[发明专利]基于酸碱指示剂吸收光谱的pH在线检测装置及检测方法

说明书

技术领域

本发明属于测量仪器，尤其是一种用于检测工业废水及其他流体pH值的在线监测报警装置。

背景技术

pH的测量与现代工业、农业、医药、生物工程、环境及科学研究等领域息息相关，因此pH传感器目前备受关注，工业废水中的pH值测量是目前比较显著的需求。

对于pH测量，传统技术采用指示剂在溶液中的标定，利用指示剂颜色的变化来进行测试，或采用pH仪来测量等。但这些方法均采用取样的方式来测定溶液的pH值，对随时变化的工业废水的pH检测相对滞后，不能实时反应溶液酸碱性的变化，其结果是当检测到pH值偏离正常时，污染已经发生，不能在第一时间控制污染造成的损害。

在血液pH监测中，有的仪器通过血液中的蛋白质与反应膜发生化学发光反应，以此来检测pH值，但是这种设备的使用范围非常小，只能用于检测含有蛋白质的液体的pH值，而且制作成本高，灵敏度退化很快。

发明内容

发明目的：提供一种基于酸碱指示剂吸收光谱的实时在线pH报警装置，以解决现有技术的上述问题，实现对工业废水或其他流体pH值的实时在线检测和报警，降低成本，延长使用寿命。

技术方案：一种基于酸碱指示剂吸收光谱的pH在线检测装置，包括可供待测液体流过的管道，固定于管道中的检测芯片，对应设置于管道侧部的光源和光电探测器，以及与光电探测器电连接的报警电路；所述检测芯片包括形成三维结构的聚合物及镶嵌于聚合物中的酸碱指示剂分子；

在工作时，待测液体流经管道，与检测芯片中的酸碱指示剂分子发生显色反应，当pH波动时，溶液的颜色随之变化，溶液吸光度发生变化，光电探测器根据接收到的光强判断溶液的pH是否超过预定值。

所述酸碱指示剂分子包括甲基红、酚酞类指示剂、磺代酚酞类指示剂和偶氮化合物类。

工作原理：不同pH值的液体流过检测芯片时，与固定在管道内的酸碱指示剂接触，发生显色反应。对于某一特定的指示剂，其透射光谱随pH值改变而改变。选定随着不同pH值透过率有显著变化的波长作为照射光源的波长。光电探测器接收透过光强，并进行光电转换，接入报警电路。因此，pH的改变将引起透过光强的实时改变，进而引起电信号强度的变化，报警器对达到报警阈值的溶液pH值进行报警，从而此装置可对流经的液体的pH值进行实时、在线的检测和报警。

采用上述基于酸碱指示剂吸收光谱的pH在线检测装置检测液体pH的方法，包括如下步骤：

步骤1、确定待测液体pH的预期范围；

步骤2、根据所述pH的预期范围选择酸碱指示剂制作检测芯片，并调整光源，使之发出pH敏感波长的光，调整报警电路的驱动信号阈值；

步骤3、将待测液体与检测装置的管道连通，开启装置，开始检测待测液体的pH。

有益效果：本发明让待测液体通过微流控芯片的微通道，可以对液体进行实时、在线检测，第一时间发现pH偏离正常值，最大程度控制污染造成的损害。另外，通过酸碱指示剂的选取，可以在较大pH范围内检测待测液体。同时，该装置制作简单，成本低廉，具备自动报警功能，在工业废水排放检测方面及其他需要实时监控流体pH值的场合均有广泛的应用价值。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2为本发明酸碱指示剂在不同pH值溶液中的透射光谱。

具体实施方式

如图1和图2所示，本发明基于酸碱指示剂吸收光谱的实时在线pH报警装置主要包括：光源2、通道5、固定有酸碱指示剂的检测芯片、光电探测器8和报警电路9。具有不同pH值的待测溶液1流经该通道时发生显色反应，透过率改变；光电探测器将透过微流控芯片的光信号转变为电信号；报警电路对达到报警阈值的溶液pH值进行报警。

在进一步的实施例中，调整光源，使之发出的光波波长随着pH值变化透过率有显著变化。

检测芯片可以为多种结构或形式，例如可以为具有pH值指示功能的微流控芯片，它由带微通道的基片和固定有酸碱指示剂的盖片封接而成。

其制作方法为：在盖玻片3上旋涂一层按一定比例混合的聚合物与酸碱指示剂混合物，构成酸碱指示剂层4，酸碱指示剂分子7通过物理包埋的形式镶嵌在聚合物三维结构中；盖玻片3和酸碱指示剂层4共同组成盖片；在基片6上制作微通道5；将盖片和具有微通道5的基片6封接，构成具有pH指示功能的微流控芯片。

在其他实施例中，管道内设有固定位，检测芯片可拆卸地固定于管道内。

以甲基红作为酸碱指示剂为例，具体说明本发明的工作原理。