分之几，重量比)。
技术介绍
—般来讲，液体(通常是含水的，更经常是水)中的硼的检测可以使用多种技术来 进行，通常使用电化学方法例如极谱法。 硼是特别难于检测的物质，因为在水中存在非常微量的情况下必须被检测，而且， 最重要的是，因为它必须作为一种带有络合试剂的化合物被检测。 因此，出片反物Voltammetric determination of boron by usingAlizarin RedS(Analytica Chimica Acta 572(2006)253-258)描述了一种新的用于确定水中微量(即通常在几个ppb的水平)的硼的存在的伏安法。在该出版物中，利用悬汞滴电极作为工作电极，通过阳极峰的存在，检测缓冲溶液中的具有茜素红(ARS)的硼络合物。 然而，汞是很难处理的物质，并且会带来安全和环境方面的问题，除了这样的事实，使用汞做为工作电极材料是棘手的，而且设备相对笨重。因此，这种方法被证明操作复杂，使用不灵活。
技术实现思路
本专利申请的目的是弥补现有技术的缺点，尤其是弥补实现测量方法的困难，该 方法并不具备现有技术的缺陷。 为此，本专利技术涉及一种用于检测存在于水中的硼的方法，包括制备包括水和至少 一种硼络合试剂的导电缓冲溶液，将所述溶液引入至少存在一个工作电极的电化学电池， 用伏安法测量硼络合物及络合试剂的阳极峰，所述方法的特征在于工作电极是固态微电 极，并且测量相对于水流是持续进行的。 有利的是，使用这样的微电极使得能够具有低环境污染的测量方法。 另一方面，使用固体微电极的事实使得能够得到一种方法，这种方法借助于特别紧凑和廉价的器具很容易实现。 使用根据本专利技术连续的测量是有优势的，这种测量相对于存在硼的水流在线(in line)进行测量。 优选的，伏安法测量是微分脉冲伏安法(DPV)，或者方波吸附溶出伏安法 (SWASVM)，或者吸附溶出伏安法(ASVM)测量。 阳极峰测量可以在导电缓冲溶液(通常具有给定ra值)中进行，例如阳极峰的 测量可以依照以下参数进行导电的缓冲溶液，如包括醋酸和/或磷酸溶液，及溶液的pH 值可以选择为7.4。但是本领域技术人员也可以设计任意其它的参数组合，其可以使用任意 缓冲溶液和任意合适的PH值。pH值通常取决于各种参数包括电解液的浓度和性质，而且 pH值的选择必须尽可能最优化检测硼的峰值的显现。 优选的，硼络合试剂的浓度为10—9M_10—3M，优选为10—8M_10—4M。 例如在水处理过程中(典型的是在树脂床去离子阶段的下游)使用根据本专利技术的方法的情况，不仅根据本专利技术的检测方法完美地融入处理过程中，不需要减缓处理过程，而且还使通过检测硼的存在来显示树脂的损耗成为可能。 根据本专利技术，硼络合试剂通常选自由茜素红S(或者ARS， (3，4_ 二羟基-9， 10- 二 氧代)-2-蒽磺酸钠盐)和铍(III)形成的组。但是在本专利技术的范围内本领域技术人员也 可以设计任何其它的络合试剂。 根据本专利技术的工作微电极通常选自例如碳微电极(即通常是玻璃碳微电极或碳 纳米管)、铋微电极(即通常用铋制成的微电极，或者涂敷有铋膜的微电极)、掺杂硼或不掺 杂硼的金刚石微电极和涂敷汞膜的微电极。但是在本专利技术的范围内，本领域技术人员也能 预想到任何其它的微电极。本领域技术人员可以选择限定工作电极的参数，比如可以根据 执行条件选择形成其的材料和其几何形状。 有利的是，根据本专利技术能够将校准硼浓度测量作为阳极峰高的函数。这传统地由 通过空白溶液(即不含硼的溶液)的器具和通过至少一种含有已知浓度的硼的水溶液 的器具来完成。 根据这样的校准，通常情况下硼可以在至少5ppb的浓度被检出，通常为 5-1000卯b，优选为5-400卯b。 本专利技术也涉及到用于实现前述方法的检测装置，该装置的特征在于所述装置包括具有液体入口设备和分开的液体出口设备的电化学电池，该电池还包括电池密封设备和参比电极、对电极以及工作微电极，所述工作微电极在有包含水和至少一种硼络合试剂的导电缓冲溶液存在时能够被引入电化学电池，且所述工作微电极选自碳微电极、铋微电极、掺杂硼或不掺杂硼的金刚石微电极和涂覆汞膜的微电极，所述装置能够用伏安法测量硼络合物和络合试剂的阳极峰，并且相对于水流持续进行该测量。 特别优选的，该三个电极是微电极。 根据本专利技术所述装置还包括，优选的，处理由工作电极捡拾的信号的设备，所述处 理设备优选包括用于测量存在于电池中的液体中的硼浓度的设备。通常这种设备包括电子 的和/或计算机的设备，这些设备可以容许存储校准、与校准的对比和测量信息的再传送。 根据本专利技术的装置，可以被集成在水净化系统内或或用于自控的独立型模块， 也就是通常情况下与外界没有联系和自给自足的(可以在没有任何外来操作和信息的情 况下工作)。附图说明 阅读下述附图有助于更好地理解本专利技术，其中 图1图示出了根据本专利技术的第一个硼检测装置的俯视分解视图； 图2图示出了所述第一个装置的仰视分解视图； 图3图示出了所述第一个组装的装置，电极被设置在电化学电池内部； 图4示出了图3的所述第一个组装的装置，微电极从该装置中移出； 图5图示出了根据本专利技术的第二个硼检测装置的俯视分解视图； 图6图示出了所述第二个装置的仰视分解视 图7图示出了所述第二个组装的装置，微电极被设置在电化学电池内部； 图8示出了执行根据本专利技术的实施例的伏安法的测量结果；及 图9示出了执行根据本专利技术的实施例的校准曲线。具体实施例方式根据本专利技术的用于检测硼的第一个装置10如图1-图4所示。该装置10包括电 池，电池由基座1和盖2限定，每个都包括中空的部分，并且准备它们彼此相对放置，它们中 空部分的组件相互补充并限定实际上的电池，也就是包括水和硼络合试剂的电解液存在的 空间，并且使三个电极(参比电极、工作电极和对电极)与其接触以便进行电化学测量(在 该例子中为伏安法)。 一旦部分1和部分2的组件被闭合形成该电池，垫圈21确保了电池 的密封性。 盖2和基座1每个都包括有螺纹的开口，用来固定通过螺钉22B、22C、22A、22D组 装的这两部分的组件，固定是通过相应地将基座1的开口 1B、1C、1D、1E和盖2的开口 2B、 2C、 2D、 2E螺纹连接，所述组件形成电化学电池。 盖2包括两个孔，液体入口 2A和出口 2F，端部元件3和4分别地和部分地被放置 在它们上面，允许液体通过并确保密封性。端部元件3和4的端部没有固定在盖2的壁上， 它们是为了接收具有强制锁闭的软管，用于液体的流动。 该装置10包括板7，该板通常是由支撑体构成，该支撑体最经常由陶瓷，P匿S(聚 二甲基硅氧烷)型的塑料或硅片型基板制成，在该板上粘合三个电极，它们是根据本专利技术 的微电极7A、7B和7C，即参比电极、工作电极和对电极。这三个电极的性质通常由本领域技 术人员根据电解介质和其它常用参数来选择。 根据本专利技术，可以想到其它类型的支撑板，例如由PTFE(聚四氟乙烯)、PVDF(聚 亚乙烯氟)或PE(聚乙烯)型塑料制成，支撑板也可以由其它材料如石英或者甚至不锈钢 (绝缘的)制成。类似地本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于检测存在于水中的硼的方法，包括：制备包括水和至少一种硼络合试剂的导电缓冲溶液，将所述溶液引入至少存在一个工作电极（７）的电化学电池，和用伏安法测量硼络合物及络合试剂的阳极峰，所述方法的特征在于该工作电极（７）是固态微电极，并且该测量相对于水流是持续进行的。

【技术特征摘要】
FR 2008-9-25 0856462一种用于检测存在于水中的硼的方法，包括制备包括水和至少一种硼络合试剂的导电缓冲溶液，将所述溶液引入至少存在一个工作电极(7)的电化学电池，和用伏安法测量硼络合物及络合试剂的阳极峰，所述方法的特征在于该工作电极(7)是固态微电极，并且该测量相对于水流是持续进行的。2. 根据前述权利要求所述的方法，该伏安法测量是微分脉冲伏安法(DPV)，或者方波吸附溶出伏安法(SWASVM)，或者吸附溶出伏安法(ASVM)测量。3. 根据前述任一权利要求所述的方法，该硼络合试剂的浓度为10—9M-10—3M，优选为10—8M-10—4M。4 根据前述任一权利要求所述的方法，该硼络合试剂选自由茜素红S (ARS， (3， 4- 二羟基-9，10-二氧代)-2-蒽磺酸钠盐)和铍(III)形成的组。5. 根据前述任一权利要求所述的方法，该工作微电极(7)选自碳微电极、铋微电极、掺杂硼或不掺杂硼的金刚石微电极和涂敷汞膜的微电极。6. 根据前述任一权利要求所述的方法，该硼浓度测量是作为不含硼的溶液和含有至少一...

【专利技术属性】
技术研发人员：C勒尼尼韦恩，A迪米特拉科波洛斯，P拉贾格帕兰，A范海戈，
申请(专利权)人：米利波尔公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]