专利名称:溶解氧传感器的制作方法
本实用新型属于氧传感器。
溶解氧传感器也称溶解氧电极，用于水中溶解氧的测定，已有多种类型，但一般均采用两电极结构的拉克(Clark)氧传感器或原电池型的氧传感器。
厦门大学化学系提出了流动库仓型的SY型氧传感器及测氧仪(见《厦门大学学报》(自然科学版)19(1980)54－63和22(1983)499－505)。
其相应的氧传感器包括两个工作阴极和参比电极。第一工作阴极为园盘状，纯金园片；第二工作阴极为园环状，背面平放一片园环形阴离子交换膜。内腔填有0.5M KCl＋0.02M Na2B4O7＋2％琼脂作为电解质。
上述流动库仓型的氧传感器由于第二工作阴极位于第一工作阴极和参比电极的狭窄通道上，限制了腔内外电解质溶液中氧的相互扩散干扰。第二工作阴极在使用过程中始终外加恒定的电解电压，有效地克服了“边缘效应”的影响，提高了分析结果的准确度。第二工作阴极背面的保护膜阻止参比电极溶出的微量Ag＋扩散到阴极上还原，避免污染电极表面使传感器性能逐步变化和失效，且可通过阴离子(氧还原后产生OH－)达到电平衡，所以，使电极电位稳定，使用寿命延长。
本实用新型的目的是对上述流动库仓型氧传感器的改进，提出一种减小电极面积和内腔体积，配有搅拌系统和密闭测定容器，性能进一步改善，适用性广的小型搅拌型复膜溶解氧传感器。
改进后的溶解氧传感器仍设二个工作阴极K1、K2，一个参比电极(阳极)A，另设有搅拌系统和密闭测定容器，在K1和K2的表面加一层电极膜。K2为园盘形，直径r1为1mm＜r1＜6mm；K2为园环形，内径r2为2mm＜r2＜7mm。外径r3为5mm＜r3＜13mm。K1和K2的厚度d为0.5mm＜d＜1mm，材料均为纯金。在传感器腔内填有电解质。K2位于K1和A的狭窄通道上，更好地限制腔内外电解质中氧的相互扩散干扰，减少溶解氧的干扰因素。传感器的内腔体积V为2ml＜V＜4ml。这样有效地克服了“边缘效应”的影响，提高了测定的准确度。电解质采用0.5M KCl＋0.02M Na2B4O7＋2％琼脂，呈冻胶状态，可减少环境机械震动的影响，也对参比电极起保护作用，适应于野外现场使用。
在K2的背面有一层阴离子交换膜。另外在K1和K2的表面加上一层气体半透电极膜，起保护作用，阻止被测定的水样杂质的污染，延长电极使用寿命。要求电极膜的透气性好，耐酸碱腐蚀，例如选用聚乙烯膜或聚四氟乙烯等。
K1采用平面式园盘形或蘑菇式园盘形，前者的电极膜较难装好，常有间隙；后者的电极膜紧靠电极，能增加电极膜的附着力，提高了响应速度，如附图1所示。
本实用新型配有搅拌系统，搅拌系统包括小电机和搅拌棒等。由于搅拌的作用，缩短了环境平衡的时间。
在上述SY型氧传感器中，为了使水样腔与大气隔绝不被干扰，采用水样自动流入密闭式电极腔体，一般配用小水泵，已有的一些搅拌型氧传感器其灵敏度较低。本实用新型采用专用密闭测定容器与溶解氧传感器紧密配合的措施，以便隔绝测定过程中水样与大气的接触。该容器的开口与传感器的外壳接触吻合、紧密，材料和尺寸没有严格的限制。
本实用新型由于减小了第一、二工作阴极的面积，缩小传感器的内腔体积，配用搅拌系统和密闭测定容器，不仅节省贵重金属，而且进一步改善了氧传感器的性能，使之具有灵敏度较高，响应快，重现性好，零飘和温飘小，性能稳定、准确度较高等特点，其主要性能达到测氧范围0～14ml－02／1或0～20.0mg／l。
测氧精度±0.01ml－02／1或±0.014mg／l。
温度补偿范围(10℃～30℃)±10℃。
正常工作温度范围10℃～35℃。
准确度偏差≤±0.10ml－02／1或±0.14mg／l。
响应时间≤30sec。
高－低氧转换测定误差(配用密闭测定容器)≤±1～1.2％(同类型仪器高达±20～25％)。
表1给出SY型氧传感器和国内外同类氧传感器的比测结果。
表2给出本实用新型所述的氧传感器与SY型氧传感器的比测结果。
表3给出本实用新型所述的氧传感器和SY型氧传感器测定海水水样的精密度比较。
表4给出本实用新型所述的氧传感器和SY型氧传感器测定池塘水样的精密度比较。
另外，由于采用复膜措施，因而避免了电极表面受到污染，适时更换电极膜，延长了电极的使用寿命。
本实用新型小型简便，易于掌握、使用，既适用于实验室，也适用于野外各种恶劣环境的现场测定。可广泛应用于海水、自来水、环境水和污水的水中溶解氧测定，尤其是水产养殖和环境保护中的污水测定。
图1为平面式园盘形第一工作阴极和蘑菇式园盘形第一工作阴极的响应时间比较。
图2为溶解氧传感器结构图。
图3为第一、二工作阴极剖视图。
图4为溶解氧传感器外观图。
图中K1为第一工作阴极，K2为第二工作阴极，A为Ag／Agcl参比电极(阳极)，(1)为电极引线，(2)为传感器外壳，(3)为电解质，(4)为传感器帽，(5)为搅拌小电机，(6)为电机引线，(7)为搅拌棒。
以下给出本实用新型的实施例。
本实用新型均采用双阴极，材料用99.99％的纯金，参比电极用99.9的银丝预先镀Agce。腔内填满0.5M Kcl＋0.02M Na2B4O7＋2％琼脂胶作为电解质，呈冻胶状态。电极膜为聚乙烯膜，厚度为10μm。传感器外壳用有机玻璃。小电机选用电子稳速直流电机(6～12V)，搅拌棒的材料用不锈钢、聚四氟乙烯、硅胶管。阴极的尺寸、形状、厚度见表5。
表1
表2
表4
单位mm
权利要求
1.一种溶解氧传感器，有工作阴极，K1，K2，参比电极(阳极)A，搅拌系统，传感器内腔填有电解质，K2背面有阴离子交换膜，其特征是a)、第一工作阴极K1的直径r1为1mm＜r1＜6mm，第二工作阴极K2的内径r2为2mm＜r2＜7mm，外径r3为5mm＜r3＜13mm，第一、二工作阴极的厚度d为0.5mm＜d＜1mm；b)、传感器的内腔体积V为2ml＜V＜4ml；c)、在第一、二工作阴极K1、K2的表面加上电极膜。
2.如权利要求
1所述的传感器，其特征是第一工作阴极用平面式园盘形或蘑菇式园盘形。
专利摘要
溶解氧传感器，用于水中溶解氧的测定。本实用新型是对流动库伦型氧传感器的改进，提供一种小型双工作阴极，配有搅拌棒和密闭测定容器的搅拌型复膜溶解氧传感器。它具有节省贵重金属材料，灵敏度较高，响应快，重现性好，准确度高，电极使用寿命长，小型简便适用性强等特点。适用于实验室和野外各种恶劣环境的现场测定，广泛应用于海水、自来水、环境水和污水的水中溶解氧测定。
文档编号G01D5/00GK87201222SQ87201222
公开日1988年1月20日 申请日期1987年4月4日
发明者罗颖华, 张荣坤, 方国主, 郭冰俐 申请人:厦门大学, 厦门市第二分析仪器厂导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan