專利名稱：一種二氧化碳電極及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種二氧化碳電極，尤其是涉及一種主要適用于測(cè)量沉積物和生物膜中二氧化碳分壓的電極與制造方法。
背景技術(shù)：
二氧化碳是有機(jī)物氧化分解的最終產(chǎn)物，微生物的呼吸作用產(chǎn)生二氧化碳，研究天然或培養(yǎng)的沉積物和生物膜中微生物的活動(dòng)狀況迫切需要一種能夠準(zhǔn)確測(cè)量二氧化碳分壓的電極探頭。目前二氧化碳分壓測(cè)量方法主要有非散射紅外法和基于指示劑分光光度法。公開號(hào)為CN1793852的發(fā)明專利申請(qǐng)公開了一種多波長(zhǎng)分光態(tài)二氧化碳自動(dòng)監(jiān)測(cè)裝置，該裝置適合于測(cè)量海水和大氣中的二氧化碳分壓，但不適合于測(cè)量泥樣介質(zhì)如沉積物和生物膜中的二氧化碳。公開號(hào)為CN02111288.6的發(fā)明專利申請(qǐng)公開了一類適用于高溫高壓的金屬/金屬氧化物pH電極及制備方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有的非散射紅外法和基于指示劑分光光度法無(wú)法直接測(cè)量沉積物和生物膜介質(zhì)中的二氧化碳分壓的問(wèn)題，提供一種能夠直接插入沉積物測(cè)量二氧化碳濃度或分壓的電極。
本發(fā)明所述的二氧化碳電極設(shè)有玻璃管，玻璃管下端拉制成直徑在20～200μm的毛細(xì)管，并在毛細(xì)管中設(shè)有一層硅酮橡膠膜作為二氧化碳選擇透過(guò)性膜，在玻璃管內(nèi)設(shè)有氧化銥pH微電極作為內(nèi)芯，在玻璃管內(nèi)裝有電解液和參比電極，玻璃管上端用環(huán)氧樹脂層密封并固定氧化銥pH微電極和參比電極。
玻璃管可選用硼硅酸玻璃管，玻璃管長(zhǎng)度為100～200mm，管徑為1～4mm。硅酮橡膠膜的厚度為20～80μm，最好為50μm。參比電極采用Ag/AgCl電極。電解液為2mM NaHCO3+0.5M NaCl溶液。
本發(fā)明所述的二氧化碳電極的制造方法，其步驟為1)將玻璃管的一端拉制成直徑為20～200μm的毛細(xì)管，在顯微鏡下于毛細(xì)管內(nèi)形成一層硅酮橡膠膜；2)在玻璃管腔內(nèi)灌入2mM NaHCO3+0.5M NaCl電解液，并加入碳酸脫水酶以加速電極響應(yīng)速度，驅(qū)除吸附于管內(nèi)的氣泡；3)在玻璃管內(nèi)組裝氧化銥pH微電極作為內(nèi)芯、Ag/AgCl電極作為參比電極，用環(huán)氧樹脂密封玻璃管上端并固定好pH微電極和參比電極。
在步驟1)中，在顯微鏡下于毛細(xì)管內(nèi)形成一層硅酮橡膠膜后，室溫下放置12～36h。
在步驟2)中，加入1mg/ml碳酸脫水酶。
測(cè)量時(shí)，被測(cè)樣品中的二氧化碳?xì)怏w通過(guò)硅酮橡膠膜進(jìn)入電極腔體引起電解液的pH變化，由氧化銥pH微電極檢測(cè)電解液的pH值從而得到二氧化碳分壓(pCO2)。使用之前，電極可用二氧化碳標(biāo)準(zhǔn)氣體溶解于水中，通過(guò)測(cè)量水樣制作電勢(shì)對(duì)log(pCO2)的標(biāo)準(zhǔn)工作曲線以校正電極。本發(fā)明所述的二氧化碳電極可測(cè)量的二氧化碳分壓(pCO2)范圍為200～10000μatm，測(cè)量斜率在60至75mV/log(pCO2)，重復(fù)測(cè)量的電勢(shì)漂移小于0.5mV，電極的90％的響應(yīng)時(shí)間為2min，有效使用壽命約20天。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1如圖1所示，本發(fā)明所述的二氧化碳電極設(shè)有玻璃管4，玻璃管4的下端拉制成直徑為20～200μm的毛細(xì)管，在毛細(xì)管內(nèi)設(shè)有一層厚為50μm的硅酮橡膠膜6，在玻璃管4的腔內(nèi)裝有(2mM NaHCO3+0.5M NaCl)電解液5，在玻璃管4內(nèi)插有Ag/AgCl參比電極1和氧化銥pH微電極2，玻璃管4的上端設(shè)有環(huán)氧樹脂層3，以密封并固定Ag/AgCl參比電極1和氧化銥pH微電極2。在制備二氧化碳電極時(shí)，將長(zhǎng)為150mm，管徑為2.5mm的硼硅酸玻璃管的一端拉制成直徑為20～200μm的毛細(xì)管，在顯微鏡下于毛細(xì)管內(nèi)形成一層厚度為50μm的硅酮橡膠膜，室溫下放置24h，然后在玻璃管腔內(nèi)灌入2mM NaHCO3+0.5M NaCl的電解液，為了防止在毛細(xì)管內(nèi)吸附小氣泡，將玻璃管置于真空中10s，再于電解液中加入1mg/ml碳酸脫水酶以加速電極響應(yīng)速度。在玻璃管內(nèi)插入氧化銥pH微電極作為內(nèi)芯，在顯微鏡下調(diào)整內(nèi)芯電極尖端靠近硅酮橡膠膜約20μm距離，再插入一支Ag/AgCl電極作為參比電極，最后用環(huán)氧樹脂層密封玻璃管上端并固定好pH微電極和參比電極。使用時(shí)，將二氧化碳電極插入沉積物或生物膜介質(zhì)中，通過(guò)測(cè)量氧化銥pH微電極與Ag/AgCl參比電極之間的電勢(shì)來(lái)指示樣品中的二氧化碳分壓值。
實(shí)施例2與實(shí)施例1類似，其區(qū)別在于在制備二氧化碳電極時(shí)，硼硅酸玻璃管的長(zhǎng)度為200mm，管徑為4mm，在顯微鏡下于毛細(xì)管內(nèi)形成一層厚度為80μm的硅酮橡膠膜，室溫下放置36h。
實(shí)施例3與實(shí)施例1類似，其區(qū)別在于在制備二氧化碳電極時(shí)，硼硅酸玻璃管的長(zhǎng)度為100mm，管徑為1mm，在顯微鏡下于毛細(xì)管內(nèi)形成一層厚度為20μm的硅酮橡膠膜，室溫下放置12h。
權(quán)利要求
1.二氧化碳電極，其特征在于設(shè)有玻璃管，玻璃管下端拉制成直徑在20～200μm的毛細(xì)管，并在毛細(xì)管中設(shè)有一層硅酮橡膠膜作為二氧化碳選擇透過(guò)性膜，在玻璃管內(nèi)設(shè)有氧化銥pH微電極作為內(nèi)芯，在玻璃管內(nèi)裝有電解液和參比電極，玻璃管上端用環(huán)氧樹脂層密封并固定氧化銥pH微電極和參比電極。
2.如權(quán)利要求1所述的二氧化碳電極，其特征在于所述的玻璃管為硼硅酸玻璃管，玻璃管長(zhǎng)度為100～200mm，管徑為1～4mm。
3.如權(quán)利要求1所述的二氧化碳電極，其特征在于所述的硅酮橡膠膜的厚度為20～80μm。
4.如權(quán)利要求3所述的二氧化碳電極，其特征在于所述的硅酮橡膠膜的厚度為50μm。
5.如權(quán)利要求1所述的二氧化碳電極，其特征在于所述的參比電極為Ag/AgCl電極。
6.如權(quán)利要求1所述的二氧化碳電極，其特征在于所述的電解液為2mM NaHCO3+0.5M NaCl溶液。
7.如權(quán)利要求1所述的二氧化碳電極制造方法，其特征在于其步驟為1)將玻璃管的一端拉制成直徑為20～200μm的毛細(xì)管，在顯微鏡下于毛細(xì)管內(nèi)形成一層硅酮橡膠膜；2)在玻璃管腔內(nèi)灌入2mM NaHCO3+0.5M NaCl電解液，并加入碳酸脫水酶以加速電極響應(yīng)速度，驅(qū)除吸附于管內(nèi)的氣泡；3)在玻璃管內(nèi)組裝氧化銥pH微電極作為內(nèi)芯、Ag/AgCl電極作為參比電極，用環(huán)氧樹脂密封玻璃管上端并固定好pH微電極和參比電極。
8.如權(quán)利要求7所述的二氧化碳電極制造方法，其特征在于在步驟1)中，在顯微鏡下于毛細(xì)管內(nèi)形成一層硅酮橡膠膜后，室溫下放置12～36h。
9.如權(quán)利要求7所述的二氧化碳電極制造方法，其特征在于在步驟2)中，加入1mg/ml碳酸脫水酶。
全文摘要
一種二氧化碳電極及其制造方法，涉及一種二氧化碳電極。提供一種能夠直接插入沉積物測(cè)量二氧化碳濃度或分壓的電極。在玻璃管下端拉制成直徑在20～200μm的毛細(xì)管，毛細(xì)管中設(shè)有一層硅酮橡膠膜，玻璃管內(nèi)設(shè)有氧化銥pH微電極作為內(nèi)芯，玻璃管內(nèi)裝有電解液和參比電極，玻璃管上端用環(huán)氧樹脂層密封并固定氧化銥pH微電極和參比電極。制造時(shí)將玻璃管一端制成毛細(xì)管，毛細(xì)管內(nèi)形成一層硅酮橡膠膜；在玻璃管腔內(nèi)灌入2mM NaHCO
文檔編號(hào)G01N27/407GK1904602SQ20061003689
公開日2007年1月31日 申請(qǐng)日期2006年8月3日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月3日
發(fā)明者許昆明 申請(qǐng)人:廈門大學(xué)