CHƯƠNG III : KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.3. So sánh kết quả đo giữa sensor tự chế tạo và sản phẩm nhập ngoại
3.3.2. Sensor Horiba (Nhật Bản)
Đối với sensor oxy U50 của HORIBA, tính năng của sensor như sau:
Khoảng đo: 0 ÷ 50 mg/L
Độ phân giải: 0,01 mg/L
Độ lặp lại: ±0,1 mg/L
Độ chính xác: Với khoảng đo từ 0 ÷ 20 mg/L là ±0,2 mg/L và với khoảng đo 20÷50 mg/L là 0,5 mg/L
51
Chúng tơi chọn một sensor vàng kích thước 1,5mm, cùng sensor Horiba tiến hành đo biến thiên DO đồng thời khi thay đổi mơi trường từ khơng khí sang dung dịch sunfit, kết quả như sau.
Y O 1 Y D O U 5 0 2 , 0 0 0 1 , 5 0 0 1 , 0 0 0 5 0 0 0 7 6 5 4 3
Thời gian đo (s)
Hình 3.20: So sánh kết quả đo trên hai sensor: 01-Tự chế tạo và U50-nhập ngoại từ HORIBA –Nhật bản
Hình 3.20 trình bày kết quả đo DO thu được từ sensor oxy tự chế tạo và sensor oxy của HORIBA. Có thể thấy rằng, các tín hiệu hầu như trùng khít khi đo trong mơi trường bão hịa oxy và trong mơi trường chứa ion sunfit. Thời gian đáp ứng của hai loại sensor khảo sát đều nhanh và phù hợp với nhau.
Từ các kết quả khảo sát tính năng của sensor oxy chế tạo từ các loại vật liệu khác nhau
và kích thước khác nhau, cho thấy sensor oxy có điện cực làm việc chế tạo từ sợi vàng kích thước 0,5 ÷ 1,5mm với điện cực đối là Ag cần được lựa chọn để chế tạo hàng loạt, phục vụ cho việc đo dài ngày ngoài hiện trường, trong điều kiện đo đạc mơi trường có thành phần phức tạp. Các sensor này khi đối chứng với điện cực nhập ngoại cho kết quả đồng nhất, với sự ổn định cao và tuổi thọ điện cực dài. Từ đó có thể kết luận sensor tự chếtạo trong nước hoàn toàn đáp ứng được các yêu cầu đo đạc đềra.
KẾT LUẬN
1. Vềvật liệu và kích thước của điện cực làm việc:
Như vậy, chúng tôi đã khảo sát ba loại điện cực: Platin kích thước lớn, vàng kích thước lớn và vàng kích thước micro. Cả ba loại điện cực đều cho kết quả đo DO tốt.
Trong đo, vật liệu Pt là vật liệu được thếgiới lựa chọn nhiều hơn cả, tuy nhiên trong điều kiện Việt Nam, đây là loại vật liệu đắt tiền, không sẵn có nguồn cung cấp Platin tiêu chuẩn, trong khi vật liệu vàng có nguồn cung cấp rộng rãi hơn, gia công chếtạo dễ hơn.
Trong hai loại điện cực vàng, với mục đích sử dụng ngồi hiện trường và thử nghiệm dài hạn, chúng tơi tập trung vào nghiên cứuđiện cực vàng kích thước lớn.
Từ đó chúng tơi khảo sát đồng thời 16 điện cực vàng kích thước lớn (0,5 ÷1,5 mm), kết quảcho thấy các điện cực này hoạt động ổn định, cho tín hiệu đồng đều, giá trị dòng
đo được tương đối đồng nhất với độlệch chuẩn nhỏ.
2.Vềvật liệu dùng làm màng khuếch tán oxy
Theo những khảo sát ban đầu, cảhai loại màng là màng PE và màng PVC đều có thể
cho oxy đi qua, và cho tín hiệu khử oxy tốt. Chưa thấy sự khác biệt nhiều ở hai loại màng.
Tuy nhiên, để có thể khẳng định chính xác hơn, cũng như tìm được một loại màng tốt nhất dùng cho các sensor (khuếch tán oxy tốt, hạn chếcho các khí khác hoặc các ion lạ đi qua) thì cần làm nhiều thí nghiệm khảo sát hơn nữa.
53
3. So sánh kết quả đo giữa sensor tự chế tạo và sản phẩm nhập ngoại
Chúng tôi tiến hành so sánh tính năng của các sensor tự chế tạo trong nước sử dụng với các sensor nhập ngoại từ Nhật Bản và Úc, về khả năng đáp ứng trong quá trình đo
nồng độ oxy và sự ổn định trong thời gian dài. Kết luận rằng các sensor vàng nhạy với sự
thay đổi nồng độ oxy, cho kết quả đồng nhất với sensor nhập ngoại, ổn định theo thời
gian. Từ đó có thể thấy sensor vàng tự chế tạo trong nước hoàn toàn đáp ứng được các
yêu cầu đo đạc đề ra, cần được lựa chọn để chế tạo hàng loạt, phục vụ cho việc đo dài ngày ngoài hiện trường, trong điều kiện đo đạc mơi trường có thành phần phức tạp.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tiếng Việt
1. Nguyễn Kiên Cường (1996), Nghiên cứu chế tạo sensor đo ơxy hịa tan và
đo độ dẫn, ứng dụng phân tích mơi trường nước, Luận án phó tiến sĩ khoa
học hóa học, Trung tâm khoa học tựnhiên và cơng nghệViệt Nam.
2. Lê Thị Vinh Hạnh (2006), Mô phỏng quá trình suy giảm oxy trong môi
trường nước, Luận văn thạc sĩ, Trung tâm khoa học tự nhiên và công nghệ Việt Nam.
3. GS. TS. Lê Quốc Hùng (2005), Các phương pháp và thiết bị quan trắc môi
trường nước, Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam..
4. Đặng Thị Tố Nữ (2009), Phát triển các sensor điện hóa phục vụ quan trắc
môi trường và đo đạc sinh học, Luận văn thạc sỹ, Viện Hóa học, Viện Khoa
học và Công nghệViệt Nam.
Tiếng Anh
5. Allen J. Bard, Larry R. Faulkner (2000), Electrochemical Methods, John
Willey & Sons, INS.
6. Bernard Laval (2009), Methods in Environmental Fluid Mechanics, Civil
545, University of British Columbia. (Determination of Dissolved Oxygen (Winkler Method))
7. Caudill, W. L.; Howell, J. O.; Wightman, R. M. (1982), Anal. Chem.,
54,2532.
8. Ching-Chou Wu, Tomoyuki Yasukawa, Hitoshi Shiku, Tomokazu Matsue (2005), “Fabrication of miniature Clark oxygen sensor integrated with microstructure”,Sensors and Actuators B,110, pp. 342–349.
55 10.Joseph Wang (2000), Analytical Electrochemistry, Wiley-VCH.
11.Koudelka, M. (1986), “Performance characteristics of a planar Clark-type oxygen electrode”, Sens. Actuators, 9, pp. 249–259.
12.Kranz, C.; Friedbacher, G.; Mizaikoff, B.; Lugstein, A. (2001), Anal.Chem., 73, 2491.
13.Krommenhoek, E. E.; Gardeniers, J. G. E. J. G.; Bomer, X. Li, M.; Ottens, G.; van Dedem, W. K.; Van Leeuwen, M.; van Gul, W. M. ik; van der Wielen, L. A. M.; Heijnen, J. J.; van den Berg, A. (2007), Anal. Chem., 79,
pp.5567.
14.Lemay, S. G.; van den Broek, D. M., Storm, A. J.; Krapf, D.; Smeets, R. M.; Heering, M.; Dekker, H. A., C. (2005), Anal. Chem.,77,pp. 1911.
15.Michael Kudera , H. Allen O. Hill Peter J. Dobson, Peter A. Leigh and William S. McIntire (2001), ”Electrochemical Characterization and Application of Multi Microelectrode Array Devices to Biological Electrochemistry”, Sensors, 1, pp.18-28.
16.Pierpaolo Protti (2001), Introduction to modern voltammetric and polarographic Analysis Techniques, Amel Electrochemistry, IV Edition.
17.Pons, S.; Fleischmann, M. (1987): The Behavior of Microelectrodes.
Analytical Chemistry, 59,pp. 1391-1399.
18.Richard Davis, Greg Lettman (1999), Optimisation of wastewater treatment plants: dissolved oxygen and suspended solids measurements, 62nd, Annual Water Industry Engineers and Operators’ Conference Civic Centre - Wodonga 8 and 9 September.
19.Ryan, M.D.; Bowden, E.F.; Chambers, J.Q. (1994), “Dynamic Electrochemistry: Methodology and Application”, Anal. Chem,66, 360r-
20.Sandison, M. E.; Anicet, N.; Glide, A.; Cooper, J. M. (2002), Anal. Chem.,
74,pp. 5717.
21.Sosna, M., Denuault, G.; Pascal, R. W.; Prien, R. D.; Mowlem, M. (2007),
Sens. Actuators B, Chem.,123, 344.
22.Štulík, K. et al (2000), Microelectrodes. Definitions, characterization, and applications, Pure and Applied Chemistry, 72, pp.1483–1492.
23.Trevor, J. Davies, Richard, G. Compton (2005), “The cyclic and linear sweep voltammetry of regular and random arrays of microdisc electrodes: Theory”,Journal of Electroanalytical Chemistry,585, pp. 63-82.
24.Wilson, G.S. (2002), Bioelectrochemistry, Wiley, New York, pp.40–46. 25.Xiaolong Xu, Changyu Liu, Jianbo Jia, Baifeng Liu, Xiurong Yang,
Shaojun Dong (2008), “A Simple and Inexpensive Method for Fabrication of
Ultramicroelectrode Array and Its Application for the Detection of Dissolved Oxygen”, Electroanalysis, 20, pp. 797 – 802.
26.Xudong Xie (2005), Assessment of an ultramicroelectrode array (UMEA) sensor for the determination of trace concentrations of heavy metals in water, Universitätsverlag Karlsruhe
27.Zaumseil, J.; Meitl, M. A.; Hsu, J. W. P.; Acharya, B. R.; Baldwind, K. W.; Loo, Y. L.; Rogers, J. A. (2003), Nano. Lett.,3, pp.1223.