专利名称：电化学在线检测器的制作方法
技术领域：
本发明属于一种化合物电化学在线检测器，尤其涉及一种无支持电解质的电化学在线检测器。本发明尤其适用于柱层析分离时的在线检测，尤其是生物碱类物质的检测，但应该理解，本发明也可用于其他物质的检测。
背景技术：
天然药物中的有效成分的分离与提取纯化是当今中药研究中的一个重要的发展方向之一。在分离提纯中，常采用柱层析等分离装置等设备，需要对层析液中目标物质的浓度进行连续实时的在线监测，以减少有效成分的损失，提高得率，这需要一种特殊的在线检测器，以便及时监控不同药物的流出情况，其在线检测器是分离提纯中的一个重要敏感部件。目前国内药企普遍采用光谱检测器对层析液进行在线监测或离线检测，但存在成本相对偏高，对一些光谱不敏感物质无法进行检测等问题。电化学检测有着灵敏度高、设备相对简单等优势，亦可解决对光谱不敏感物质无法检测的问题，因此电化学检测是在线检测的另一种理想选择。但是，传统的电化学反应检测池通常没有隔离室，工作电极、对电极和参比电极同时置于待测溶液中，测试中需要添加大量支持电解质以降低溶液电阻消除溶液电压降，且需要一定量的样品溶液响应较迟钝， 不符合在线检测的要求，尤其是针对中药分离提纯中无水或少水的溶液，而又不能额外添加支持电解质时的在线检测。本发明根据实际情况出发，设计发明了一种新颖的流通式电化学在线检测器，利用碳糊电极作为工作电极，同时利用Nafion膜固体酸的性质，同时将检测区与辅助区分隔，对检测液可以在不额外加入或无任何支持电解质的情况下直接测定电化学活性物质， 且有灵敏的响应，其装置结构简单，测定结果可靠，为天然药物有效成分的在线检测提供了一种低成本的有效工具。已成功的用于测定黄酮类化合物等常见的天然药物中的有效成分。
发明内容
本发明专利的目的在于设计一种可以用于不额外加入或无任何支持电解质的电化学在线流通式检测器。该电化学在线检测器，能够直接对液体样品进行流通式检测，而进行检测的液体可以在不额外添加支持电解质或无任何支持电解质的情况下，获得相应的电化学检测信号，可以用于无支持电解质的溶液样品的检测，也可以用于含电解质的溶液样
品O本发明专利其特征在于采用离子膜(如Nafion阳离子膜)将电化学检测室分成两个室一个是工作电极室，主要放置工作电极，工作电极采用平面电极，如碳糊电极 ’另一室为参比电极与辅助电极(对电极)，如银/氯化银(参比电极)、钼丝(对电极)。两室之间由离子膜隔开，离子膜可以是Nafion阳离子膜或其他膜。工作电极室中的工作电极的表面与离子膜表面平行，工作电极表面与离子膜表面的微间距形成测试腔室或称测试室、
3检测室，这微间距的距离可以适当控制和调节，测试溶液流经这所形成的测定腔室，在工作电极表面进行电化学反应，达到实时检测，由于测试溶液无支持电解质，溶液电阻较大，所以工作电极表面与离子膜表面的微间距的距离需要控制得很小，以尽量减小溶液电阻所带来的影响，和尽量减小流通过程中的死体积。在另一室，参比电极与辅助电极室中充入电化学测试常用的普通电解质溶液，形成电化学辅助测量系统。由离子膜隔开的工作电极室与参比辅助电极室组成一个三电极测量体系，由于离子膜的特殊作用，本专利可以测定无支持电解质的流通溶液中的电化学活性物质。本发明专利在实施使用时，可以采用三电极或二电极系统进行检测或监测。可以进行溶液注入后，再停流进行无支持电解质溶液的电化学研究，此时可以进行电化学循环扫描、单扫描等研究，以便考察选择不同物质的出峰电位。当进行在线流通检测/监测时， 可以根据选择的最佳电位，在工作电极上施加一个恒电位，进行时间-电流信号的采集，从而获得不同时间下出峰情况的电化学色谱图。当与其他设备联用时可以根据出峰情况进行样品峰的收集或处理。
附图是本发明专利的具体图示，其中图I是按照本发明专利的电化学在线检测器实施的截面示意图。图2是按照图I实施的整体示意图。图3是本发明专利实施的整体分解图。图4是本发明专利第I实施例整体组装图。图5是本发明专利实施例测定的循环伏安图。图6是本发明专利实施例所获得的时间_电流关系图。
具体实施例方式本发明专利的具体实施方式
结合附图描述如下附图I是本发明专利无需支持电解质的电化学在线检测器的中轴截面示意图，具体内容说明如下I.工作电极，可以是碳糊电极或其他材料的电极；2.参比电极，可以是银/氯化银参比电极，也可以采用其他参比电极；3.辅助电极，如钼电极，也可以是其他贵金属材料的电极；4.检测/监测/研究溶液进口，溶液可以不额外加入或无任何支持电解质；5.检测/监测/研究溶液出口 ；6.防漏垫片，可以采用硅橡胶等材料；7.离子膜，一般采用Nafion阳离子膜；8.塑料板材/PVC板材；9.辅助参比室，内充普通电解质溶液；10.工作电极测定腔室。附图2是本发明专利无需支持电解质的电化学在线检测器的整体示意图，其中11.工作电极导线；
12.整体装配固定用螺丝口 ；13.进出溶液流通用乳胶管。图3、图4为本发明专利具体装配示意图。以下结合具体实施方法进行说明。附图1，2图中该无需支持电解质电化学在线检测器由上下两块PVC板基盖板
(8)及若干配件组合而成。上盖板下表面中间为一方形凸起，其中凸起部分中间有一方形凹槽，此凹槽钻有三通孔，中间一通孔填充碳糊，作为工作电极(1)，并有导线(11)引出，可与电化学工作站相连。其余两通孔接两根乳胶管(13)，分别为进液口(4)与出液口(5)。下盖板上表面中间为一方形凹槽，垫入一层Nafion阳离子膜(7)，使用时能与上盖板下表面相契合，形成工作电极测定腔室(10)。另外，下盖板上表面中间方形凹槽内设计有一圆柱形电解质槽，为辅助参比室(9)，使用时可注入盐酸、氯化钠溶液等支持电解质。下盖板下表面辅助参比室(9)位置，通有三孔，其中两孔插入氯化银丝、钼丝分别作为参比电极(2)、对电极(3)，电极导线可从底部引出。余有一孔，为补充支持电解质之用，平时用橡胶塞密封。 上下两盖板分别对应钻有四个螺丝口(12)，可用四颗螺丝，将上下两个盖板固定，此外，两个盖板间夹入娃胶垫(6)用以密封。在实施过程中，第一步用细玻璃棒将适量碳糊填充至中央小孔，并小心地将碳糊压实，使导线(11)充分接触碳糊。并用干净的滤纸小心压磨，直至碳糊裸露部分有金属光泽，形成工作电极(I)。第二步，将无支持电解质电化学在线检测器的上下两个盖板(8)组装在一起，并用螺丝与六角螺母固定。第三步，通过下盖板下表面在圆形电解质槽中注入底液。第四步，左右两乳胶管(13)分别接上蠕动式恒流泵，或直接接流通测试溶液，将待测液经过恒流泵通过乳胶管注入工作电极测定腔室(10)。再经上盖板下表面，并流经碳糊工作电极(1)，从另一端的乳胶管(13)中流出，实施在线检测。该无需支持电解质电化学检测器的主要性能及特点有采用一层Nafion阳离子膜(7)将工作电极室测定腔室(10)与辅助参比室(9)隔开，在测试时，辅助参比室(9)中的质子可通过Nafion阳离子膜(7)扩散到待测液中。该部分的质子扩散量相对于辅助参比室(9)中的电解质本底浓度来说可以忽略不计，故可以对待测液进行连续在线检测。上下两盖板(8)采用硅胶垫圈密封，且下盖板下表面有一孔的设计，目的是为补充支持电解质所用，平时不用时用橡胶塞密封，密封的设计可使整个电化学在线检测器不漏液。该监测池可以用蠕动泵进行液体注入传输。具体实施例I :如图5、图6。本发明专利装置分为A、B两个PVC板基盖板，尺寸为5cmX5cm。两盖板四角都钻有螺孔用以固定。A盖板中间为3. 5cmX3. 5cm的凸起部分，中间为IcmX 2. 5cm 凹槽，深度为2mm。凹槽钻有三通孔，中间一孔孔径为O. 5mm，填充碳糊，并有导线引出。其余两孔孔径为2mm，接两乳胶管，分别为进液口与出液口。B盖板中间为3. 55cmX3. 55cm的凹陷部分,使用时能与A盖板相契合,形成测定腔室。内有圆形电解质槽，直径为lcm，深度为4mm。使用时可注入盐酸等电解质溶液。电解质槽底部通有三孔，其中两孔插入银丝、钼丝分别作为参比电极、对电极，并由导线从底部引出。余有一孔，为补充支持电解质之用，平时用橡胶塞密封，以防止漏液。两基板间夹入硅胶垫用以密封，中间夹入一层Nafion阳离子膜(在pH = 2的盐酸溶液中浸泡8小时以上，使用前用超纯水冲洗)。用环氧树脂固定乳胶管、导线等部件。
石墨粉与液体石蜡按lg/lmL的比例混合，搅拌均匀，使之保持一定的可塑性。用细玻璃棒将适量碳糊填充至中央小孔，并小心地将碳糊压实，使铜丝充分接触碳糊。用干净的滤纸小心压磨，直至碳糊裸露部分有金属光泽。将新制电极浸入无水乙醇中超声lmin， 之后用超纯水反复清洗。将装置的A、B两面组装在一起，并用螺丝与六角螺母固定，注入底液，圆形电解质槽中注入I. OX 10-3mol/L的HC1。通电，在-O. 2 I. OV电位窗口内进行连续的循环扫描，直至循环伏安扫描(CV)曲线稳定而平整。每次使用后，用无水乙醇、超纯水依次冲洗。使用一周后，经上述处理步骤重新填充碳糊电极。测定时，将从蠕动式恒流泵流出的液体通过乳胶管注入测定腔室。溶液经A面三孔中间的小槽，流经碳糊工作电极，从另一端的乳胶管中流出。通过增加或减少硅橡胶垫片，可调整工作电极与Nafion膜之间的距离。图5为使用本发明，对不添加支持电解质的杨梅素乙醇溶液，在溶液注入检测器后，采取在流动相静止的条件下，以-O. 2 I. 2V为电位窗口，100mV/S的速度，直接测得的溶液循环伏安图，图5中的实线(——)为工作电极与
Nafion膜之间的距离为500 μ m，图5中虚线(-----)为工作电极与Nafion膜之间的距离为
1000 μ m。可见间距过大电化学检测信号将减小。图6为使用本发明，将电位固定在O. 53V， 采样间隔O. ls，对杨梅素乙醇溶液的层析液，以不同的速度流过装置时，测得的不同浓度的时间_电流曲线图。
权利要求
1.一种电化学在线检测器装置，其特征在于，由工作电极室和参比辅助电极室等两室组成，两室之间采用离子膜进行隔离，工作电极面与离子膜表面平行设置，其间距小于 1000 μ m。
2.根据权利要求I所述的装置，其特征在于，工作电极面与离子膜表面的间距为 200-500 μ mD
3.根据权利要求I所述的装置，其特征在于，测试溶液通过外输入装置进入工作电极与离子膜之间的测试腔室，进行电化学检测。
4.根据权利要求I所述的装置，其特征在于，测试溶液可以不需额外加入支持电解质。
5.根据权利要求I所述的装置，其特征在于，测试溶液本身可以不含支持电解质。
6.根据权利要求I所述的装置，其特征在于，参比辅助电极室由参比电极和辅助电极组成，在其室中充入电化学测试常用的普通电解质溶液，形成电化学测量系统。
7.根据权利要求I所述的装置，其特征在于，用于具有电化学活性的化合物检测。
全文摘要
本发明属于电化学在线检测器装置，涉及一种无需额外添加或无任何支持电解质溶液的电化学在线检测。该检测器用离子膜(如Nafion阳离子膜)，将工作电极测定腔室与含有普通电解质溶液的辅助参比室隔开的两室组成，无支持电解质的测试液经入出流通口进入测定腔室，在工作电极表面实时测定，获得电信号。检测器由上下两块PVC板组合而成，用螺丝和硅胶垫密封，可以实现样品溶液的连续动态的在线检测。其目的在于提供一种不需要额外添加或无支持电解质的电化学在线检测技术，特别适合于无光谱响应的天然药物的物质检测或监测。
文档编号G01N27/48GK102590321SQ20121003954
公开日2012年7月18日 申请日期2012年2月20日 优先权日2012年2月20日
发明者刘文涵, 唐宇航, 滕渊洁 申请人:浙江工业大学