CS265251B1

CS265251B1 - Multi-electrode electroanalytical sensor

Info

Publication number: CS265251B1
Application number: CS858419A
Authority: CS
Inventors: Bohuslav Doc Ing Csc Dolezal; Zdenek Ing Csc Pavlicek; Miroslav Ing Csc Marek; Miloslav Ing Csc Stastny; Radko Ing Csc Volf
Original assignee: Dolezal Bohuslav; Pavlicek Zdenek; Marek Miroslav; Stastny Miloslav; Volf Radko
Priority date: 1985-11-22
Filing date: 1985-11-22
Publication date: 1989-10-13
Also published as: CS841985A1

Abstract

Víceelektrodové elektroanalytické čidlo obsahuje vedle měrná, pomocný a kompenzační elektrody ještě alespoň jed nu indikační elektrodu zhotovenou.napřík lad ze stříbra a jeho halogenidů, nebo z antimonu a oxidu antimonitého a nebo z vizmutu a oxidu vizmutitého. Indikační elektroda sleduje změny podstatných vlast ností elektrolytu a podává informace o tom, kdy jsou optimální podmínky pro rege- narací tohoto elektrolytu pomocí opačně vložených napětí na měrnou a pomocnou elektrodu elektroanalytického čidla.The multi-electrode electroanalytical sensor contains, in addition to the measuring, auxiliary and compensation electrodes, at least one indicator electrode made, for example, of silver and its halides, or of antimony and antimony trioxide, or of bismuth and bismuth trioxide. The indicator electrode monitors changes in the essential properties of the electrolyte and provides information on when the conditions are optimal for the regeneration of this electrolyte by means of oppositely applied voltages to the measuring and auxiliary electrodes of the electroanalytical sensor.

Description

Vynález se týká víceelektrodového elektroanalytiekého čidla pro detekci kyslíku, vodíku nebo halogenů.The present invention relates to a multi-electrode electroanalytical sensor for detecting oxygen, hydrogen or halogens.

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 elektrolytu nebo látek zaváděných do tohoto elektrolytu přidáním matrice obsahující sledované ionty nebo látky. Tyto systémy vyžadují častou výměnu elektrolytu a jsou proto málo vhodné pro průtočná kontinuální měření. Pro takový případ je vhodnější používat systém se dvěma elektrodami umístěnými v prostoru základního elektrolytu, který je, od roztoku obsahujícího sledované ionty nebo látku, oddělen membránou vhodné propustnosti. Takové Čidlo je použitelné pro dlouhodobá, opakovatelná nebo průtoková měření. Nevýhodou uvedeného uspořádání je, že v důsledku elektro lýzy dochází k úbytku kovu referentní elektrody a ke změně složeni základního elektrolytu a případně může dojít k úplné pasivaci elektrody. Tyto nedostatky řeší například elektroanalytické čidlo, které je tvořeno dvěma elektrodami - měrnou a pomocnou - vyrobených z ušlechtilého kovu a třetí kompenzační elektrodou vyrobenou z kovu a pokrytou jeho sloučeninou. Elektrolýza probíhá výhradně mezi elektrodami vyrobenými z ušlechtil^ého kovu a kompenzačníTwo or more electrode systems are currently used in the electroanalytical practice to determine the concentration or amount of ions or substances contained directly in the base electrolyte or substances introduced into the electrolyte by adding a matrix containing the ions or substances of interest. These systems require frequent electrolyte replacement and are therefore not suitable for continuous flow measurements. In such a case, it is preferable to use a system with two electrodes located in the base electrolyte space, which is separated from the solution containing the ion or substance of interest by a membrane of suitable permeability. Such a sensor is useful for long-term, repeatable or flow measurement. The disadvantage of this arrangement is that the electrolysis leads to a loss of metal of the reference electrode and a change in the composition of the base electrolyte and possibly to complete passivation of the electrode. These drawbacks are addressed, for example, by an electroanalytic sensor consisting of two electrodes - a measuring and an auxiliary - made of noble metal and a third compensating electrode made of metal and coated with its compound. Electrolysis takes place exclusively between the electrodes made of noble metal and the compensating electrodes

265 251 elektroda slouží pouze k přesnému udržování potenciálu pomocné elektrody. Ani u tohoto čidla však není odstraněna skutečnost, že při provozu dochází ke změně vlastností elektrolytu, aniž lze indikovat tyto změny.The electrode is only used to accurately maintain the potential of the auxiliary electrode. However, even this sensor does not eliminate the fact that the electrolyte properties change during operation without these changes being indicated.

Výše uvedená čidla, mohou mít relativně dlouhou, ale časově omezenou životnost, což je způsobeno především změnou vlastností elektrolytu. Případná výměna elektrolytu je technicky náročná a pro regeneraci pomocí opačně vložených napětí nejsou dostatečné informace o kvantitativní změně vlastností elektrolytu.The above-mentioned sensors may have a relatively long but limited lifetime, which is mainly due to a change in the properties of the electrolyte. Possible electrolyte replacement is technically demanding and there is insufficient information on the quantitative change in electrolyte properties for regeneration by means of opposedly applied voltages.

, Tyto nedostatky řeší víceelektrodové elektroanalytické čidlo podle vynálezu, kde v prostoru čidla vyplněném elektrolytem jsou umístěny měrná elektroda, pomocné elektrody a kompenzační elektroda a jehož podstatou je, že v prostoru čidla je dále umístěna jedna až pět indikačních elektrod zhotovených ze stříbra a jeho halogenidů, jako je chlorid stříbrný, bromid stříbrný nebo jodid stříbrný, nebo z antimonu a oxidu antimonitého, nebo z vizmutu a oxidu vizmutitého.These drawbacks are solved by a multi-electrode electroanalytical sensor according to the invention, wherein a measuring electrode, auxiliary electrodes and a compensating electrode are located in the electrolyte-filled sensor area, and furthermore, one to five indicator electrodes made of silver and its halides are located in the sensor area. such as silver chloride, silver bromide or silver iodide, or antimony and antimony trioxide, or bismuth and bismuth trioxide.

Indikační elektrody sledují změny podstatných vlastností základního elektrolytu, což slouží jako informace pro optimalizaci regenerace základního elektrolytu. Jedná se například o změnu kon- centrace iontů H⁺, respektive OH*’, to je o změnu pH roztoku, která je indikována antimonovou indikační elektrodou, respektive vizmutovou indikační elektrodou, nebo o změnu halogenidových aniontů, jejichž koncentrace je sledována halogenidostříbrnou indikační elektrodou.The indicating electrodes monitor changes in the essential properties of the base electrolyte, which serves as information to optimize the regeneration of the base electrolyte. This is, for example, a change in the concentration of H ⁺ and OH * ions, i.e. a change in the pH of a solution indicated by an antimony indicator electrode or a bismuth indicator electrode, or a change in halide anions whose concentration is monitored by a silver-silver indicator electrode.

Příkladné uspořádání víceelektrodového elektrognalytického čidla podle vynálezu je uvedeno na přiložených výkrasech.An exemplary arrangement of a multi-electrode electrognalytic sensor according to the invention is shown in the accompanying drawings.

Na obr. 1 je znázorněn půdorys vícee^lektrodového čidla podle vynálezu, na obr. 2 je uveden průřez tímto víceelektrodovým čidlem.Figure 1 shows a plan view of a multi-electrode sensor according to the invention; Figure 2 shows a cross-section of the multi-electrode sensor.

- 3 265 251- 3 265 251

Víceelektrodové elektroanalytické čidlo je tvořeno pouzdrem 2, v němž jsou umístěny měrná elektroda 2» pomocná elektroda kompenzační elektroda 2 a indikační elektroda 2· Pouzdro 1 je vyplněno elektrolytem 6 a překryto membránou 2»The multi-electrode electroanalytical sensor consists of a housing 2 in which the measuring electrode 2 is located »the auxiliary electrode compensating electrode 2 and the indicating electrode 2 · the housing 1 is filled with electrolyte 6 and covered with membrane 2»

Víceelektrodové elektroanalytické čidlo podle vynálezu bylo odzkoušeno podle následujícího příkladu. Pouzdro 1 bylo zhotoveno z euprextitu, měrná elektroda 1 a pomocná elektroda 2 byly zhotoveny ze zlata. Kompenzační elektroda 2 byla zhotovena ze stříbra pokrytého chloridem stříbrným a indikační elektroda 2 ~ vizmutu a oxidu vizmutitého Systém elkktrod tohoto víceelektrodového efktroanalytického čidla byl smočen v elektrolytu 6, který byl tvo řen vodným roztokem uhličitanu a chloridu draselného s koncentrací 5ti hmotnostních procent obou látek. Pouzdro 1 pak bylo překryto teflonovou membránou o tloušťce 0,01 mm.The multi-electrode electroanalytic sensor of the invention was tested according to the following example. The housing 1 was made of euprextite, the measuring electrode 1 and the auxiliary electrode 2 were made of gold. The compensating electrode 2 was made of silver coated with silver chloride and the indicator electrode 2 of bismuth and bismuth oxide was electrolytic. The housing 1 was then covered with a 0.01 mm thick Teflon membrane.

V původním elektrolytu 6 byl indikován potenciálový spád 83 mV mezi vizmutovou indikační elektrodou 2 a kompenzační elektrodou £. Po několikatýdenním použití se tato hodnota potenciálového spádu změnila na 76 mV. Při obrácení polarity měrné elektrody 2 a pomocné elektrody 3 vedl průtok proudu 10/uA k regeneraci elektrolytu 6 na původní hodnotu potenciálového spádu.In the original electrolyte 6, a potential drop of 83 mV between the bismuth indicator electrode 2 and the compensating electrode 6 was indicated. After several weeks of use, this potential drop value was changed to 76 mV. By reversing the polarity of the measuring electrode 2 and the auxiliary electrode 3, the current flow rate of 10 µA led to the regeneration of the electrolyte 6 to its original potential drop.

Obdobným způsobem jako ve výše uvedeném příkladu bylo zhotoveno víceelektrodové čidlo jen s tím rozdílem,že indikační elektroda 2 byla zhotovena z antimonu a oxidu antimonitého. Výsledky měření byly obdobné.In a similar manner to the above example, a multi-electrode sensor was made except that the indicator electrode 2 was made of antimony and antimony trioxide. The measurement results were similar.

Víceelektrodové elektroanalytické čidlo podle vynálezu lze využívat při stanovení množství iontů, například vodíku, kyslíku nebo halogenů nebo látek, které jsou obsaženy v kapalině nebo plynu a jsou ve styku s částečně propustnou stěnou čidla.The multi-electrode electroanalytical sensor of the invention can be used to determine the amount of ions, such as hydrogen, oxygen or halogens, or substances that are contained in a liquid or gas and are in contact with a partially permeable sensor wall.

Claims

BACKGROUND OF THE INVENTION A multi-electrode electroanalytical sensor having a metering electrode, ancillary electrodes and a compensating electrode in the electrolyte-filled area, characterized in that one to five silver electrode (5) indicating electrodes (5) are further located in the electrolyte-filled area (6). halides such as silver chloride or silver bromide or silver iodide, or from antimony and antimony trioxide, or from bismuth and oxide see X.