CS253873B1 - Elektroanalytické čidlo - Google Patents

Abstract

Elektroanalytické čidlo, vhodné pro měření obsahu kyslíku, je tvořeno třemi elektrodami - měrnou, pomocnou a referenční, které jsou umístěny v pouzdru naplněném elektrolytem, které je překryto propustnou membránou. Elektrolýza probíhá výhradně mezi měrnou a pomocnou elektrodou, které jsou zhotoveny z ušlechtilého kovu, referenční elektroda, zhotovená například ze stříbra a pokrytá chloridem stříbrným,’ slouží pouze k přesnému udržování potenciálu pomocné elektrody, a proto nedochází k úbytku kovu, ze kterého je tato elektroda zhotovena. Proud, který teče mezi měrnou a pomocnou elektrodou, je úměrný koncentraci kyslíku v elektrolytu.

Description

Vynález se týká elektroanalytického čidla tvořeného vedle měrné elektrody ještě pomocnou a referenční elektrodou, které jsou umístěny v pouzdru naplněném elektrolytem a překrytým membránou.

V elektroanalytické praxi se v současné době používají elektrodové systémy se dvěma i více elektrodami, které jsou určeny ke stanovení koncentrace, respektive množství iontů či látek obsažených přímo v základním elektrolyty, nebo látek zaváděných do tohoto elektrolytu přidáním matrice obsahující sledované ionty nebo látky. Tyto systémy vyžadují častou obměnu elektrolytu a jsou proto málo vhodné pro průtočná kontinuální měření. Pro takový případ je vhodnější používat systém dvou elektrod umístěných v prostoru základního elektrolytu, který je od roztoku obsahujícího sledované ionty nebo látku, oddělen membránou vhodné propustnosti. Tim jsou omezeny aplikační možnosti, ale je podstatně snížena možnost úbytku nebo větší změny složení základního elektrolytu. Takové čidlo je použitelné pro dlouhodobá, opakovaná nebo průtočná měření.

Známá čidla pro průtočná měření jsou založena na principu dvou elektrod, z nichž jedna měrná elektroda je zhotovena z ušlechtilého kovu a druhá referenční je nejčastěji zhotovena z kovu a je pokrytá jeho sloučeninou a podílí se, jak na elektrolýze, tak na stabilizaci napětí mezi uvedenou dvojicí elektrod. Nevýhodou tohoto uspořádání je, že v důsledku elektrolýzy dochází k úbytku kovu referenční elektrody a k jeho přeměně na odpovídající sloučeninu i ke změně složení základního elektrolytu. Nárůst vrstvy sloučeniny kovu na povrchu referenční elektrody vede ke zvyšování elektrického odporu a tím k chybě způsobené ohmickou polarizaci, případně k úplné pasivaci elektrody.

Uvedené nedostatky odstraňuje elektroanalytické čidlo podle vynálezu tvořené pouzdrem naplněným elektrolytem, v němž jsou umístěny měrná elektroda, pomocná elektroda vyrobená z ušlechtilého kovu a referenční elektroda vyrobená z kovu a pokrytá jeho sloučeninou, jehož podstatou je, že prostor čidla je z jedné své strany překryt propustnou membránou, například z teflonu a elektrické vývody od jednotlivých elektrod jsou umístěny ve spodní části pouzdra. Případně vlastni pouzdro může být tvořeno válcovým mezikružím, v jehož boční stěně jsou umístěny elektrické vývody jednotlivých elektrod, přitom vlastní prostor čidla je pak z obou stran překryt propustnou membránou, například z teflonu.

Základní výhodou elektroanalytického čidla podle vynálezu je skutečnost, že nedochází k úbytku kovu, ze kterého je zhotovena referenční elektroda, protože elektrolýza probíhá výhradně mezi měrnou a pomocnou elektrodou, které jsou obě z ušlechtilého kovu, jako je například zlato, iridium nebo platina a referenční elektroda slouží pouze k přesnému udržování potenciálu pomocné elektrody a mezi ní a žádnou z dalších elektrod neprotéká proud významné intenzity.

Uspořádání elektroanalytického čidla je uvedeno na přiložených obrázcích. Obr. 1 znázorňuje vertikální řez čidlem, obr. 2 znázorňuje horizontální řez čidlem podle vynálezu a obr. 3 schematické zapojení elektroanalytického čidla ve vyhodnocovacím obvodu.

Elektroanalytické čidlo na obr. 1 je tvořeno pouzdrem 2, vyplněným elektrolytem 5, v němž jsou umístěny jednotlivé elektrody s elektrickými vývody 7, 8 a 9, Čidlo je překryto propustnou membránou 2· Na obr. 2 je uvedeno rozmístění jednotlivých elektrod - měrné elektrody 2» pomocné elektrody 2 ^a referenční elektrody 2 ^v pouzdru 2·

Na obr. 3 je referenční elektroda 2 připojena ke vstupu sledovače 10 napětí, jehož výstup je připojen na sčítačku 11 napětí, která uzavírá kompenzační okruh. Do vstupu sčítačky 11 napětí je možno přes odpor 12 přivádět napětí, čímž lze volit pracovní napětí měrné elektrody 2· Proud, který teče mezi měrnou elektrodou 2 a pomocnou elektrodou 2 3^e pomocí operačního zesilovače 21» ^v jehož zpětné vazbě je zapojen další odpor 14, konvertován na napětí.

Toto napětí je úměrné koncentraci kyslíku v elektrolytu 5.

Elektroanalytické čidlo podle vynálezu bylo odzkoušeno v konkrétním provedení. Pouzdro _1 bylo zhotoveno z tvrzeného skleněného vlákna plátovaného mědí, měrná elektroda 2^ a pomocná elektroda 2 byly zhotoveny ze zlata. Referenční elektroda £ byla vyrobena ze stříbra pokrytého chloridem stříbrným. Systém elektrod byl smočen elektrolytem 5, který byl tvořen vodným roztokem uhličitanu a chloridu draselného s koncentrací 5 hmotnostních procent obou látek. Pouzdro 1^ bylo překryto teflonovou membránou o tloušřce 0,01 mm.

Takto zhotovené elektroanalytické čidlo bylo použito k určení obsahu kyslíku ve vodě sycené vzdušným kyslíkem při normálním atmosférickém tlaku a při teplotě 25 °C. Rovněž bylo použito k určení obsahu kyslíku v jeho směsi s dusíkem v rozmezí 10 až 20 % objemových kyslíku

Claims (2)

1. Elektroanalytické čidlo tvořené pouzdrem naplněným elektrolytem, v němž je vedle měrné elektrody umístěna ještě pomocná elektroda vyrobená z ušlechtilého kovu a referenční elektroda vyrobená z kovu a pokrytá jeho sloučeninou, vyznačující se tím, že prostor čidla je překryt z jedné své strany propustnou membránou (6), například z teflonu a elektrické vývody (7 až 9) měrné elektrody (2), pomocné elektrody (3) a referenční elektrody (4) jsou umístěny ve spodní části pouzdra (1).

2. Elektroanalytické čidlo podle bodu 1, vyznačující se tím, že pouzdro (1) je tvořeno válcovým mezikružím, v jehož boční stěně jsou umístěny elektrické vývody (7 až 9) a vlastní prostor čidla je z obou stran překryt propustnou membránou (6), například z teflonu.

2 výkresy