[发明专利]一种应用于定量检测水中余氯的叉指式电极阵列传感器

说明书

本发明涉及水质检测传感器领域，具体涉及一种应用于定量检测水中余氯的叉指式电极阵列传感器，包括叉指式电极、离子选择性薄膜；离子选择性薄膜直接覆盖在传感器中叉指式电极表面；所述的叉指式电极为两组平行金属电极阵列交错形成；离子选择性薄膜选择性与水中的次氯酸根发生反应，并通过传感器将化学信号转化为电势信号。与现有余氯检测法相比，本发明利用叉指式电极传感器来做检测，微型叉指式电极阵列的信号噪声比相对于传统电极的电压、电流信号有较大提高，因而检测精度更高，且不易发生漂移，能够长时间的在线监测。其次因为有离子选择性膜的存在，使传感器不易被其它离子干扰和污染，提高了传感器的稳定性和准确性。

技术领域

本发明涉及水质检测传感器领域，具体涉及一种使用叉指式电极阵列并通过电势信号来定量检测水中余氯的微型传感器。

背景技术

余氯是衡量水质的重要参数之一，是指水经过加氯消毒，接触一段时间后，水体中所余留的有效氯。实时精确地测定出水中余氯和存在状态含量，对于饮用水管网系统的监测、游泳池水质检测、电厂锅炉控制盒冷却系统的消毒工艺监测以及废水处理中残留浓度的监测具有重要的经济和社会效益。

目前水中余氯测定方法一般分为化学分析法、分光光度法、离子色谱分析法和电化学传感器检测法。DPD分光光度法是余氯检测的标准方法，利用化学试剂与余氯的显色反应，使用光电传感器测定其吸光度，得到余氯含量，但是分光光度法操作差，操作界面不友好，不能满足在线监测的要求。电化学传感器检测法中的氧化还原电极法需要在阴、阳电极之间施加很低的电压，氧化还原过程中会有电流流动，导致工作时电压的稳定性很难控制；“电流”电极法虽然不需要在电极两端施加任何电压，但两个电极裸露在水中容易受到污染，导致检测值与真实值之间有较大的差异。最近几年虽然有多种余氯在线检测装置出现，但其检测方法本质上还是采用传统的电极检测方法，无法避免上述问题。例如申请号为201310571788.7，采用覆膜内含有电解质溶液及三电极检测头的余氯传感器，检测实质仍然采用传统的三电极方法，准确度和使用寿命无法保证；申请号为201511030796.6，设计了一种在线式余氯传感器，结构复杂，仍采用传统电极，测试过程中需加入盐酸对电极进行清洗，虽测试准确度有所提升，但无法消除传统电极本身的缺陷。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提供一种结构简单、对余氯ClO^-有特定选择性、精确度和灵敏度高的微型传感器，并通过将化学信号转化为电势信号来检测自来水中的余氯。

为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

一种应用于定量检测水中余氯的叉指式电极阵列传感器，该电极阵列传感器包括一个叉指式电极、离子选择性薄膜。离子选择性薄膜直接覆盖在传感器中叉指式电极表面。

一种叉指式电极传感器的结构为：在绝缘衬底上有两组电极，两组电极为第一平行金属电极阵列电极和第二平行金属电极阵列电极，每组电极分别由多根1-100微米宽度、1-100微米间隔、100微米～5毫米长的平行金属电极交错形成梳状的双电极结构；双电极结构上沉积一层离子选择性薄膜；双电极两头设有焊盘以连接外部电路。

优选为，所述绝缘衬底是玻璃、氧化物、塑料，陶瓷等绝缘体。

优选为，所述金属是铝、铜、金、银、不锈钢等。

优选为，所述电极有至少2到1000根。

优选为，电极上面先沉积了一层保护膜（比如HfO2二氧化铪）防止电极被溶液腐蚀，再沉积一层离子选择性薄膜。

优选为，离子选择性薄膜为多个组份的混合体，包括聚乙烯二茂铁树脂掺杂膜（PVFc），掺杂物为十四烷基二甲基苄基氯化铵（ZephCl）、聚乙烯二茂铁树脂和聚苯乙烯（PS），其中聚乙烯二茂铁树脂、十四烷基二甲基苄基氯化铵起选择性作用，聚苯乙烯主要辅助成膜；