[发明专利]测量微量溶解氧的电极

说明书

技术领域

本发明涉及一种测量微量溶解氧的电极，属于电化学传感器的技 术领域。

背景技术

分析发电厂的锅炉补给水和凝结水中的溶解氧的含量都为微量 级，前者在几个μg/L，后者在≤30μg/L的范围内。这是防止锅炉和 凝汽机在高温、高压下工作不被腐蚀的必要条件。上述水进入锅炉和 凝汽机前，需先进入除氧设备除氧，向除氧设备中投放的除氧化学药 品的量需由溶解氧分析仪进行监测。溶解氧分析仪是发电厂不可或缺 的仪表。

目前国内外的溶解氧分析仪所用的测量微量溶解氧的电极都是 从常量溶解氧电极演变过来的，实际上就是常量溶解氧电极，主要有 两种。第一种电极的工作基于极谱式原理，在电极上施加一个极化电 压。当溶解氧在电极内反应时，该电极会产生一个与溶解氧的浓度有 关的电流，即输出信号。极谱式电极的不足之处在于：1、相对于测 量微量溶解氧而言，电极的灵敏度低，输出信号小；2、电极的电极 有效面积小，易占污；3、使用中，电极的内充电解液易消耗，要补 充，而补充后电极的安装又十分困难。第二种电极的工作基于原电池 式原理，该电极的阳极是铅，当该电极测量溶解氧时，该电极会产生 一个与溶解氧的浓度有关的电流，即输出信号。同时铅阳极与溶解氧 的氧分子反应，生成二氧化铅，覆盖在铅电极的表面，使电极性能逐 渐下降，乃至失效。原电池式电极的缺点是：1、铅电极的表面积小， 不久铅电极的表面会被二氧化铅完全覆盖，即该电极的工作壽命短； 2、电极的灵敏度低，输出信号小。

发明内容

本发明要解决的技术问题是推出一种测量微量溶解氧的电极，该 电极非但没有现有电极的缺点，还有灵敏，输出信号大，稳定可靠， 和重现性好的优点。

为达到上述目的，本发明采用以下的技术方案。该电极的特征在 于，在已有的原电池式电极的基础上，采用海绵状铅作为阳极，大大 地增大了阳极的有效面积，使阳极的表面与内部都能与溶解氧的氧分 子反应，极大地延长了电极的使用寿命，并且增加了电极对氧分子的 敏感度，在测量微量溶解氧的条件下，输出信号大而稳定。

现结合附图详细说明本发明的技术方案。一种测量微量溶解氧的 电极，含电缆管接头1、电缆密封O形橡皮圈2、电极架16、铅阳极 9、银阴极8、电解液10、高分子薄膜7、紧箍O形橡皮圈6、圆柱 环12、电解液密封O形橡皮圈110、止定螺栓11，电缆管接头1是 由PE材料制成的空心螺帽，该螺帽的栓柱上制有第一螺纹25，在该 螺帽的帽盖的中心部分处开有第一电缆孔24，电极架16含电极引出 管160和电极固定架161，电极引出管160是由PE材料制成的圆管， 该管的两端的内壁上分别制有第三螺纹165和第四螺纹164，该管内 有将该管的内部分隔为两部分的圆形分隔片，在该分隔片的中心部分 开有贯通所述的两部分的第二电缆孔23，该管的外壁上制有测量池 连接头3，该连接头含凸缘30、水密O形橡皮圈31和第二螺纹32， 水密O形橡皮圈31箍套在凸缘30和第二螺纹32之间的电极引出管 160的外壁上，电极固定架161是由PE材料制成的、纵中剖截面为 阶梯形的廻转体，该固定架的一端有一个阶级，该阶级的母线的廻转 半径小于该固定架的母线的廻转半径，在该阶级的廻转体的柱面上制 有第五螺纹163，在该阶级的廻转体上制有中心轴与该阶级的廻转体 转轴0重合的圆柱形小坑，该固定架的另一端有两个阶级，第一阶级 的母线的廻转半径小于该固定架的母线的廻转半径，在该阶级的廻转 体的柱面上制有第六螺纹162，第二阶级的母线的廻转半径小于第一 阶级的母线的廻转半径，在该固定架的外壁上制有两道相互平行的圆 形凹槽，在该固定架上开有贯穿该固定架的另一端的端面和所述的圆 柱形小坑的底面的直圆孔，该直圆孔的中心轴与该固定架的转轴0重 合，在该固定架上开有斜向圆孔166，该斜向圆孔贯穿夹在该固定架 的柱面与该固定架的另一端的半径较大的廻转体的柱面之间的圆环 形平面和所述的圆柱形小坑的底面，铅阳极9是由铅制成的圆棒，银 阴极8是银管，该管的两端的内壁分别制有第七螺纹82和第八螺纹 81，该管的管壁上开有许多均布的小孔80，小孔80的面积总和与银 电极8外壁面积之比介于1∶50～70，高分子薄膜7是圆筒形的、不渗 水但能透过氧气的有机薄膜，圆柱环12是由PE材料制成的圆管，该 管的一端的外径较小，在所述端的管壁上制有第九螺纹121，在该管 的内壁上制有第十螺纹120，在该管的外壁上制有两道相互平行的圆 形凹槽，止定螺栓11是由PE材料制成的螺栓，该螺栓的栓柱上制有 第十一螺纹111，铅阳极9以与上述的直圆孔紧配合的方式插入上述 的直圆孔，铅阳极9的两端分别从所述的圆柱形小坑的底面和电极固 定架161的另一端的端面伸出，银丝22在第六螺纹162上缠绕一圈， 银阴极8通过第七螺纹82和第六螺纹162与电极固定架161螺接在 一起，银丝22夹在银阴极8和电极固定架161之间，银丝22的两个 端头绞合后穿过斜向圆孔166从所述的圆柱形小坑的底面伸出，银阴 极8的外径与电极固定架161的外径相等，电缆20的第一芯线18的 端头与铅阳极9焊接成阳极焊头4，电缆20的第二芯线17的端头与 银丝22焊接成阴极焊头21，电极引出管160和电极固定架161以电 缆20穿过第二电缆孔23的方式通过第四螺纹164和第五螺纹163螺 接成电极架16，电缆管接头1和电极引出管160以电缆20穿过电缆 密封O形橡皮圈2的O形孔和第二电缆孔24的方式通过第一螺纹25 和第三螺纹165螺接在一起，圆柱环12和电极固定架161通过第八 螺纹81和第九螺纹121螺接在一起，圆柱环12的外径与电极固定架 161的外径相等，银阴极8的外壁上覆罩有圆管状的高分子薄膜7， 高分子薄膜7的两端各用两道紧箍O形橡皮圈6分别将其紧贴在电 极固定架161上的两道相互平行的圆形凹槽和圆柱环12上的两道相 互平行的圆形凹槽上，在铅阳极9与银阴极8之间的空隙内灌以电解 液10，止定螺栓11通过电解液密封O形橡皮圈110、第十螺纹120 和第十一螺纹111以电解液10不外漏的方式与圆柱环12螺接在一 起，其特征在于，在从电极固定架161的所述的另一端的端面伸出的 铅阳极9的一端上固定有海绵状铅圆柱15，该圆柱的中心轴与铅阳 极9的中心轴重合。海绵状铅圆柱15由微小铅粒子聚结而成，粒子 间有空隙，海绵状铅圆柱15相当于面积非常大的铅表面，换句话说， 海绵状铅圆柱15增大了铅阳极9的表面积。当本发明的电极测量待 测水样中的微量溶解氧时，海绵状铅圆柱15的部分铅表面会转变为 PbO₂，该部分的表面将失去测量溶解氧的活性，海绵状铅圆柱15的 大铅表面确保本发明的电极具有长的使用壽命。