Đánh giá tính chất đáp ứng của sensơ oxi trong điều kiện chế tạo hàng loạt

374

ĐÁNH GIÁ TÍNH CHẤT ĐÁP ỨNG CỦA SENSƠ OXI

TRONG ĐIỀU KIỆN CHẾ TẠO HÀNG LOẠT

Lê Quốc Hùng*

, Phạm Thị Hải Yến, Vũ Phúc Hoàng, Phạm Thu Giang, Vũ Thị Thu Hà,

Phạm Hồng Phong, Nguyễn Hoàng Anh, Lê Quốc Long

Viện Hóa học, Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam

Đến Tòa soạn 4-4-2012

Abstract

The paper presents response behavious of oxygen sensors manufactured in series following achievements gained by

of author’s group in the field of oxygen sensor. In this study, sixteen oxygen sensors with different size of working

electrodes were fabricated and their behavious were investigated. Response time received by most of sensors is less

than 20s and in some cases, it is smaller than 10s. The variation of dissolved oxygen content during more than 60

minute test is in range of 0.21-3.68%. It indicated the possibility to fabricate in house in series of oxygen sensors for

long term environmental monitoring.

Keywords: Oxygen sensors, response time, environmental monitoring.

1. MỞ ĐẦU

Nồng độ oxi hòa tan (DO) là một tham số quan

trọng trong công nghiệp, hệ thống sinh hóa và môi

trường bao gồm cả ngành khoa học biển. Việc đo

đạc tham số này có thể đánh giá một phần mức độ ô

nhiễm của môi trường nước để có thể kiểm soát môi

trường hoặc kiểm soát các quá trình sinh hóa [1].

Phương pháp đo hàm lượng DO bằng kỹ thuật điện

hóa sử dụng cảm biến (sensor) oxi kiểu Clark đã

được bắt đầu từ năm 1953, cho đến nay đây vẫn là

một phương pháp chính xác, tiện lợi và phổ biến để

đo đạc tại chỗ hàm lượng DO [2]. Nhờ sự phát triển

của kỹ thuật cơ khí chính xác và công nghệ bán dẫn

mà nhiều loại sensơ oxi kiểu Clark được đề xuất ra

đời [3]. Các sensơ kiểu này được chế tạo đơn giản,

thiết bị gọn nhẹ, cho phép đo trực tiếp, liên tục và

đọc nhanh kết quả nên tiện ích trong phân tích hiện

trường, giám sát mức DO ở mọi thời điểm và đặc

biệt ứng dụng hiệu quả trong việc phân tích DO

dòng chảy, hoặc phân tích các loại nước ô nhiễm,

nước có màu…. Chính những ưu điểm này mà nhu

cầu sử dụng sensơ DO kiểu Clark trên thế giới và cả

trong nước ngày càng tăng. Việc chế tạo và khảo sát

các tính chất của sensơ oxi đã được nhóm tác giả tập

trung nghiên cứu trong nhiều năm qua. Các kết quả

đã được đăng tải trên các tạo chí chuyên ngành quốc

gia [4-6]. Để đáp ứng nhu cầu sử dụng thực tế và

quan trọng, hơn nữa là tạo điều kiện để đo đạc hàng

loạt mẫu, hay hàng loạt địa điểm cùng lúc. Nội dung

bài báo tập trung vào việc chế tạo hàng loạt sensơ

oxi và đánh giá tính chất của sản phẩm được chế tạo

hàng loạt như vậy.

2. THỰC NGHIỆM

2.1. Vật liệu, hóa chất, thiết bị

Vật liệu, hóa chất gồm dây vàng kích thước 1,5

mm, 1 mm, 0,5 mm tinh khiết; dây bạc 1 mm xuất

xứ Việt Nam, màng thẩm thấu oxi từ HORIBA Nhật

Bản, epoxy, ống Teflon, H2SO4, KCl (Merck),

Na2SO3 (Trung Quốc). Thiết bị đo điện hóa đa năng

CPA-ioc-HH*, với các phần mềm đo do phòng Ứng

dụng Tin học trong Nghiên cứu Hóa học (CACR)-

Viện Hóa học thiết kế và chế tạo.

2.2. Chế tạo sensơ DO kiểu Clark [7]

Chi tiết về việc chế tạo sensơ đã được trình bày

trong [4, 5] của cùng nhóm tác giả. Cấu tạo của các

sensơ oxi gồm ba phần chính: thân điện cực, các cực

và nắp chụp có màng thẩm thấu oxi. Hệ đo là hệ hai

điện cực, trong đó điện cực làm việc là Au với các

kích thước khác nhau (d: 1,5 mm, 1,0 mm và 0,5

mm) và điện cực so sánh được bằng dây Ag tinh

khiết có đường kính 1 mm.

2.3. Khảo sát tín hiệu điện hóa của oxi trên các

sensơ

Các sensơ hoàn chỉnh được khảo sát tín hiệu

von-ampe quét tuyến tính trong khoảng thế (0 V,-

0,8V so với Ag/AgCl), tốc độ quét thế 30 mV/s, với

TẠP CHÍ HÓA HỌC T. 50(3) 374-379 THÁNG 6 NĂM 2012