SÁT TÍNH CHẤT CỦA CHÚNG
II. 1. Chế tạo sensor oxy trên cơ sở các vật liệu điện cực khác nhau
Những năm gần đây, nhiều công nghệ đã được ứng dụng để chế tạo vi điện cực, chẳng hạn như kĩ thuật in ảnh lito (photolithography), khắc bằng chùm electron (electron beam lithography), vi tiếp xúc (microcontact), sự chế tạo micro (microfabrication) trên nền silic ... Trong số đó, một số kĩ thuật đã được sử dụng trong việc giám định chất lượng nước, đặc biệt là đối với sự phát hiện oxy hòa tan (DO). Tuy nhiên, những kĩ thuật này thường cần các thiết bị đắt tiền mà không phảilà luôn luôn có sẵn trong phòng thí nghiệm hóa học. Ở đây chúng tôi trình bày cách chế tạo sensor bằng phương pháp cơ học thủ công.
Sensor chúng tôi nghiên cứu chế tạo và khảo sát dựa trên kiểu sensor Clark có màng thẩm thấu. Ở đây màng được sử dụng để thẩm thấu oxy và được coi là một hàng rào khuếch tán chống lại sự nhiễm bẩn. Với cấu trúc này, sensor sẽ có tính thuận tiện khi sử dụng, tránh được sự nhiễm bẩn sensor và dung dịch nội, tuổi thọ sensor cao, có độ chính xác và ổn định cao… Sensor màng so với các loại sensor khác có ưu điểm:
- Đo được oxy trong không khí và trong dung dịch - Không có sự nhiễm bẩn do dung dịch phân tích gây ra - Không hoặc rất ít phụ thuộc vào dòng chảy.
Khi chế tạo một sensor oxy chúng ta thường quan tâm đến các khía cạnh sau: cách chế tạo và cấu hình của các điện cực để tránh sự tiếp xúc điện giữa các điện cực với nhau và điện thế ổn định khi làm việc trong thời gian dài. Bề mặt điện cực làm việc của sensor phải thật nhẵn.
Sensor oxy được chế tạo gồm có ba phần chính: thân điện cực,các cực và màng điện cực. Thân điện cực có tác dụng giữ các cực ở trạng thái ổn định,
33giữ màng và chứa dung dịch điện ly nội được làm từ nhựa PVC. Các cực làm giữ màng và chứa dung dịch điện ly nội được làm từ nhựa PVC. Các cực làm việc được dùng là platin, vàng có hình dạng và kích thước như trên hình vẽ. Màng điện cực được sử dụng là màng nhập ngoại (Nhật Bản) có kích thước lỗ tiêu chuẩn cho oxy thẩm thấu qua.
II. 1.1. Cấu hình điểm đơn
II.1.1.1. Sensor oxy sử dụng dây Platin kích thước 0,5mm
Hệ hai điện cực: điện cực so sánh Ag/AgCl
Điện cực làm việc là dây Platin kích thước 0,5 mm
Đầu tiên, dây Platin (99,99) được hàn với dây đồng dẫn điện, sau đó được giữ cố định trong thân nhựa PVC chịu hóa học đã được quấn hai vòng dây Ag. Ở đây dây Ag đóng vai trò là điện cực so sánh Ag/AgCl trong KCl. Sau đó tiến hành đổ epoxy đóng rắn (sơ đồ 1a), đây là phần lõi của sensor. Quá trình trộn epoxy và đổ epoxy phải tránh tạo bọt khí. Yêu cầu của sensor là bề mặt điện cực phải thật nhẵn và điểm Platin phải nằm chính tâm. Tiếp theo, phần lõi này sẽ được lồng vào thân sensor, hệ trở thành một sensor hoàn chỉnh. Thân sensor là ống nhựa PVC có khả năng chịu va đập và chịu hóa học có khoang chứa dung dịch điện ly và rảnh giữ gioăng cao su khi bọc màng thẩm thấu oxy (sơ đồ 1b).
Ống nhựa PVC Epo Dây dẫn điện Điện cực Ag Điện cực Pt Mối hàn a
Hình 10. Sơ đồ nguyên tắc cấu tạo của sensor oxy sử dụng dây Platin 0,5mm
Hình 11. Ảnh chụp phần lõi của sensor sử dụng dây Platin
II.1.1.2. Sensor oxy sử dụng dây vàng kích thước 1,5mm
Cấu hình của sensor này tương tự như sensor oxy sử dụng dây Au kích thước 25m, chỉ thay dây Au kích thước 25m bằng dây Au kích thước 1,5mm (được trình bày chi tiết ở phần c dưới đây).
II.1.1.3. Sensor oxy sử dụng dây vàng kích thước 25m
Các điện cực với kích thước micro đã đưa ra một số thuận lợi đáng kể hơn các điện cực kích thước thông thường (kích thước macro) trong các thí nghiệm điện hóa. Ngoài thuận lợi rõ ràng kết hợp với kích cỡ nhỏ của chúng
1. Điện cực Pt2. Rảnh giữ gioăng cao su