CS271581B1

CS271581B1 - Oxygen sensor and method of its production

Info

Publication number: CS271581B1
Application number: CS881150A
Authority: CS
Inventors: Radko Ing Csc Volf; Bohuslav Doc Ing Csc Dolezal; Miroslav Doc Ing Csc Marek; Miloslav Ing Csc Stastny
Original assignee: Volf Radko; Dolezal Bohuslav; Marek Miroslav; Stastny Miloslav
Priority date: 1988-02-24
Filing date: 1988-02-24
Publication date: 1990-10-12
Also published as: CS115088A1

Abstract

The solution applies to the analytical chemistry branch. It is an oxygen sensor consisting of Pt, or Au and AgCl electrodes. In the circular groove of the base body (1), there is an AgCl electrode (3) and around it, in the remaining groove space, there is a mixture of halogenide of alkaline metal and organic polymer. In sensor production, the weight ratio of the alkaline halogenide mixture to the organic polymer solution is 0,2 to 5.<IMAGE>

Description

Vynález ее týká způsobu výroby kyslíkového Čidla pro použití v kontinuálních a diskontinuálních analyzátorech·The invention also relates to a method for producing an oxygen sensor for use in continuous and discontinuous analyzers.

V současné době jsou konstruována a používána kyslíková čidla především Clarkova typu· Clarková čidla sestávají z indikační platinové nebo zlaté elektrody a referentní chloridoatříbrné elektrody· Tyto elektrody jsou mezi sebou v elektrickém kontaktu, například přes roztok chloridu sodného, přičemž elektrolyt smáčí v tenké vrstvě obš elektrody· Tenká vrstvička elektrolytu je vymezována tenkou, například teflonovou membránou· Dále je znám například z čs· autorského osvědčení č· 267598 typ plenárních kyslíkovýoh čidel, vycházející ze stejných elektrod jako čidla Clarkova typu, která jsou vyráběna nanesením roztoku chloridu alkalického kovu· Po vysušení rozpouštědla je vrstvička chloridu sodného překryta roztokem vhodného polymeru v organickém rozpouětědle· Po odpaření orgeniokého rozpouštědle je ne povrohu elektrodového systému vytvořené tenká membráno, která propouětí kyslík, ele teké ionty malého iontového poloměru, například chloridové, draselné, sodíkové· Není věak propustné pro větěí organické molekuly· Po smočení povrchu elektrody tedy dochází к vyloužení těchto iontů z bezprostředního okolí elektrod, halogenid alkalického kovu je tedy třeba do měřených roztoků v potřebné koncentraci dodávat·Currently, Clark type oxygen sensors are designed and used · Clark sensors consist of a platinum or gold indicator electrode and a reference silver / silver electrode · These electrodes are in electrical contact with each other, for example through sodium chloride solution, the electrolyte wets in a thin layer of both electrodes · A thin layer of electrolyte is defined by a thin, for example Teflon membrane · It is also known, for example, from US Patent No. 267598, a type of plenum oxygen sensors based on the same electrodes as the Clark type sensors produced by deposition of an alkali metal chloride solution. the sodium chloride layer is covered with a solution of a suitable polymer in an organic solvent · After evaporation of the organic solvent, a thin membrane is formed on the electrode system which permeates oxygen, ions of small ionic radius, such as chloride, potassium, sodium · Not permeable to most organic molecules · After wetting the electrode surface, these ions are excluded from the immediate vicinity of the electrodes, so the alkali metal halide must be supplied to the measured solutions in the required concentration.

Uvedené nedostatky odstraňuje kyslíkové čidlo, sestávající ze základního tělesa, do kterého jsou zatmeleny měřicí elektroda a chloridoetříbrná elektroda tvaru neuzavřeného anuloidu, obsahujíoí alkalický halogenid a membránu z polymerního materiálu, podle vynálezu· Jeho podstata spočívá v tom, že v kruhové drážce základního tělesa je umístěna chloridostříbrná elektroda a kolem ní ve zbývajícím prostoru drážky je umístěna směs halogenidu alkalického kovu o velikosti částic od 10 ^um do 1 mm a organického polymeru· Podstata způsobu výroby kyslíkového čidla spočívá v tom, že do kruhové základní drážky základního tělesa se po umístění chloridoatříbrné elektrody napěchuje kolem ní do zbývajícího volného prostoru drážky směs alkalického halogenidu 8 roztokem organického polymeru v rozpouštědle v hmotnostním poměru halogenidu к polymeru od 0,2 do 5 a před broušením ae nechá rozpouštědlo odpařit·The aforementioned drawbacks are remedied by an oxygen sensor consisting of a base body in which the measuring electrode and the silver-free silver chloride electrode are sealed, comprising an alkali halide and a membrane of a polymeric material according to the invention. silver chloride electrode and around it in the remaining groove space is a mixture of alkali metal halide with particle size from 10 µm to 1 mm and organic polymer · The essence of the method of production of oxygen sensor is that the circular base groove of the base body after placement of silver chloride electrode packs an alkaline halide 8 mixture with the organic polymer solution in a solvent in a weight ratio of halide to polymer of from 0.2 to 5 into the remaining free space of the groove and allows the solvent to evaporate before grinding it ·

Vyšší účinek vynálezu spočívá v tom, že do měřených roztoků není třeba dodávat halogenid alkalického kovu·The higher effect of the invention is that no alkali metal halide is required to be added to the measured solutions.

Kyslíkové čidlo podle vynálezu je dále blíže popsáno na příkladu provedení a podle připojeného výkresu, na kterém je znázorněn schematický řez čidlem·The oxygen sensor according to the invention is described in more detail below by way of example and with reference to the accompanying drawing, in which a schematic cross-section of the sensor is shown.

Kyslíkové čidlo sestává z tělesa 1 kyslíkového čidla, ve kterém je umístěna měřicí elektroda £, opatřena elektrickým přívodem, dále chloridoetříbrná elektroda J s elektrickým přívodem, směs halogenidu alkalického kovu a organického polymeru, například polystyrenu, uložená v drážce 4· V horní části čidla je vytvořena vrstva £ halogenidu alkalického kovu a membrána 6 propustná pro kyslík·The oxygen sensor consists of an oxygen sensor body 1, in which a measuring electrode 6 is provided, provided with an electrical lead, a chloro-silver electrode J with an electrical lead, a mixture of an alkali metal halide and an organic polymer such as polystyrene. an alkali metal halide layer 6 and an oxygen permeable membrane 6 are formed.

Na výkrese je také naznačena plocha 7, na kterou je zabroušen elektrodový systém před vytvořením vrstvy 5 halogenidu alkalického kovu a membrána 6.Also shown in the drawing is the surface 7 on which the electrode system is ground prior to the formation of the alkali metal halide layer 5 and the membrane 6.

Příklad provedeníExemplary embodiment

Způsob výroby kyslíkového čidla byl ověřen na několika experimentálních vzorcích, které byly zhotoveny ze základního tělesa £ z epoxidové pryskyřice, do kterého byly zatmeleny zlatá měřicí elektroda 2 a chloridoetříbrná elektroda 2* Chloridoetříbrná elektroda 3 byla stočena do kruhové drážky 4 lichoběžníkového průřezu v základním tělese 1, Do této drážky 4 byla napěchována směs chloridu sodného o zrnění 0,2 až 0,3 mm a benzenového roztoku polystyrenu, přičemž hmotnostní poměr chloridu sodného к polystyrenu činil 1,5· Po odpaření benzenu, to je po zatvrdnutí směsi, byla činná plooha elektrodového systému zbrouěena do roviny· Na plenárním elektrodovém systému byla vytvořena odpařením z vodného roztoku vrstva 5 chloridu sodného, která byla překryta membránou 6 polymethylmetakrylátu, a to odpařením z chloroformového roztoku·The method for producing the oxygen sensor has been verified on several experimental samples which were made of an epoxy resin base body 6 into which the gold measuring electrode 2 and the silver chloride electrode 2 were embedded. The silver chloride electrode 3 was twisted into a circular groove 4 of trapezoidal cross-section. A mixture of sodium chloride having a grain size of 0.2-0.3 mm and a benzene solution of polystyrene was packed into this groove 4, and the weight ratio of sodium chloride to polystyrene was 1.5. The electrode system was ground to a plane. A sodium chloride layer 5 was formed on the plenum electrode system by evaporation from an aqueous solution and covered with a polymethylmethacrylate membrane 6 by evaporation from a chloroform solution.

Experimentální čidlo bylo dlouhodobě testováno v roztoku nasyceném atmosférickýmThe experimental sensor has been tested for a long time in a solution saturated with atmospheric

CS 271581 Bl vzduchem, přičemž byla sledována jejich proudová odezva na koncentraci kyslíku pomocí běžného polarografu. Během první hodiny byl pozorován nárůst hodnoty signálu až do maximální proudové hodnoty a následně pokles a stabilizace na devadesáti procentech maximální hodnoty. Od toho údaje vykázalo všech 6 čidel po dobu cca 8 měsíců pokles menší než 5 % z maximální hodnoty. Polarizační napětí měřicí elektrody bylo nastaveno na -0,65 V, Nulová linie čidla byla nastavována při měření roztoku, ze kterého byl kyslík vybublán dusíkem.CS 271581 B1 through air, and their current response to oxygen concentration was monitored using a conventional polarograph. During the first hour, an increase in the signal value up to the maximum current value was observed, followed by a decrease and stabilization at ninety percent of the maximum value. From this data all 6 sensors showed a decrease of less than 5% of the maximum value for about 8 months. The polarization voltage of the measuring electrode was set to -0.65 V. The zero line of the sensor was adjusted when measuring the solution from which oxygen was purged with nitrogen.

Směsi s hmotnostním poměrem chloridu sodného к polystyrenu pod 0,2 neuvolňují dostatečné množství sodíkových a chloridových iontů potřebných pro dobrou funkci čidla, při hmotnostním poměru větším než 5 jsou směsi po vytvrzení špatně brousitelné a po namočení do měřených roztoků mají malou mechanickou odolnost. *Mixtures with a mass ratio of sodium chloride to polystyrene below 0.2 do not release enough sodium and chloride ions required for good sensor function; *

Claims

Oxygen sensor consisting of a base body in which a measuring electrode and a silver-free torus-shaped electrode comprising an alkali metal halide and a membrane of polymeric material are embedded, characterized in that a silver-silver chloride (4) is placed in the annular groove (4) of the base body. 3) and around it in the remaining space of the groove (4) is placed a mixture of an alkali metal halide having a particle size of 10 µm to 1 mm and an organic polymer,

2. A method for producing an oxygen sensor according to claim 1 by sealing the electrodes in a plastic body, grinding and foil, characterized in that, after placing the silver chloride electrode, an alkaline halide mixture β is packed into the remaining free space of the groove. % of the organic polymer in the solvent in a weight ratio of halide to polymer of from 0.2 to 5 and the solvent is allowed to evaporate before grinding.