[实用新型]基于纳米材料缓释酸碱指示剂光度法的高精度pH传感器

说明书

技术领域

本实用新型涉及环境化学监测技术领域，具体涉及一种基于纳米材料缓释酸碱指示剂光度法的高精度pH传感器。

背景技术

最近海洋酸化越来越受到海洋学者的重视，海水pH变化反应了海洋中碳酸盐平衡体系的变化，直接影响海洋生态多样性。目前海洋调查普遍使用的是电极电位法测定pH，该方法是基于能斯特方程设计的，通过在零电流条件下测定指示电极和参比电极间的电位差来进行分析测定。该方法成熟，操作简便，设备简单，价格低廉，但由于电极漂移导致该方法难以准确监测pH的精细变化，而且需要频繁使用标准缓冲液进行校准以保证测量的准确性。Dickson 评估该方法的准确性认为其在实验室条件下精度难以超过0.01pH，原位传感器更是只有± 0.1pH。随后，Tapp，Yao等人相继提出了根据酸碱指示剂在不同pH条件下达到解离平衡时不同分子形态的指示剂分子在特定波长的有最大吸收，通过计算pH与吸光度关系实现在线测量pH的理念，并提出用酚红作为指示剂，检测在439nm和577nm吸光度变化来对pH进行精确测量。该方法具有检测精度高可达±0.001pH，不需要频繁校准的优点，但是作为传感器使用需要单独配置加液泵和指示剂存储装置，需要经常更换试剂包，操作繁琐。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种基于纳米材料缓释酸碱指示剂光度法的高精度pH传感器，该pH传感器精确度高，稳定性好，方便快捷，操作简单，可长时间作业，不需要单独配置加液泵和指示剂存储装置，不需要经常更换试剂包。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：一种基于纳米材料缓释酸碱指示剂光度法的高精度pH传感器，包括过滤单元、恒压稳流泵、恒温缓释单元、检测单元和废液池；

所述恒温缓释单元内设置有通路I、通路II、加热模块和温控器模块，所述通路I中连接有指示剂缓释柱，所述通路II内设置有电导率传感器，所述加热模块设置在所述通路I和所述通路II的正下方，所述温控器模块与所述加热模块电连接；

所述指示剂缓释柱包括外壳，所述外壳内填充有可定量吸附解吸指示剂吸附填料，吸附填料上吸附有指示剂；

所述检测单元内设置有流通池I和流通池II，所述流通池I和所述流通池II均采用Z型流通池，所述流通池I和所述流通池II的一侧设置有光源，另一侧设置有光电接收系统，所述光源和所述光电接收系统均分别与Z型流通池两侧的光纤连接；

所述过滤单元的出样口与所述恒压稳流泵的进液口相连通，所述恒压稳流泵出液口通过分液器分别与所述通路I和所述通路II相连通，所述通路I和所述流通池I相连通，所述通路II和所述流通池II相连通，所述流通池I和所述流通池II分别与所述废液池相连通；

所述检测单元内还设置有数据采集处理单元，所述温控器模块、所述电导率传感器分别与所述数据采集处理单元电连接，所述光电接收系统通过光电倍增管与所述数据采集处理单元电连接。

优选地，所述吸附填料为膨润土、凹凸棒土、纳米二氧化硅、有机硅、纳米二氧化钛和大孔吸附树脂以及上述材料的改性材料。

优选地，所述指示剂为酚酞类指示剂、磺代酚酞类指示剂或偶氮类指示剂。

进一步地，所述过滤单元从进样口到出样口依次设置有三层过滤层，依次为80目不锈钢筛网、200目不锈钢筛网和0.45μm玻璃纤维或聚醚砜滤芯，所述过滤单元的进样口处设置有电磁阀。

优选地，所述加热模块为外表覆铅的电热模块。

优选地，所述光源为氙灯或LED灯。

优选地，所述光电接收系统采用CCD线性图像传感器，型号为ILX511。

优选地，所述温控器模块采用STM93系列温控器模块。

优选地，所述电导率传感器采用UniCond2电极电导率传感器。

优选地，所述恒压稳流泵采用小体积恒流泵或者蠕动泵。

本实用新型的基于纳米材料缓释酸碱指示剂光度法的高精度pH传感器，通过在传感器中设置指示剂缓释柱，来代替现有技术中传感器的加液泵和指示剂存储装置，避免了经常更换存储试剂，降低操作繁琐性。本实用新型的pH传感器，精确度高，稳定性好，可长时间作业，使用方便快捷。

附图说明

图1为本实用新型的传感器的结构组成示意图；

图2为Z型流通池的结构示意图；