[发明专利]一种重金属检测装置及其检测方法

说明书

本发明涉及传感器技术领域，公开了一种重金属检测装置以及检测方法，所述重金属检测装置包括：传感器装置设置于用于承装含有重金属离子的待测液的反应池装置中；所述传感器装置包括工作电极、参比电极和对电极，其中，所述工作电极为表面负载二氧化钛纳米管阵列层的钛片；所述传感器装置与所述恒电位仪连接；所述恒电位仪分别与信号处理模块和单片机模块连接，所述单片机模块与显示存储模块连接；所述的辅助系统包括至少一个激发光源和至少一个超声波装置。实施本发明的有益效果主要有：解决了现有技术中的重金属传感器测量准确性差和长期稳定性差的问题。

技术领域

本发明涉及传感器领域，特别涉及一种重金属检测装置及其检测方法。

背景技术

随着社会工业的发展，人类的生存环境也逐渐恶化，其中水体的重金属离子污染尤为突出。重金属离子，如铅(Pb)、镉(Cd)、汞(Hg)、铜(Cu)、砷(As)等，即使微量存在都会对人体和环境产生极大的危害。在重金属检测中最常用的是阳极溶出伏安法(AnodicStripping Voltammetry,ASV)，它是一种重要的电化学分析方法。ASV测试包括三个步骤：电沉积、溶出、清洗。首先，将重金属离子于恒电位下在工作电极表面还原成金属单质，静置一段时间后，再通过电位扫描使重金属在特定峰位溶出并形成峰电流。由于阳极溶出峰电流的大小与被测离子的浓度成线性关系，可作为对其定量分析的依据。

因此，电沉积过程(重金属离子还原成重金属单质)在ASV中作用明显，它决定了重金属检测装置性能的好坏。越多重金属离子被还原，响应信号越大，表明水体中重金属离子浓度越高。在实际水体中，部分重金属以有机络合物的形式存在，很难采用电沉积方法将其还原出来。因此，需在测量前端加入紫外光消解环节，等待水样消解完毕后在转移至测量池，这往往耗时且不利于现场的快速检测。此外，为了提高检出性能，常采用纳米材料来修饰玻碳电极，利用纳米材料的高表面积、高吸附容量等特性，来增大被还原重金属单质的总量。然而，在实际使用中，纳米材料易于从玻碳电极表面流失，影响了重金属检测装置的测量准确性和长期稳定性。

发明内容

本发明要解决的技术问题是现有技术中的重金属传感器测量准确性差和长期稳定性差的问题。

为了解决上述技术问题，本发明中披露了一种基于集成光催化还原和超声波辅助的重金属检测装置及其检测方法，本发明的技术方案是这样实施的：

一种重金属检测装置，所述重金属检测装置包括：传感器装置、反应池装置、辅助系统、恒电位仪模块、信号处理模块、单片机模块和显示存储模块。所述传感器装置设置于所述反应池装置中，所述反应池装置用于承装含有重金属离子的待测液；所述传感器装置包括工作电极、参比电极和对电极，其中，所述工作电极为表面负载二氧化钛纳米管阵列层的钛片；所述工作电极、参比电极和对电极与所述恒电位仪连接；所述恒电位仪，用于保证工作电极和参比电极间的电位恒定；所述恒电位仪分别与信号处理模块和单片机模块连接，所述单片机模块与显示存储模块连接；所述的辅助系统包括至少一个激发光源和至少一个超声波装置。

优选地，所述二氧化钛纳米管阵列层的厚度为1～10μm；组成所述二氧化钛纳米管阵列层中的二氧化钛纳米管的外径为110～150nm、长径比为7～12，平均管壁厚度20～22nm。

优选地，所述反应池装置设置有至少一个用于透过激发光源的窗口，所述激发光源正对工作电极设置于所述反应池的窗口外侧；其中，所述激发光源为水体消解和光催化还原光源。

优选地，所述超声波装置包括超声波振子，所述超声波振子设置于所述反应池的底部。