CH653775A5 - Verfahren zur zustandspruefung von polarographischen messelektroden sowie einrichtung zur durchfuehrung des verfahrens. - Google Patents
Verfahren zur zustandspruefung von polarographischen messelektroden sowie einrichtung zur durchfuehrung des verfahrens. Download PDFInfo
- Publication number
- CH653775A5 CH653775A5 CH5911/81A CH591181A CH653775A5 CH 653775 A5 CH653775 A5 CH 653775A5 CH 5911/81 A CH5911/81 A CH 5911/81A CH 591181 A CH591181 A CH 591181A CH 653775 A5 CH653775 A5 CH 653775A5
- Authority
- CH
- Switzerland
- Prior art keywords
- electrode
- measuring
- measuring electrode
- trigger
- current
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 24
- 230000010287 polarization Effects 0.000 claims description 31
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 21
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 21
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 21
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 claims description 13
- 238000002484 cyclic voltammetry Methods 0.000 claims description 3
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 14
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 14
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 9
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 7
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 7
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 6
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 4
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 4
- WCUXLLCKKVVCTQ-UHFFFAOYSA-M Potassium chloride Chemical compound [Cl-].[K+] WCUXLLCKKVVCTQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 239000003570 air Substances 0.000 description 2
- 238000010349 cathodic reaction Methods 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 2
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 2
- -1 silver cations Chemical class 0.000 description 2
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 2
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 2
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 description 2
- 0 *CC(C1CC=C(*)CC1)C(CC=C1)=C*1=C Chemical compound *CC(C1CC=C(*)CC1)C(CC=C1)=C*1=C 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 239000012080 ambient air Substances 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 1
- 239000010406 cathode material Substances 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001103 potassium chloride Substances 0.000 description 1
- 235000011164 potassium chloride Nutrition 0.000 description 1
- 230000002336 repolarization Effects 0.000 description 1
- 239000012266 salt solution Substances 0.000 description 1
- 150000003378 silver Chemical class 0.000 description 1
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M sodium chloride Inorganic materials [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
- G01N27/416—Systems
- G01N27/48—Systems using polarography, i.e. measuring changes in current under a slowly-varying voltage
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
- G01N27/416—Systems
- G01N27/4163—Systems checking the operation of, or calibrating, the measuring apparatus
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
- Testing Resistance To Weather, Investigating Materials By Mechanical Methods (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Zustandsprüfung von polarographischen Messelektroden, insbesondere Sauerstoffelektroden, nach der zyklischen Voltametrie, wobei die Messelektrode mit einer Wechselspannung polarisiert wird und die Abhängigkeit des auftretenden Elektrodenstroms vom Polarisationsspannungsverlauf zur Aussage über den Zustand der Messelektrode dient. Die Erfindung bezieht sich weiter auch auf eine Einrichtung zur Durchführung des genannten Verfahrens.
Zur Messung von Gaspartialdrucken in Flüssigkeiten oder Gasgemischen werden heutzutage in einem breiten Anwendungsfeld, insbesondere im medizinischen Bereich, Messelektroden verwendet, die nach dem polarographischen
Prinzip aufgebaut sind bzw. arbeiten. Derartige Messelektroden weisen eine Kathode und eine Anode auf, die sich gemeinsam in einer Elektrolytlösung befinden. Das gesamte System ist gegenüber der Aussenumgebung mittels einer dünnen, für das nachzuweisende Gas permeablen, flach über die Kathode gespannten Membran abgeschlossen.
Die Bestimmung etwa von Sauerstoff mit einer derartigen polarographischen Sauerstoffelektrode erfolgt unter Anlegen einer Polarisationsspannung an das Elektrodensystem, wobei der durch Diffusion zur Kathode gelangende Sauerstoff dort unter Aufnahme von Elektronen reduziert wird. Der sich im Gleichgewichtsfall in Richtung zur Kathode einstellende Diffusionsgrenzstrom, der einem Reaktionsgrenzstrom entspricht, stellt ein Mass für den Sauerstoffpartialdruck im den Messfühler umgebenden Medium dar. In der Messpraxis sind die im folgenden angeführten drei Eigenschaften von polarographischen Messelektroden von entscheidender Bedeutung:
a) Empfindlichkeit: Dies ist der nachweisbare Elektrodenstrom pro Partialdruckeinheit des nachzuweisenden Gases. Sie wird im allgemeinen in nA/mmHg angegeben.
b) Nullstrom: Dies ist der nachweisbare Elektrodenstrom, wenn sich die Messelektrode in einem vom nachzuweisenden Gas, also etwa Sauerstoff, freien Milieu befindet.
c) Linearitätsbereich: Dies ist jener Partialdruckbereich, für den ein linearer Zusammenhang zwischen Elektrodenstrom und Partialdruck gilt.
Für die messtechnische Anwendung derartiger Messelektroden wird eine möglichst lang andauernde Konstanz der Empfindlichkeit, ein geringer Nullstrom und ein weiter Linearitätsbereich gewünscht. Die üblichen bekannten Ausführungen, beispielsweise von polarographischen Sauerstoffelektroden, weisen eine Platin- oder Goldkathode und eine Silberanode auf.
Frisch präparierte Messelektroden, bei denen sowohl die Kathoden- als auch die Anodenflächen sehr rein sind und noch keinerlei Reaktionen unterworfen waren, erfüllen die Bedingung nach ausreichender Empfindlichkeit, geringem Nullstrom und weitem Linearitätsbereich im allgemeinen sehr gut. Mit zunehmender Verwendungsdauer verändern sich diese Eigenschaften jedoch, was eine unerwünschte bzw. nicht tragbare Beeinflussung der Messung mit sich bringt.
Dafür sind vor allem zwei, voneinander unabhängig ablaufende Vorgänge massgebend. Einerseits kommt es an der Anode zu einer Auflösung des metallischen Silbers, wonach Silber-Kationen im elektrischen Feld zur Kathode wandern, wo sie entladen werden und sich wiederum als metallisches Silber an dieser abscheiden. Da die kathodische Reaktion des Sauerstoffes auch am abgeschiedenen Silber vor sich gehen kann, wird die Reaktionsfläche der Kathode vergrössert, und der nachweisbare Elektrodenstrom steigt bei gleichbleibendem Partialdruck an. Sofern dieser Vorgang der Silberabscheidung an der Kathode weitgehend ungehemmt abläuft, nimmt der bei der Messung auftretende Elektrodenstrom in einem solchen Mass zu, dass die Messelektrode nicht mehr zur Aufnahme eines relevanten Messwertes geeignet ist. Andererseits läuft ein in seinen Einzelheiten weitgehend unbekannter weiterer Prozess an der Elektrode ab, der die katalytischen Eigenschaften des Kathodenmaterials negativ beeinflusst. Es wird angenommen, dass es sich dabei um Vorgänge der Oxidation der Edelmetallkathode handelt und dass dadurch geschwindigkeitsbestimmende Reaktionsschritte an der Kathode behindert werden. Dies macht sich in einer starken Einschränkung des Linearitätsbereiches, einer Erhöhung des Reststromes und einer stark abnehmenden Elektrodenempfindlichkeit bemerkbar.
2
s
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
3 653 775
Aus der AT-PS 358 532 ist bekannt, dass die genannten, die schrittenen Triggerpegel zugeordnete Güteklasse dient. Je messtechnisch wichtigen Eigenschaften der Messelektrode nachdem welche Amplitude vom Elektrodenstrom bei der unmittelbar beeinflussenden Vorgänge durch das Verfahren Polarisation gerade noch überschritten wird, wird also eine der zyklischen Voltametrie festgestellt bzw. differenziert Klassifizierung der zu prüfenden Messelektrode und eine werden können. Die zu prüfende polarographische Messelek- s Einordnung in Güteklassen durchgeführt. Es kann dann, bei-
trode wird dabei zur Aufnahme des zyklischen Polaro- spielsweise in der Verwendungsvorschrift der Messelektrode,
gramms mit einer angelegten dreieckförmigen Wechselspan- vorgesehen sein, dass bei einzelnen Güteklassen nurmehr nung polarisiert. Es zeigte sich, dass bei einer ungebrauchten eine eingeschränkte Verwendung zugelassen wird, bzw. dass
Elektrode der Elektrodenstrom der angelegten Polarisations- bei Überschreiten eines gewissen Triggerpegels die Messelek-
spannung bei der angewandten Frequenz in beiden Polarisa- io trode überhaupt aus dem Messbetrieb genommen und einer tionsrichtungen sehr eng folgt. Weiter zeigte sich, dass bei Regenierung, beispielsweise einer mechanischen Abtragung
Messelektroden mit Silberabscheidungen an der Kathoden- der Anlagerungen, zugeführt wird.
Oberfläche ein charakteristischer Kurvenzug im zyklischen Da es sich weiter gezeigt hat, dass der Strom-Spannungs-
Polarogramm auftritt, der einen deutlichen Peak bei der Verlauf der ersten Polarisationsperiode sich mitunter
Polarisation in kathodischer Richtung ebenso wie bei der is wesentlich von dem der folgenden Perioden unterscheidet, ist
Repolarisation in anodischer Richtung aufweist. Die Tat- in Weiterbildung des erfindungsgemässen Verfahrens vorge-
sache, dass es sich bei dem im zyklischen Polarogramm sehen, dass erst nach Ablauf von zumindest einem Polarisa-
erkenntlichen Peak um eine Folge von Silberabscheidungen tionszyklus der auftretende Elektrodenstrom zur Zustands-
an der Kathode handelt, wurde dabei durch zahlreiche Kon- beurteilung der Messelektrode verwendet wird. Damit ist trollversuche erhärtet. Bei Messelektroden mit einer stark 20 sichergestellt, dass auch unter ungünstigen Verhältnissen eine fortgeschrittenen oxidativen Veränderung an der Kathode relevante Aussage über den Zustand der polarographischen zeigte das zyklische Polarogramm eine stark ausgeprägte Messelektrode erhalten wird.
Hystérésis, welche bei zunehmender Frequenz der Polarisa- Eine Einrichtung zur Durchführung des genannten erfin-tionsspannung noch deutlicher ausgeprägt wird. Aus diesem dungsgemässen Verfahrens, welche eine Messschaltung aufFaktum wurde geschlossen, dass die Veränderung der 2s weist, in welcher die Anode der Messelektrode mit einem Pol Kathode mit der Veränderung eines geschwindigkeitsbestim- einer Polarisationswechselspannungsquelle und die Kathode menden Reaktionsschrittes einhergeht. der Messelektrode mit einem Stromverstärker verbunden ist,
Mit diesem bekannten Verfahren ist es also möglich, Aus- ist nach der vorliegenden Erfindung so ausgebildet, dass die sagen über Zustandsänderungen der geprüften polarographi- vom Stromverstärker gelieferte, dem Elektrostrom proportio-
schen Messelektrode zu machen und insbesondere auftre- 30 naie Spannung an einer Triggerschaltung liegt, welche tende Verschlechterungen in den für die Messung wichtigen zumindest einen Triggerpegel aufweist, wobei die Trigger-
Eigenschaften der Elektroden den beschriebenen Vorgängen Schaltung mit einer Anzeigeeinheit verbunden ist, welche eine zuzuordnen. dem höchsten jeweils überschrittenen Triggerpegel bzw. der
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren diesem zugeordneten Güteklasse entsprechende Anzeige ausanzugeben, mit welchem, ausgehend vom eingangs 35 löst. In diesem Zusammenhang ist es besonders vorteilhaft, genannten bekannten Verfahren, die Zustandsprüfung von wenn zwischen Stromverstärker und Triggerschaltung ein polarographischen Messelektroden dahingehend verbessert Gleichrichter eingeschaltet ist, da damit auch die negativen wird, dass aus dieser Prüfung unmittelbar eine Aussage über Amplituden des Elektrodenstroms in die Betrachtung mit die Güte des messtechnischen relevanten Zustandes der Mess- einbezogen werden und für diese keine eigenen Triggerpegel elektrode erhalten werden kann. 40 vorgesehen werden müssen.
Dies wird gemäss der Erfindung dadurch erreicht, dass die Nach einer besonders bevorzugten Ausführung der Erfin-während der zyklischen Polarisation der Messelektrode dung ist vorgesehen, dass die Triggerschaltung zwei Triggermaximal auftretende Amplitude des Elektrodenstroms direkt pegel aufweist, von denen der tieferliegende die Obergrenze als Mass für die Güte des messtechnisch relevanten Zustands des ein völlig einwandfreies Funktionieren der Messelek-der Messelektrode verwendet wird. Es könnten dabei auch 45 trode kennzeichnenden Elektrodenstroms und der höherlie-andere Formen der angelegten Polarisations-Wechselspan- gende die Untergrenze des eine unbrauchbare Messelektrode nung verwendet werden, jedoch hat sich gezeigt, dass eine kennzeichnenden Elektrodenstroms markiert. Damit ergeben Dreieckspannung mit einer Frequenz von etwa 0,1 Hz und sich drei Güteklassen, die eine im normalen Messbetrieb einer einseitigen Spitzenamplitude von etwa 900 mV beste völlig ausreichende Zustandsbeurteilung der Messelektrode Ergebnisse bringt. Möglich wären aber auch sinusförmige so erlauben. Solange der unterste Triggerpegel vom Elektroden-Spannungen, expotentiell verlaufende Spannungen bzw. mit ström nicht erreicht wird, wird die Messelektrode beispielseinigen Nachteilen auch alternierende Rechteckimpulsspan- weise als «einwandfrei» klassifiziert; wird der erste Triggernungen. Es hat sich nun überraschenderweise gezeigt, dass pegel überschritten, liefert die Triggerschaltung ein entspre-die Höhe des maximal auftretenden Elektrodenstroms unmit- chendes Signal an die Anzeigeeinheit, wobei die ausgelöste telbar ein Gütemass für den messtechnisch relevanten ss Anzeige etwa einer Klassifizierung «bedingt brauchbar» Zustand der Messelektrode ist, unabhängig davon, ob die zugeordnet ist; wird der obere Triggerpegel überschritten, so genannten Störvorgänge je für sich einzeln oder in Kombina- wird etwa die geprüfte Messelektrode als «unbrauchbar»
tion auftreten. Es ist daher auf besonders einfache und vor- klassifiziert. Es ergibt sich also eine einfache und rasche Prüfteilhafte Weise möglich, aus einer Messung der Höhe des barkeit von polarographischen Messelektroden, insbeson-maximal auftretenden Elektrodenstromes ein Mass für die 60 dere Sauerstoffelektroden, die besonders dadurch vorteilhaft Güte der Messelektrode anzugeben. ist, dass keine Stabilisierungsphase notwendig ist und dass
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vor- die Untersuchung immer bei normaler Raumluft durchge-gesehen, dass der während der zyklischen Polarisation auftre- führt werden kann und auch keinerlei Eichgase benötigt tende Amplitudenbereich des Elektrodenstroms durch werden.
Triggerpegel in zumindest zwei, jeweils einer Güteklasse 65 Weiter ist es mit Hilfe des erfindungsgemässen Verfahrens zugeordnete Bereiche aufgeteilt wird und das Überschreiten auch möglich, derartige Messelektroden ohne die ansonsten der einzelnen Triggerpegel zu einer Einordnung der zur Messung erforderliche, selektiv permeable Membran geprüften Messelektrode in eine dem höchsten jeweils über- über Kathode und Anode zu prüfen. Dazu wird der mess-
653 775
4
empfindliche Teil der membranlosen Messelektrode beispielsweise mit einer wässrigen Neutralsalzlösung von Natrium- oder Kaliumchlorid, deren Konzentration an sich nebensächlich ist, aber vorzugsweise etwa 0,1 mol/1 beträgt, in Kontakt gebracht, welche normalerweise den gleichen Sauerstoffpartialdruck wie die Umgebungsluft aufweist. Obwohl in diesem Falle unter Umständen andere Amplituden des Elektrodenstroms bei der Polarisation auftreten, bleibt doch das Polarogramm bzw. dessen Aussagekraft gleich, weshalb sich am erfindungsgemässen Verfahren zur Zustandsprüfung von polarographischen Messelektroden nichts ändert.
Die Anzeigeeinheit kann in Weiterbildung der Erfindung auch mit Leuchtanzeigen verbunden sein, welche entsprechend dem höchsten jeweils überschrittenen Triggerpegel angesteuert sind und die zugehörige Güteklasse der Messelektrode optisch anzeigen. Dies vereinfacht die Zustandsprüfung und schliesst Ablesefehler durch das Bedienungspersonal weitgehend aus.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Die Fig. 1,2,3 und 5 zeigen charakteristische EIektrodenstrom-/Polarisationsspannungs-Kurven von polarographischen Sauerstoffelektroden, und Fig. 4 zeigt eine Messschaltung einer Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens.
Die in den Fig. 1 bis 3 und 5 dargestellten zyklischen Polarogramme wurden mit Sauerstoffelektroden aufgenommen, welche mit einer Dreieckspannung bei einer Frequenz von 0,1 Hz und einer Spitzenamplitude der Polarisationsspannung von 900 mV polarisiert wurden. Weitgehend ähnliche Polarogramme werden aber auch bei Polarisation der Elektrode mit einer Sinusspannung oder mit einer zyklischen Wechselspannung mit exponentiellem Flankenanstieg erhalten. Bei sämtlichen dargestellten Polarogrammen ist auf der Abszisse in positiver Richtung die negative Polarisationsspannung -Up und auf der Ordinate der jeweils nachweisbare Elektrodenstrom IP aufgetragen.
In Fig. 1 ist das zyklische Polarogramm einer katalytisch einwandfreien, frisch präparierten Sauerstoffelektrode mit dicker Linie eingetragen. Das charakteristische Merkmal dabei ist, dass sich auf beiden Seiten des Kurvenbildes, also sowohl zu negativen als auch zu positiven Polarisationsspannungen hin, ein deutlich erkennbares Stromplateau ausbildet, d.h., dass mitzunehmender Polarisationsspannung Up sich der Elektrodenstrom IP bis zum Erreichen einer Grenzspannung kaum wesentlich erhöht. Bei weiterer Erhöhung der Polarisationsspannung UP über diese Grenzspannung, die den Beginn einer Wasserstoffentwicklung an der Messelektrode kennzeichnet, hinaus würde der Elektrodenstrom stark ansteigen. Die maximale Polarisationsspannungsamplitude wird nun so gewählt, dass diese Grenzspannung gerade erreicht wird, was an dem leichten Umbiegen des Polaro-gramms an den äussersten Enden erkenntlich ist. Bei kontinuierlich wechselnder Polarisation folgt der Elektrodenstrom Ip der Polarisationsspannung Up ziemlich exakt, was sich aus dem Fehlen einer wesentlich ausgeprägten Hysterese des Kurvenzugs in Fig. 1 ersehen lässt.
Das Polarogramm von Fig. 2 zeigt bei einer Polarisationsspannung Up von -300 mV bzw. +100 mV jeweils einen deutlich ausgeprägten Peak. Es konnte nun durch entsprechende Serienversuche gezeigt werden, dass der Anstieg des Elektrodenstroms IP an dieser Stelle mit einer Störreaktion im Betrieb der Sauerstoffelektrode einhergeht, die als Silberabscheidung an der Kathode gedeutet wird. Diese Silberabscheidung ist darauf zurückzuführen, dass metallisches Silber während des Betriebes der Elektrode anodisch in Lösung geht, die Silberionen unter dem Einfluss des elektrischen Polarisationsfeldes zur Kathode wandern, dort entladen werden und sich wiederum als metallisches Silber auf der Kathode niederschlagen. Dadurch wird vor allem die Empfindlichkeit der Messelektrode entscheidend geändert, da auch am angelagerten Silber die kathodische Reaktion des s Sauerstoffes vor sich gehen kann und der Elektrodenstrom bei an sich gleichbleibendem Partialdruck in nicht kontrollierbarer Weise stark ansteigt.
Das Polarogramm gemäss Fig. 3 ist das Resultat einer weiteren Störreaktion, die wahrscheinlich auf eine Oxidation der io Edelmetallkathode oder auf eine Absorption von Sauerstoff an der Edelmetalloberfläche oder auf eine Chemisorption von Sauerstoff an der Oberfläche der Kathode zurückzuführen ist. Diese Störung tritt regelmässig auf, wenn polarographische Sauerstoffelektroden über längere Zeit hinweg ls kontinuierlich in Betrieb gehalten werden. Es werden geschwindigkeitsbestimmende Reaktionsschritte an der Kathode behindert, was sich in einer starken Einschränkung des Linearitätsbereiches, in einer Erhöhung des Reststromes und in einer stark abnehmenden Elektrodenempfindlichkeit 20 äussert.
Die in den Fig. 1 bis 3 strichliert parallel zur Abszisse eingetragenen Triggerpegel 1 und 2 für den Elektrodenstrom IP werden im folgenden im Zusammenhang mit der in Fig. 4 dargestellten Messschaltung zur zyklischen Polarisation ins-25 besondere von Sauerstoffelektroden näher besprochen. Nach Fig. 4 ist eine polarographische Sauerstoffelektrode 1 ' mit ihrer Edelmetallkathode K an einen üblichen Stromverstärker 3 und mit ihrer Anode A an einem Pol einer Spannungsquelle 2' zur Erzeugung der bereits besprochenen Pola-30 risationswechselspannung UP angeschlossen. Der zweite Pol der Spannungsquelle 2' ist mit der Schaltungsmasse 0 verbunden. Die Spannungsquelle 2' liefert beispielsweise eine dreieckförmige Wechselspannung mit einer Spitzenamplitude von 900 mV und einer Frequenz im Bereich von 35 0,005 Hz bis 1 Hz, wobei sich eine Frequenz von etwa 0,1 Hz als optimal erwiesen hat.
Der von der Messelektrode 1 ' gelieferte Elektrodenstrom Ip wird am Ausgang des Stromverstärkers 3 als proportionale Spannung und in verstärkter Form über einen Umschalter 5 40 wahlweise einem Gleichrichter 4 oder unmittelbar einer Triggerschaltung 6 zugeführt. Die Triggerschaltung 6 ist im weiteren mit einer Anzeigeeinheit 7 verbunden.
Die Triggerschaltung 6 weist beispielsweise zwei in den Fig. 1 bis 3 und 5 eingetragene Triggerpegel 1 und 2 auf, von 45 denen der tieferliegende 1 die Obergrenze des ein völlig einwandfreies Funktionieren der Messelektrode kennzeichnenden Elektrodenstroms und der höherliegende 2 die Untergrenze des eine brauchbare Messelektrode kennzeichnenden Elektrodenstroms markiert. Sofern also der Elektrodenstrom so Ip - wie in Fig. 1 dargestellt - den Triggerpegel 1 nicht überschreitet, wird von der Anzeigeeinheit 7 eine der höchsten Güteklasse entsprechende Anzeige ausgelöst. Übersteigt der Elektrodenstrom IP - wie in Fig. 2 dargestellt - zwar den Triggerpegel 1, jedoch nicht den Triggerpegel 2, so wird über 55 die Anzeigeeinheit 7 beispielsweise die Anzeige der Güteklasse «bedingt brauchbar» ausgelöst. Steigt - wie in den Fig. 3 und 5 dargestellt - der Elektrodenstrom IP auch über den höheren Triggerpegel 2, so wird an der Anzeigeeinheit 7 die Güteklasse «unbrauchbar» ausgelöst, worauf die entspre-60 chende Elektrode aus dem Messbetrieb genommen und einer Regenerierung zugeführt werden kann.
In Fig. 5 ist mit punktierter Linie das Aussehen des unteren Teils des Polarogramms eingezeichnet, wie es bei einer Stellung des Umschalters 5 wie in Fig. 4 eingezeichnet auftritt; 65 der Gleichrichter 4 ist zwischen Stromverstärker 3 und Triggerschaltung 6 eingeschaltet und legt negative Ströme IP in positive um. Das mit voller Linie in Fig. 5 eingezeichnete Polarogramm würde bei einer entsprechenden Umschaltung
des Umschalters 5 in Fig. 4 - also einer Überbrückung des Gleichrichters 4 - entstehen.
Es ist im Rahmen der Erfindung natürlich jede beliebige Anzahl von Triggerpegeln für den Elektrodenstrom denkbar, womit sich die Klassifizierung der Messelektroden in Güteklassen entsprechend verfeinern liesse.
Die Anzeigeeinheit 7 kann weiter auch mit hier nicht dargestellten Leuchtanzeigen verbunden sein, welche entsprechend dem höchsten jeweils überschrittenen Triggerpegel angesteuert sind und die zugehörige Güteklasse der Messelektrode optisch anzeigen.
5 653775
Es ergibt sich also eine sehr einfache und rasche Prüfbar-keit von polarographischen Messelektroden, die besonders dadurch vorteilhaft ist, dass keine Stabilisierungsphase notwendig ist und dass die Prüfung immer bei normaler Raum-s luft durchgeführt werden kann und auch keinerlei Eichgase benötigt werden. Zu beachten ist in diesem Zusammenhang auch, dass sich das zyklische Polarogramm des ersten Spannungszyklus mitunter sehr wesentlich von dem der weiteren Zyklen unterscheidet, weshalb auch vorgesehen ist, dass die io Zustandsprüfung über mehrere an der Spannungsquelle 2' startbare Polarisationszyklen ausgedehnt wird.
B
2 Blatt Zeichnungen
Claims (7)
1. Verfahren zur Zustandsprüfung von polarographischen Messelektroden, insbesondere Sauerstoffelektroden, nach der zyklischen Voltametrie, wobei die Messelektrode mit einer Wechselspannung polarisiert wird und die Abhängigkeit des auftretenden Elektrodenstroms vom Polarisations-spannungsverlauf zur Aussage über den Zustand der Messelektrode dient, dadurch gekennzeichnet, dass die während der zyklischen Polarisation der Messelektrode maximal auftretende Amplitude des Elektrodenstroms (IP) direkt als Mass für die Güte des messtechnisch relevanten Zustands der Messelektrode verwendet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der während der zyklischen Polarisation auftretende Amplitudenbereich des Elektrodenstroms (Ip) durch Triggerpegel (1,2) in zumindest zwei, jeweils einer Güteklasse zugeordnete Bereiche aufgeteilt wird und das Überschreiten der einzelnen Triggerpegel (1,2) zu einer Einordnung der geprüften Messelektrode in eine dem höchsten jeweils überschrittenen Triggerpegel zugeordnete Güteklasse dient.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass erst nach Ablauf von zumindest einem Polarisationszyklus der auftretende Elektrodenstrom (Ip) zur Zustandsbeurteilung der Messelektrode verwendet wird.
4. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2 oder 3, mit einer Messschaltung, in welcher die Anode der Messelektrode mit einem Pol einer Polarisations-wechselspannungsquelle und die Kathode der Messelektrode mit einem Stromverstärker verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die vom Stromverstärker (3) gelieferte, dem Elektrodenstrom (IP) proportionale Spannung an einer Triggerschaltung (6) liegt, welche zumindest einen Triggerpegel aufweist, und dass die Triggerschaltung (6) mit einer Anzeigeeinheit (7) verbunden ist, welche eine dem höchsten jeweils überschrittenen Triggerpegel bzw. der diesem zugeordneten Güteklasse entsprechende Anzeige auslöst.
5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Stromverstärker (3) und Triggerschaltung (6) ein Gleichrichter (4) eingeschaltet ist.
6. Einrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Triggerschaltung (6) zwei Triggerpegel (1,2) aufweist, von denen der tieferliegende die Obergrenze des ein völlig einwandfreies Funktionieren der Messelektrode (1 ') kennzeichnenden Elektrodenstroms (IP) und der höherliegende die Untergrenze des eine unbrauchbare Messelektrode kennzeichnenden Elektrodenstroms markiert.
7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzeigeeinheit mit Leuchtanzeigen verbunden ist, welche entsprechend dem höchsten jeweils überschrittenen Triggerpegel angesteuert sind und die zugehörige Güteklasse der Messelektrode optisch anzeigen.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| AT0467880A AT376045B (de) | 1980-09-18 | 1980-09-18 | Verfahren zur zustandspruefung einer polarographischen messelektrode sowie einrichtung zur durchfuehrung des verfahrens |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CH653775A5 true CH653775A5 (de) | 1986-01-15 |
Family
ID=3567002
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CH5911/81A CH653775A5 (de) | 1980-09-18 | 1981-09-11 | Verfahren zur zustandspruefung von polarographischen messelektroden sowie einrichtung zur durchfuehrung des verfahrens. |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4443763A (de) |
| AT (1) | AT376045B (de) |
| CH (1) | CH653775A5 (de) |
| DE (1) | DE3136248C2 (de) |
Families Citing this family (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3418034A1 (de) * | 1984-05-15 | 1985-11-21 | WTW Wissenschaftlich-technische Werkstätten GmbH, 8120 Weilheim | Verfahren zur kontrolle des laufzeitzustandes eines membranbedeckten polarographischen sensors |
| DE3627799A1 (de) * | 1986-08-16 | 1988-02-25 | Programmelectronic Eng Ag | Verfahren zur regeneration von potentiometrischen festelektrolyt-messzellen und anordnung zum aufschalten auf eine messzelle |
| DE3809107A1 (de) * | 1988-03-18 | 1989-09-28 | Licentia Gmbh | Verfahren zur automatischen ueberpruefung der kennwerte eines im messbetrieb befindlichen, auf der basis einer widerstandsaenderung arbeitenden sensors |
| US4928065A (en) * | 1989-03-31 | 1990-05-22 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Voltammetry in low-permitivity suspensions |
| GB8907564D0 (en) * | 1989-04-04 | 1989-05-17 | Neotronics Technology Plc | Fault detection in electrochemical gas sensing equipment |
| US5260663A (en) * | 1992-07-14 | 1993-11-09 | Anatel Corporation | Methods and circuits for measuring the conductivity of solutions |
| DE4223228C2 (de) * | 1992-07-15 | 1995-01-19 | Prominent Dosiertechnik Gmbh | Verfahren zur Bestimmung von Persäuren |
| US5469070A (en) * | 1992-10-16 | 1995-11-21 | Rosemount Analytical Inc. | Circuit for measuring source resistance of a sensor |
| US5387329A (en) * | 1993-04-09 | 1995-02-07 | Ciba Corning Diagnostics Corp. | Extended use planar sensors |
| DE4318891A1 (de) * | 1993-06-07 | 1994-12-08 | Mannesmann Ag | Elektrochemisches Gasspurenmeßsystem mit Funktionskontrolle |
| US6096186A (en) * | 1998-08-18 | 2000-08-01 | Industrial Scientific Corporation | Method for determining exhaustion of an electrochemical gas sensor |
| EP1456637A2 (de) | 2001-12-14 | 2004-09-15 | Rosemount Analytical Inc. | Ph-sensor mit einer internen erdung |
| DE102004018289A1 (de) * | 2004-04-15 | 2005-11-03 | Abb Patent Gmbh | Verfahren zur Bestimmung des Ansprechverhaltens und der Empfindlichkeit eines Sauerstoffsensors in einer Messeinrichung |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1478627A (en) * | 1974-12-03 | 1977-07-06 | Communications Patents Ltd | Digital meters |
| US4181882A (en) * | 1978-06-19 | 1980-01-01 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Corrosion monitoring apparatus |
| AT358532B (de) * | 1978-06-28 | 1980-09-10 | List Hans | Polarografische sauerstoffmesszelle |
| US4223549A (en) * | 1979-02-16 | 1980-09-23 | Noranda Mines Limited | Oxygen monitoring circuit with built in testing means |
-
1980
- 1980-09-18 AT AT0467880A patent/AT376045B/de not_active IP Right Cessation
-
1981
- 1981-09-11 CH CH5911/81A patent/CH653775A5/de not_active IP Right Cessation
- 1981-09-12 DE DE3136248A patent/DE3136248C2/de not_active Expired
- 1981-09-16 US US06/302,786 patent/US4443763A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE3136248C2 (de) | 1984-02-23 |
| AT376045B (de) | 1984-10-10 |
| US4443763A (en) | 1984-04-17 |
| DE3136248A1 (de) | 1982-08-05 |
| ATA467880A (de) | 1984-02-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE3822911C2 (de) | Elektrodenauffrischanordnung für einen Biosensor | |
| DE60114159T2 (de) | Messung von stoffen in flüssigkeiten | |
| DE69019088T2 (de) | Verfahren und Apparat zur Erneuerung einer Elektrode eines Biosensors. | |
| DE69221758T2 (de) | Elektrochemische Messeinrichtung | |
| DE3884136T2 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Messung der Hautfeuchtigkeit. | |
| CH653775A5 (de) | Verfahren zur zustandspruefung von polarographischen messelektroden sowie einrichtung zur durchfuehrung des verfahrens. | |
| DE19510574C1 (de) | Verfahren zur Zustandsbestimmung eines elektrochemischen Gassensors | |
| EP0101880A2 (de) | Verfahren zur Bestimmung der Konzentration elektrochemisch umsetzbarer Stoffe | |
| DE4135824C2 (de) | Sauerstoffmeßelektrode | |
| DE19711894A1 (de) | Verfahren zur Reinigung eines Gassensors vom Grenzstromtyp und Vorrichtung für den Nachweis einer Gaskonzentration unter Anwendung des Verfahrens | |
| DE69016385T2 (de) | Festkörpersensor zur Bestimmung der Konzentration von mit Wasserstoff reaktionsfähigen Gasen. | |
| EP0581081A1 (de) | Verfahren zur Bestimmung von Persäuren | |
| CH644208A5 (de) | Verfahren und vorrichtung zum messen der menge eines auf einen faden angebrachten elektrisch leitenden mediums. | |
| DE2929387A1 (de) | Elektronische kalibrierung elektrochemischer sensoren | |
| DE3418034C2 (de) | ||
| EP2605007B2 (de) | Verfahren zum Reinigen von Elektrodenoberflächen | |
| DE2349579A1 (de) | Potentiometrischer sauerstoff-sensor | |
| EP0780685A1 (de) | Amperometrischer Zweielektrodensensor, insbesondere für Wasserstoffperoxid | |
| WO1996005509A1 (de) | Verfahren und vorrichtung zur bestimmung von gelösten stoffen | |
| DE2927346A1 (de) | Verfahren zum bestimmen des membranverschmutzungsgrades einer elektrochemischen zelle | |
| DE4335241A1 (de) | Verfahren zur kontinuierlichen Analyse von Bestandteilen einer Flüssigkeit | |
| DE2024008C3 (de) | Durchfluß-Oetektorzelle für coulometrische Analyse | |
| DE2454659B2 (de) | Meßzelle zur Ermittlung des Schwefeldioxidgehaltes in Gasgemischen | |
| DD275924A1 (de) | Amperometrische messzelle zur bestimmung von schwefelwasserstoff in gasen und fluessigkeiten | |
| DE882315C (de) | Verfahren zur Bestimmung von chemisch oxydierbaren oder reduzierbaren Stoffen, insbesondere von Sauerstoff in Wasser, durch Depolarisationsmessung |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PL | Patent ceased | ||
| PL | Patent ceased |