便携式重金属铬传感器制造技术

本实用新型专利技术涉及一种便携式重金属铬传感器，用于水样中的六价铬离子含量检测，它采用一种丝网印刷电极，包括印制电极的聚酯薄膜基片及在基片上印制三电极体系：一个功能化石墨电极、一个碳辅助电极和一个银和氯化银参比电极，并在聚酯薄膜基片上丝网印刷上述三个电极的碳引出线，三个电极碳引出线的前部分及三个电极以外的基片上，还覆盖有绝缘浆印制的绝缘层。本实用新型专利技术丝网印刷电极结构简单，加工方法简便、成本低，尤其适合于环境监测中的线性分析法实时测定重金属六价铬离子，是一种新环保监测产品。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种可快速检测水中重金属含量的一次性便携式传感器，用于检测重金属六价铬，属于分析仪器

技术介绍
铬在环境中以六价、三价或二价存在，其中六价铬是重要的环境污染物，可引起肝、肾病变，由于其氧化性和对皮肤的高渗透性，能使皮肤溃疡，对呼吸道、消化道 有刺激、致癌、诱变作用，被认为是致癌物质。饮用水中铬含量在O.lmg/L以上时， 就会使人呕吐，侵害肠道和肾脏；此外，六价铬能杀死水体中浮游动植物，并对水的自 净过程产生不良影响。其污染源主要来自铬矿开采加工、电镀、制革、纺织和造纸等工 业。我国早期颁布的《工业“三废”排放标准》(GBJ4-73)指出，六价铬是5种对人体 损害较大的第一类有害物质之一，因此要求对环境中六价铬污染进行严格监控。因此， 需要一种操作方法简单，成本低，快速、便于携带的六价铬的检测仪器。目前测定废水 中六价铬含量的主要方法有原子吸收光谱法，等离子质谱法，荧光法，分光光度法，化 学发光法，然而上述方法样品处理复杂，耗时，同时不能够在污染源现场对废水中的六 价铬实时测定。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是解决上述现有技术存在的问题，为有色冶 金、电子、电镀、机械等行业的废水排放在线监测提供一种快速、单人份操作、便于携 带、低成本及操作简单、一次性使用的便携式重金属铬传感器。达到控制污水排放量 并杜绝污染事故发生的目的，也可用于河流断面等地表水自动检测，确保水环境生态安全。本技术采用的技术方案是这种便携式重金属铬传感器，在聚酯薄膜基片 上丝网印刷三个电极一个是功能化石墨工作电极，一个是碳辅助电极，一个是银和氯 化银参比电极；并在聚酯薄膜基片上丝网印刷上述三个电极的碳引出线。上述技术方案中，在三个电极的碳引出线的前部分及三个电极以外的基片上， 还覆盖有绝缘浆印制的绝缘层。上述技术方案中，所述的功能化石墨工作电极为功能化石墨粉、碳粉和油墨制 成的浆料印刷到聚酯薄膜上烘干而成。上述技术方案中，所述的功能化石墨粉为石墨采用了预氧化处理，增加石墨表 面的含氧功能团，使得六价在电极表面的富集吸附能力增强，提高了传感器的灵敏度。本技术用于检测重金属六价铬含量的方法为将本技术的传感器与电 化学工作站相连接，在(UMH2SO4溶液中加入待测样本，将本技术的传感器丝网印 刷电极下端浸入溶液中，采用线性扫描伏安分析法，根据获得的还原峰电流与六价铬浓 度之间的线性关系，测定重金属六价铬离子的浓度。丝网印刷制备传感器电极技术不仅为重金属离子的电化学传感提供了工业化生 产的可能性，而且制作简单、价格低廉、便于携带、易于微型化和集成化。丝网印刷基 本原理是利用丝网印版图文部分网孔透油墨，非图文部分网孔不透墨的基本原理进行 印刷。印刷时在丝网印版一端上倒入油墨，用刮板在丝网印版上的油墨部位施加一定压 力，同时朝丝网印版另一端移动。油墨在移动中被刮板从图文部分的网孔中挤压到承印 物上。由于油墨的粘性作用而使印迹固着在一定范围之内，印刷过程中刮板始终与丝网 印版和承印物呈线接触，接触线随刮板移动而移动，印刷时通过刮板的挤压，使油墨通 过图文部分的网孔转移到承印物上 ，形成与原稿一样的图文。电化学传感器的实际应用中，因为实样的复杂性及现有的金属电极易汞齐化， 导致传感器的测量结果灵敏度较低。本技术采用了丝网印刷技术及石墨的功能氧化 处理技术，一次性传感器应用使得六价铬离子检测避免传统的汞电极，仪器的便携性大 大增强，可在户外进行现场检测，并实现了废水中六价铬快速检测，检测时机灵活性大 大增强。本技术与现有技术相比，具有丝网印刷电极制备简单，加工方便，成本低 的特点，同时避免了汞膜电极的引入，无污染，用该丝网印刷电极制成的传感器检测方 法简单，且灵敏度高、重现性好。附图说明图1是本技术结构示意图。标号说明1.聚酯薄膜，2.碳电极引线，3.工作电极，4.辅助电极，5.参比电 极，6.碳电极引线端部。图2是本技术搭配对实样检测的电化学分析仪结果图。图3是图2电化学分析仪结果的线性图。具体实施方式以下结合附图和实例对本技术作进一步描述实施例1 :本技术产品结构。参见图1，这种便携式重金属铬传感器，在聚酯薄膜基片1上丝网印刷三个电 极一个是功能化石墨工作电极3，一个是碳辅助电极4，一个是银和氯化银参比电极 5；并在聚酯薄膜基片1上丝网印刷上述三个电极的碳引出线2;在三个电极的碳引出线 2的前部分及三个电极以外的基片上，还覆盖有绝缘浆印制的绝缘层。本技术对工作电极材料石墨采用了预氧化处理，增加石墨表面的含氧功能 团，这样使得六价铬在电极表面的富集吸附能力得到增强，提高了所述传感器的灵敏 度，同时，一次性传感器使用过程无需在样品液中加入汞离子，有效了减少汞对环境的 污染。实施例2 检测河水加标试样中的六价铬本技术的便携式重金属铬传感器使用时，可以与多功能电化学分析仪的三 电极接入线相连接，加入溶液，使用伏安法测量其电化学信号。检测重金属六价铬含 量。采用线性扫描分析法，首先，将所述的传感器与电化学工作站连接；其次，取河水水样，用硫酸将 待测样溶液pH调节至1，配制0-1000 μ gL—1六价铬离子的一系列加标溶 液。最后，将传感器电极下端浸入溶液开始线性扫描分析法，进行测试实验，可以得到 如图3中的线性扫描曲线，工作电位窗口在0.8 -0.4V，六价铬离子浓度标定，读取 0.075V电位时的峰电流。如图4所示，还原峰电流与六价铬浓度0-1000 μ gL—1范围内呈 现良好的线性关系，相关系为0.999，检出限为21 μ gL—1。 本技术使用的电极是集成电极，构成三电极体系。特点是方法简单，快 速。采用本技术的一次性电化学传感器，可大大降低由于传统电极反复使用带来的 分析误差，同时由于丝网印刷工艺决定了可批量制备的特点，成本极低。权利要求1.一种便携式重金属铬传感器，其特征在于在聚酯薄膜基片上丝网印刷三个电极 一个是功能化石墨工作电极，一个是碳辅助电极，一个是银和氯化银参比电极；并在聚 酯薄膜基片上丝网印刷上述三个电极的碳引出线。2.根据权利要求1所述的便携式重金属铬传感器，其特征在于在三个电极碳引出线的 前部分及三个电极以外的基片上，还覆盖有绝缘浆印制的绝缘层。3.根据权利要求1所述的便携式重金属铬传感器，其特征在于所述的功能化石墨工作 电极由功能化石墨粉、碳粉和油墨制成浆料印刷到聚酯薄膜上烘干而成。专利摘要本技术涉及一种便携式重金属铬传感器，用于水样中的六价铬离子含量检测，它采用一种丝网印刷电极，包括印制电极的聚酯薄膜基片及在基片上印制三电极体系一个功能化石墨电极、一个碳辅助电极和一个银和氯化银参比电极，并在聚酯薄膜基片上丝网印刷上述三个电极的碳引出线，三个电极碳引出线的前部分及三个电极以外的基片上，还覆盖有绝缘浆印制的绝缘层。本技术丝网印刷电极结构简单，加工方法简便、成本低，尤其适合于环境监测中的线性分析法实时测定重金属六价铬离子，是一种新环保监测产品。文档编号G01N27/403GK201796010SQ20102019069公开日2011年4月13日 申请日期2010年5月14日 优先权日2010年5月14日专利技术者卡瑞格·本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种便携式重金属铬传感器，其特征在于在聚酯薄膜基片上丝网印刷三个电极：一个是功能化石墨工作电极，一个是碳辅助电极，一个是银和氯化银参比电极；并在聚酯薄膜基片上丝网印刷上述三个电极的碳引出线。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：纪效波，李叙，卡瑞格爱德华巴克斯，菲利浦M哈兰姆，
申请(专利权)人：湖南友能高新技术有限公司，
类型：实用新型
国别省市：43