[实用新型]一种溶解氧微电极

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种微电极及其制备，特别是一种溶解氧微电极。

背景技术

水体环境与人类的生活息息相关，水质的好坏严重影响着人的身体健康。水体环境中DO(溶解氧)的含量是水体受污染程度和生态环境好坏的重要指标之一，它与BOD、COD等水中其它指标密切相关，是水产养殖业、自来水厂、污水处理厂和水质监测部门必不可少的监测项目。在环境监测中，测定水中DO最经典的方法是碘量法，但碘量法从采样固定到滴定整个非在线测定过程易受多种因素的干扰。特别是对于极度缺氧或无氧水样的测定，经典滴定法会得出偏高甚至错误的结论。而微电极具有高的分辨率和灵敏度，可以有效地解决这一难题。

另外，利用氧微电极的高分辨率还可以测定水底的光合作用。Carsten等通过测定深海底部光线消失后4s内氧气浓度的减少速率来确定微型藻类的总光合作用。若以氧气初始减少速率来表示光合作用速率，用氧微电极测定的最大速率比传统方法测得的值高32％。Yoshiyuki等的研究也表明，当光强达到1050μmol光子/m/s时，在沉淀物表层0.5mm处可以测得净光合作用量，当光强达到1900μmol光子/m/s时，在沉淀物表层1.0mm处可以测得总光合作用量。随着光强增大，净光合作用速度和呼吸作用也随之增加。在光反应和暗反应中，连续测定沉淀物不同层次中氧的浓度，表明光合作用随光强的改变迅速变化，并在200s内氧气浓度稳定。

氧微电极在好氧生物处理中也有着广泛的应用。在污水的好氧生物处理过程中，活性污泥或生物膜中存在着厌氧微区。但传统的方法缺乏精密的仪器，只能测定曝气池中的溶解氧浓度，而对活性污泥和生物膜微区中的氧分布状况却无能为力。氧微电极尖端可达到1μm，能够深入到活性污泥内部，测定不同层次的氧气浓度，从而确定在单一活性污泥絮体内氧气浓度对硝化和反硝化的影响。Andreas等利用不同的微电极联合测定了单一活性污泥絮体中的厌氧过程，对6个活性污泥絮体进行研究后发现，其中4个絮体在曝气过程中未出现厌氧区，因此反硝化速率很慢；另外2个絮体中反硝化速率却很快，其原因可能是这2个絮体的密度要明显大于前4个絮体，导致了厌氧区的出现。Hisashi Sato等的研究表明，氧气在絮体中的穿透深度取决于池中的氧气浓度，硝化发生在有氧区，硝化速度随氧气浓度增加而增加，当氧气浓度达到40μM时，硝化速率保持稳定，当氧气浓度在10μM～35μM范围时，在曝气活性污泥中硝化和反硝化同时发生。Hisashi Sato等利用O₂、NH₄⁺、NO₂^-、NO₃^-和pH微电极相结合进行了膜曝气生物膜反应器中硝化和反硝化的宏观与微观分析。

目前所使用的溶解氧电极，体积大，响应时间长，灵敏度普遍不高，并且操作繁琐，而且大多还停留在宏观基础上。对于水环境微区，特别是污水生物处理过程中如活性污泥、生物膜内部微元环境中溶解氧的变化目前还无能为力。因此，开发一种新的溶解氧微电极对于研究水体中各种污泥、沉淀物内部微观区域中溶解氧浓度，以及污水生物处理过程中，活性污泥或生物膜内部微元区域中溶解氧的浓度变化情况，从而进一步探讨污水生物处理机理，优化处理工艺，具有重要意义。

发明内容

针对上述现有技术存在的缺陷或不足，本实用新型的目的在于，提供一种新型的溶解氧微电极，该溶解氧微电极的尖端极细，能快速测定活性污泥絮体或生物膜内微元环境的溶解氧。

为了实现上述任务，本实用新型采取如下的技术解决方案：

一种溶解氧微电极，其特征在于，该溶解氧微电极包括一个充有膜后电解质的外部套管，外部套管由碱石灰玻璃制成，其一端为尖端状，尖端注有硅橡胶膜；所述的外部套管的中心部位装有由铂丝制成的感应阴极，所述的铂丝在位于外部套管尖端部有一段铂丝裸露在毛细玻璃管外，裸露的铂丝被腐蚀后镀金；外部套管内还装有Ag/AgCl内部参比电极和银保护阴极，其中，感应阴极和Ag/AgCl内部参比电极连接，银保护电极单独插入，银保护电极的尖端距铂丝的尖端为50μm～200μm，外部套管与毛细玻璃管之间由环氧树脂封闭，铂丝感应阴极、Ag/AgCl内部参比电极和银保护阴极的引线分别焊接于电极插头相应的接线柱上。

本实用新型制备的溶解氧微电极体积小、分辨率高、响应时间短、灵敏度高，适用范围广，制备方法简单，成本低廉。在环境微生物学和污水生物处理等领域的微观研究有着广泛的应用前景。

附图说明