[发明专利]一种液体浓度检测装置及使用其检测液体浓度的方法

说明书

技术领域

本发明属于液体浓度检测技术领域，具体涉及一种液体浓度检测装置，该装置可在施加电压的条件下作为浓度传感器使用以检测液体浓度。

背景技术

液体浓度传感器广泛应用于化学、化工的各个领域，目前其主要可分为两大类：物理传感器和化学传感器。物理传感器测量范围广，但结构复杂，不易小型化；化学传感器易小型化，但其长时间运行的稳定性不佳。

另外，对于像DMFC，微反应器这类系统，需要同时有流体输送装置及浓度测量装置，一般这两个装置是相互独立的。如果有一种装置可在输送液体的同时监测液体的浓度，将大为简化系统结构。

本发明提供一种结构简单、易小型化、无运动部件的液体浓度测量装置，在外加电压的条件下同时实现液体传输和浓度的测量，亦可单独作为浓度传感器使用。该装置包括多孔介质及由其分隔的两个可供液体自由通过的电极。

采用该装置测试液体浓度的原理如下：当待测液同多孔介质的壁面接触时，会形成双电层，在外加电场作用下双电层扩散层中的离子会定向移动，因液体有粘性，定向移动的离子会拖曳周围液体向前运动，形成电渗流。其中，电渗流的大小同zeta电势、液体粘度和电导率有关，液体浓度不同，zeta电势、粘度、电导率均不同，故电渗泵中电流大小可反映出液体浓度的高低。

发明内容

针对以上问题，本发明目的在于提供一种结构简单、测量范围广，可同时实现输送液体和监测液体浓度的液体浓度测量装置，亦可单独作为液体浓度传感器测量待测液体浓度。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种液体浓度检测装置，包括一板状多孔介质和两个可供液体垂直通过的板状电极；两个板状电极分别对应地设置于多孔介质的两侧。

所述两个板状电极平行设置，并将多孔介质固定在二者之间。

所述多孔介质的材料为多孔玻璃、或二氧化硅、或氧化铝、或含-NH₂、-COOH、-SO₃H、或-OH中一种或二种以上功能团且不与待测液体发生反应的高分子材料；或所述多孔介质的材料为于基底材料表面涂覆多孔玻璃、二氧化硅、氧化铝、或含-NH₂、-COOH、-SO₃H、或-OH中一种或二种以上功能团且不与待测液体发生反应的高分子材料中的一种或多种物质的多孔材料，所述基底材料为陶瓷多孔材料、分子筛膜、多孔氧化铝、多孔二氧化钛、或多孔二氧化硅中的一种或两种以上。

所述多孔介质的孔径为10nm-10μm；且多孔介质的孔径同待测液体与多孔介质接触时的双电层特征厚度的比值为0.1-50。

所述多孔介质在待测液体中的Zeta电势的绝对值大于等于20mV。

所述可供液体自由通过的板状电极为板式网状电极或板式盘绕电极或板式多孔电极。

所述可供液体自由通过的板状电极其材料为铂、金、银、不锈钢、表面镀TiN的不锈钢或碳材料。

所述液体浓度检测装置，当多孔介质为多孔玻璃、或二氧化硅、或表面涂覆多孔玻璃或/和二氧化硅的多孔材料时，多孔介质与电极间留有间距，且间距小于等于2mm，大于等于0.001mm。

所述液体浓度检测装置检测液体浓度的方法，包括以下步骤，

(1)标准曲线的绘制：

a.以待测液体中待测浓度的溶质为溶质A，以待测液体中除待测浓度的溶质之外的成份为溶剂B，配制一系列已知浓度的A的B溶液；

b.将上述一系列已知浓度的A的B溶液分别通入权利要求1的液体浓度检测装置，A的B溶液从一侧电极进入、流经多孔介质后经另一侧电极流出；待A的B溶液覆盖两电极间的多孔介质后，于两个电极上施加一固定电压V，并记录两电极间的电流大小；获取一系列的对应于已知浓度的A的B溶液的电流值；

c.以A的B溶液的已知浓度为横坐标，以对应于已知浓度的A的B溶液的电流值为纵坐标，绘制标准曲线；

(2)待测液体浓度的检测：

a.将待测液体通入权利要求1的液体浓度检测装置，待测液体从一侧电极进入、流经多孔介质后经另一侧电极流出；待待测液体覆盖两电极间的多孔介质后，于两个电极上施加一与步骤(1)b同样的固定电压V，并记录两电极间的电流大小；

b.将上述步骤(2)a所得电流大小对应步骤(1)所得标准曲线后，通过标准曲线确定待测液体在溶剂B中溶质A的浓度。

所述溶质A为水、重水、甲醇、乙醇、乙腈、丙酮、甲酰胺、N-甲基甲酰胺、二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、异丙醇、2-丁酮、乙酸乙酯、四氢呋喃、或吗啉；