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《基于荧光猝灭原理的光纤化学传感器在线监测水中溶解氧》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、北京大学学报(自然科学版),第37卷,第2期,2001年3月ActaScientiarumNaturaliumUniversitatisPekinensis,Vol.37,No.2(Mar,2001)基于荧光猝灭原理的光纤化学传感器1)在线监测水中溶解氧李伟陈曦庄峙厦孙大海王小如(厦门大学化学化工学院现代分析科学教育部重点实验室,厦门,361005)摘要利用氧分子对芘丁酸的荧光具有猝灭作用的特性,构造出基于荧光猝灭原理的光纤氧化学传感器。就用于水中溶解氧在线监测的光纤光谱仪的搭建、传感探头的设计及传感膜的制作进行了探索,并对传感器的响
2、应性能进行了考察。结果表明以三醋酸纤维素为固相支持剂、邻苯二甲酸二辛酯为增塑稳定剂、芘丁酸为分析物识别器制备的传感膜对溶解氧的响应具有良好的可逆性,稳定性,较快的响应时间和较长的使用寿命。与标准法相对照,用本仪器系统测定了不同盐度的人工海水中的溶解氧浓度,两种方法在不同浓度水平下的溶解氧测定值均无显著性差异。本法的日内和日间RSD在214%~611%之间。关键词光导纤维;化学传感器;氧传感器;溶解氧中图分类号O657138,TP2120引言近年来,光纤氧传感器的研究异常活跃,特别是基于一些有机染料、多环芳烃及过渡金属[1~3]的络合物
3、的荧光猝灭原理研制的氧传感器备受人们的关注。这种氧传感器具有许多独特的优点,包括不耗氧,无须参比电极,没有电磁场的干扰等。光纤氧传感器克服了Winkler滴定分析法和Clark电化学探头法的不足,已成为用于在线监测水中溶解氧浓度的分析仪器研究与开发的热点。试剂的固定化方法是构建光纤氧传感器的关键,它直接影响着传感器对氧响应的各项性[4]能指标。Ishiji等选择硅酮作为固相支持剂,与芘丁酸结合构成传感层,测定气相中的氧分压。结果表明,硅酮薄膜对氧具有良好的通透性,但因其不能控制芘丁酸在水中的泄露,尚不能用于溶解氧的测定。本文作者曾选用
4、三醋酸纤维素为固相支持剂,磷酸三丁酯为增塑稳定剂,包埋芘丁酸用来识别芳香硝基类药物,通过控制传感膜的极性和测试条件,降低传感膜对溶解氧的响应灵敏度,减少其对分析物测定的影响,同时也保证了传感膜在溶液中的稳定性和[5,6]对分析物响应的灵敏性。由此可见,通过优化传感膜配方,可以改变传感膜对分析物响应的选择性,使其满足测定对象的需要。本文在前述工作的基础上,为提高传感膜对氧的通透性,选用碳链较长的邻苯二甲酸二辛1)国家/九五0科技攻关(96-A23-02-08)和国家/八六三0高技术计划海洋领域(818-Q-09)资助项目收稿日期:200
5、0-07-13;修回日期:2000-10-23第2期李伟等:基于荧光猝灭原理的光纤化学传感器在线监测水中溶解氧227酯为增塑稳定剂,仍然以三醋酸纤维素为固相支持剂,芘丁酸为分析物识别器,利用氧分子对芘丁酸的荧光具有猝灭作用的特性,构造出基于荧光猝灭原理的光纤氧传感器。1实验部分1.1仪器与试剂石英分支光纤(北京欧普特科技有限公司);970型荧光分光光度计(上海分析仪器总厂);LZ-2000型流动注射分析仪(肇发自动分析研究所)。芘丁酸和三醋酸纤维素购自美国AldrichChemical公司;邻苯二甲酸二辛酯购自沈阳市新西试剂厂;其他试
6、剂均为分析纯,水为双蒸水。1.2系统组成与响应原理石英分支光纤的两个支端(D=210mm)分别耦合在荧光分光光度计的光源和检测器的光通道上;总端(D=410mm)与自制流通池(10mm@116mmi.d)连接,化学传感膜(D=410mm)被固定在与光纤端部相对应的位置,用聚四氟乙烯管(D=116mm)将流通池和蠕动泵相连。从采样端至流通池出口的体积为0154mL,液体的流速为215mL/min(图1)。溶解氧随载液流经光纤探头时,引起化学传感膜荧光强度的减弱,这一现象可由Stern-Volmer方程定量表达:F0/F=1+Ksv[Q]
7、,(1)式中F0与F分别为体系在无氧和有氧状态下测得的荧光强度,Ksv称为Stern-Volmer常数,[Q]为溶解氧的浓度。Stern-Volmer方程式表明,F0/F与溶解氧浓度呈线性关系。荧光信号经PMT检测、信号放大器放大、A/D转换,传输到PC机;由计算机实现仪器系统所具备的实时数据的采集和处理,以及结果的显示等功能。调整两个蠕动泵的转速,改变由氧气或空气饱和的载液和由氮气饱和的载液的流量比,即可获得不同浓度的溶解氧溶液。为模拟各种试验条件,有效地控制环境中的氧气对模拟样品中溶解氧浓度的影响,将传感器耦合于流通池系统中,其具
8、体作用有:(1)由于是封闭体系,测定过程中模拟样品的溶解氧浓度不受大气中氧气的干扰;(2)便于进行不同浓度溶解氧标准溶液的配制与测试;(3)模拟水A1氮气;B1氮气饱和的载液;C1空气饱和的载液;体冲洗过程,在流动状态下
