[发明专利]一种基于LDHs的阴离子选择性膜的营养液离子浓度检测方法

权利要求书

1.一种基于LDHs的阴离子选择性膜的营养液离子浓度检测方法，其特征在于：所述检测方法采用营养液浓度检测装置，所述的营养液浓度检测装置包括水培箱、嵌装有阴离子选择性膜的容器盒、Ag/AgCl电极和数据采集电路板，水培箱中装有去离子水，容器盒中装有营养液，将容器盒置于水培箱中，在容器盒侧面开孔后采用阴离子选择性膜封孔，膜两侧的液体中分别插入一根与数据采集电路板连接的Ag/AgCl电极；

数据采集电路板包括依次连接的I/V转换电路、放大电路、STM32微处理器以及锂电池；

所述的阴离子选择性膜通过环氧树脂固定在容器盒侧面；在阴离子选择性膜两侧封装有硅膜，硅膜开有3×10^-8m²小孔；

所述阴离子选择性膜采用以下方法制备：

1)配制浓度为0.1-1mol/L的硝酸盐溶液，用硝酸溶液及氨水溶液调节硝酸盐溶液的pH至5-6；

2)将阳极氧化铝膜垂直放置在步骤1)的硝酸盐溶液中，对硝酸盐溶液进行加热，在阳极氧化铝膜表面生长出层状双金属氢氧化物；

3)取出生长有LDHs的阳极氧化铝膜，在去离子水中充分浸润后，室温干燥24h，得到基于LDHs的具有阴离子选择性的纳米流体通道薄膜，即阴离子选择性膜；

所述阴离子选择性膜的厚度为45-50μm，纳米通道尺寸为10-20nm；阴离子选择性膜带正电荷，当浓盐溶液中的阴阳离子在盐差的驱动下具有向稀盐溶液迁移的趋势时，膜允许阴离子通过，阻隔阳离子的迁移，从而产生电荷的定向移动，产生了电流，实现了盐差能向电能的转换。

2.根据权利要求1所述的基于LDHs的阴离子选择性膜的营养液离子浓度检测方法，其特征在于，膜两侧的离子浓度差产生的电流信号经Ag/AgCl电极传输至数据采集电路板处理，电流信号经由I/V转换电路转成电压信号，通过放大电路进行信号的放大，然后由STM32微处理器进行AD采集，采集到的信号通过微处理器内的低通滤波模块进行低通滤波后发送至上位机，上位机通过内置的ADC将接收到的电压信号换算成电流值，并将电流值实时绘制成时间电流曲线。

3.根据权利要求2所述的基于LDHs的阴离子选择性膜的营养液离子浓度检测方法，其特征在于，采用营养液浓度检测装置检测营养液浓度的方法为：

1)在容器盒中放置不同浓度且浓度已知的营养液，采用检测营养液浓度装置测量对应的电流值，从而得到电流与浓度的关系曲线；

2)采用检测营养液浓度装置实时监控浓度未知的营养液，获得电流值的实时变化曲线，并根据电流与浓度的关系曲线实时反馈营养液的浓度变化。

4.根据权利要求1所述的基于LDHs的阴离子选择性膜的营养液离子浓度检测方法，其特征在于，所述硝酸盐溶液中硝酸盐采用硝酸镍、硝酸钴或硝酸锌；

硝酸盐的种类根据所需制备的阴离子选择性膜的种类进行选择，具体为：制备NiAl-LDH阴离子选择性膜采用硝酸镍溶液，制备CoAl-LDH阴离子选择性膜采用硝酸钴溶液，制备ZnAl-LDH阴离子选择性膜采用硝酸锌溶液。

5.根据权利要求1所述的基于LDHs的阴离子选择性膜的营养液离子浓度检测方法，其特征在于，所述步骤2)中阳极氧化铝的孔径范围控制在160-200nm。

6.根据权利要求1所述的基于LDHs的阴离子选择性膜的营养液离子浓度检测方法，其特征在于，所述步骤2)中的加热温度为80℃，加热时间为4-20h。