[发明专利]一种恒电位固体pH检测仪

说明书

技术领域

本发明涉及溶液pH值测量领域，具体地来说为一种采用恒电位进行检测的固体pH测量仪。

背景技术

pH值是水中氢离子活度的负对数值，是水溶液中不可缺少的重要参数。pH值测量与现代工业、农业、医学、生物工程、环境及科学研究等领域息息相关。目前已经有多种pH计用于pH测量，包括玻璃电极、金属-金属氧化物固体电极、离子选择性电极、光导纤维pH传感器、化学修饰pH传感器、离子敏感场效应管pH计、pH酶传感器等。其中玻璃电极最为常用，但是这种电极极易破碎，并且还具有体积大、成本高、膜阻抗高而难以微型化的缺点。目前开发的金属或金属氧化物型的固体电极，响应速度快，耐用性强，可适用于恶劣环境中，因而受到较多的关注。但是已报导的此类电极，都是基于电极电位与溶液pH值之间的线性关系(专利ZL 200510048911.2，ZL 99105703.1)，或者是循环伏安峰电流与pH值成正比。电位型pH传感器的信噪比不高，线性范围窄，也容易受到其他离子的干扰。采用循环伏安法的pH传感器，需采用电化学工作站一类的复杂电化学设备，成本高，且难以小型化。

申请号为200910018955的中国专利公开了一种液体pH值检测装置，在两个不同的金属电极之间连接电流值-pH值转换仪表，以金属电极在不同pH值的酸性溶液中的电位差为驱动电压，产生电流，电流大小对应一定的pH值。依据上述原理，这类传感器中的金属电极在测量过程中会不断消耗，引起电极表面状态不断变化，导致测量误差大，且电极寿命有限。根据上述原理制造的pH传感器仅适用于非常粗略的pH值测量。而粗略测量pH值采用pH试纸更为简便快捷，费用低。所以基于上述原理的同类pH检测装置难以实用化、商品化。

发明内容

针对现有技术中存在的上述不足之处，本发明要解决的问题在于提供一种测量误差小，精度高，寿命长的恒电位固体pH检测仪。

本发明采用如下的技术方案：

一种恒电位固体pH检测仪，其特征在于，该检测仪包括依次串联连接的电流值-pH值转换仪表、恒电位源以及探头，其中探头由工作电极和对电极组成，探头与被测溶液接触，使电流值-pH值转换仪表、恒电位源、工作电极和对电极之间形成串联闭合回路，所述电流值-pH值转换仪表用于检测所述串联闭合回路的电流值，然后将检测到的电流值转换为相应的pH值并显示。

所述恒电位源的电压为-3~3伏之间可调。进一步地，

进一步地，所述工作电极材料选自金属、金属氧化物、金属氢氧化物或上述材料的复合物，或金属、金属氧化物、金属氢氧化物与一种或多种聚合物材料的复合物，所述聚合物材料选自聚偏二氟乙烯、磺化聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、或全氟磺酸树脂；所述金属优选自镍、铜、铝、钯、钨、铂、铱、铅、或不锈钢；所述金属氧化物优选自氧化铜、氧化亚铜、氧化镍、氧化钯、氧化钨、氧化铱、氧化铁、氧化铅、或氧化亚铅，所述金属氢氧化物选自氢氧化铜、氢氧化镍、氢氧化铁、氢氧化铅、或氢氧化亚铅；所述对电极为惰性导电材料电极，所述惰性导电材料电极选自铂、金、玻碳、不锈钢、银-氯化银、或石墨。

进一步地，所述对电极的面积与工作电极相对应的面积比为10⁸:1到1^-2:1之间。

进一步地，所述对电极的面积与工作电极的面积比为100：1到1:1之间。

进一步地，本发明还提供了一种恒电位固体pH检测仪，该检测仪包括电流值-pH值转换仪表、恒电位源以及探头，所述探头由工作电极、参比电极和对电极组成，对电极、电流值-pH值转换仪表、恒电位源、参比电极依次连接，探头与被测溶液接触，使得对电极、电流值-pH值转换仪表、恒电位源、参比电极之间形成串联闭合回路，所述电流值-pH值转换仪表用于检测所述串联闭合回路的电流值，然后将检测到的电流值转换为相应的pH值并显示；工作电极连接在电流值-pH值转换仪表与恒电位源之间。

本发明中，恒电位源提供一个恒定的工作电压，从而使得工作电极和对电极之间产生工作电流。pH值不同，溶液导电能力不同，则造成工作电流大小不同，电流值的大小与氢离子活度成正比，或者与pH值成正比。用标准pH值的溶液校正电流值与pH值的对应关系后，在电流值-pH值转换仪表上标出对应的电流和pH值，根据所测电流的大小，即可以测定出溶液的pH值。