CZ30650U1 - Elektrochemická cela pro analýzu obsahu polutantů v kapalině - Google Patents
Elektrochemická cela pro analýzu obsahu polutantů v kapalině Download PDFInfo
- Publication number
- CZ30650U1 CZ30650U1 CZ2017-33540U CZ201733540U CZ30650U1 CZ 30650 U1 CZ30650 U1 CZ 30650U1 CZ 201733540 U CZ201733540 U CZ 201733540U CZ 30650 U1 CZ30650 U1 CZ 30650U1
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- electrochemical cell
- carrier substrate
- cover
- cell according
- convex portion
- Prior art date
Links
- 239000007788 liquid Substances 0.000 title claims description 51
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 title claims description 24
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 title claims description 24
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 title description 14
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 62
- -1 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 claims description 10
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 claims description 6
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 claims description 6
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 claims description 6
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000013013 elastic material Substances 0.000 claims description 5
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 claims description 5
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 claims description 3
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 claims description 2
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 claims 1
- 239000004922 lacquer Substances 0.000 claims 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- 230000035622 drinking Effects 0.000 description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 description 10
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 9
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 6
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 5
- 239000012491 analyte Substances 0.000 description 3
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 230000001235 sensitizing effect Effects 0.000 description 3
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 2
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 2
- 229910021607 Silver chloride Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 2
- 239000013043 chemical agent Substances 0.000 description 2
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 2
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 2
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 2
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 description 2
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 description 2
- HKZLPVFGJNLROG-UHFFFAOYSA-M silver monochloride Chemical compound [Cl-].[Ag+] HKZLPVFGJNLROG-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 229910015902 Bi 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 101100291853 Caenorhabditis briggsae uba-4 gene Proteins 0.000 description 1
- 101100291854 Caenorhabditis elegans moc-3 gene Proteins 0.000 description 1
- HNDVDQJCIGZPNO-YFKPBYRVSA-N L-histidine Chemical compound OC(=O)[C@@H](N)CC1=CN=CN1 HNDVDQJCIGZPNO-YFKPBYRVSA-N 0.000 description 1
- 229910021193 La 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000013494 PH determination Methods 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 150000001721 carbon Chemical class 0.000 description 1
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 description 1
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000003487 electrochemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 229910021397 glassy carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- HNDVDQJCIGZPNO-UHFFFAOYSA-N histidine Natural products OC(=O)C(N)CC1=CN=CN1 HNDVDQJCIGZPNO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000008240 homogeneous mixture Substances 0.000 description 1
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- DCYOBGZUOMKFPA-UHFFFAOYSA-N iron(2+);iron(3+);octadecacyanide Chemical compound [Fe+2].[Fe+2].[Fe+2].[Fe+3].[Fe+3].[Fe+3].[Fe+3].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-] DCYOBGZUOMKFPA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002048 multi walled nanotube Substances 0.000 description 1
- 229910021382 natural graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 229920001692 polycarbonate urethane Polymers 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 229960003351 prussian blue Drugs 0.000 description 1
- 239000013225 prussian blue Substances 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 239000002109 single walled nanotube Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 238000000844 transformation Methods 0.000 description 1
- 239000002966 varnish Substances 0.000 description 1
- 239000011800 void material Substances 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
- 238000004457 water analysis Methods 0.000 description 1
- 229920003176 water-insoluble polymer Polymers 0.000 description 1
Landscapes
- Optical Measuring Cells (AREA)
Description
Oblast techniky
Technické řešení se týká oblasti analýzy vody, konkrétně elektrochemické cely pro analýzu obsahu polutantů v kapalině, zejména v pitné, užitkové či odpadní vodě.
Dosavadní stav techniky
V moderní elektroanalytické chemii je využíváno mnoho různých druhů uspořádání elektrochemických cel, které jsou uzpůsobeny pro stanovení organických i anorganických elektroaktivních látek ve vodě. Pro elektroanalytický experiment a rutinní elektrochemická stanovení analytů jsou využívány elektrochemické senzory s elektrodovým systémem na bázi kovových a uhlíkových materiálů a jejich modifikací. Uhlíkové materiály jsou aplikovány v různých, na trhu dostupných formách jako např. aktivní uhlík, saze, grafit, grafen či uhlíkové nanotrubice, přičemž výsledné elektrochemické vlastnosti se liší podle použitého uhlíkového materiálu. V poslední době se běžně používají uhlíkové elektrody vyrobené tiskařskými postupy, kdy uhlíkový materiál je dispergován ve vhodném pojivovém systému. Takto vzniklá tisková formulace obsahující uhlík je natištěna na vhodný nevodivý plochý nosný substrát. Tištěné elektrody se snadno modifikují případnými přísadami vmíchanými do tiskové formulace.
Analogickým způsobem je možné tiskem připravit celé elektrodové systémy, využívající tzv. tříelektrodového zapojení, osazeného kromě pracovní elektrody i pomocnou elektrodou neboli protielektrodu a referenční elektrodou. Na pracovní elektrodě probíhají sledované elektrochemické reakce, které jsou důležité k určení kvantitativních i kvalitativních parametrů přítomných analytů. Pomocná elektroda slouží k odvádění proudu z pracovní elektrody, a uzavírá celý obvod. U těchto elektrod je potřeba, aby materiály, ze kterých jsou vyrobeny, nepodléhaly elektrochemickým přeměnám a byly dobře vodivé. Pracovní elektroda je nejčastěji tvořena z materiálu na bázi uhlíku, případně modifikovaným uhlíkem se zcitlivující složkou neboli se senzibilizujícími aditivy na bázi B12O3, Cr2O3, ZnO, Fe3O4, La2O3, MoC>3, pruské modři, histidinu aj. Referenční elektroda je pak obecně v různých zařízeních tvořena stříbrnou vrstvou, či směsí Ag a AgCl, případně rovněž vrstvou z materiálu na bázi uhlíku. Pomocná elektroda je nej častěji tvořena vrstvou z materiálu na bázi uhlíku. Nad elektrodovým systémem je nevodivá krycí vrstva, která část elektrovod překrývá a ponechává volnou tzv. aktivní část elektrodového systému, která se zaplavuje analytem. Pro vymezující vrstvu neboli masku se nej častěji využívá vrstvy na bázi UV zářením tvrditelného materiálu, nebo na bázi vodou nerozpustného polymeru. Jako tiskový nosný substrát je nejčastěji používán předperforovaný keramický substrát nebo polymemí substrát, který je výhodnější z hlediska ceny, snadnosti dělení, ale i ekologické likvidace senzoru po konci životního cyklu. Elektrody jsou připojeny k výstupním kontaktům, které je možno připojit k analyzátoru.
Takto vytvořené známé elektrochemické senzory s trielektrodovým systémem na plochém nosném substrátu mohou být vloženy, případně ponořeny do zkumavky, kyvety, kádinky či jakékoli nádoby obsahující analyzovanou vodu, čímž se vytvoří elektrochemická cela, a následně dochází k analýze pitné, užitkové či odpadní vody. Nevýhody tohoto uspořádání spočívají zejména v tom, že při zaplavování aktivní Části elektrochemického senzoru může dojít při každé analýze kjiné míře zaplavení elektrodového systému, čímž mohou být výsledky analýzy značně zkresleny. Známé jsou také průtočné elektrochemické cely obsahující průtokový otvor ve své struktuře, ve kterém je umístěn elektrodový systém, případně pouze pracovní elektroda tvořící aktivní prvek pro elektrochemická stanovení, kterým protéká analyzovaná voda a dochází k uzavření obvodu a analýze polutantů ve vodě. Nevýhody tohoto řešeiú spočívají zejména v nízké kvalitě signálu, vysokých detekčních limitech, vysoké ceně, špatné reprodukovatelnosti průtoku a složitém uspořádání elektrochemické senzorické cely. Zejména toto řešení nelze použít tam, kde nelze zajistit stabilní a reprodukovatelný průtok analyzované kapaliny, a kde je možné odebrat pouze malé množství kapaliny, např. u terénních aplikací.
Úkolem technického řešení je vytvoření elektrochemické cely pro analýzu obsahu polutantů v kapalině, která by odstraňovala výše uvedené nedostatky, která by přesně a rychle kvantitativně i kvalitativně umožnila stanovit polutanty v pitné, užitkové i odpadní vodě, a byla by vhodná pro analýzu prováděnou v terénních podmínkách.
Podstata technického řešení
Výše uvedené nedostatky odstraňuje elektrochemická cela pro analýzu obsahu polutantů v kapalině podle tohoto technického řešení. Elektrochemická cela zahrnuje alespoň jednu pracovní komoru pro naplnění analyzovanou kapalinou, a alespoň jeden senzor zasahující do pracovní komory. Senzor je tvořen elektrodovým systémem s pracovní elektrodou, pomocnou elektrodou a referenční elektrodou, kde elektrody jsou vytvořeny jako tiskové vrstvy na nosném substrátu a jsou překryty krycí vrstvou vymezující aktivní část elektrodového systému a jsou opatřeny kontakty pro připojení k vyhodnocovacímu zařízení.
Podstata technického řešení spočívá v tom, že nad nosným substrátem je uspořádán kryt, který je vodotěsně spojen s nosným substrátem nebo s krycí vrstvou alespoň na okrajích nosného substrátu, kde je nosný substrát nebo kryt opatřen alespoň jedním perforovatelným vstupním šeptem. Pracovní komora je tvořena alespoň jedním volným prostorem mezi krytem a nosným substrátem, rozkládajícím se alespoň v oblasti aktivní části elektrodového systému, a propojeným se vstupním šeptem. Vstupující analyzovaná kapalina tedy zaplní volný prostor a následně dochází k analýze obsahu polutantů v kapalině, zejména pitné, odpadní či užitkové vodě.
Ve výhodném provedení je pracovní komora tvořena první vypouklou částí krytu uspořádanou nad aktivní částí elektrodového systému. Kontakt analyzované kapaliny s aktivní částí elektrodového systému zajišťuje možnost analýzy obsahu polutantů v kapalině. Pracovní komora je s výhodou propojena se sacím zařízením tvořeným druhou vypouklou částí krytu, která je z flexibilního či elastického materiálu a je uspořádána mimo aktivní část elektrodového systému. Stlačením druhé vypouklé části krytu dojde k vytvoření podtlaku v pracovní komoře a následnému nasátí analyzované kapaliny do volného prostoru mezi krytem a nosným substrátem, čímž se analyzovaná kapalina dostává do kontaktu s aktivní částí elektrodového systému.
Nosný substrát je ve výhodném provedení vytvořen jako dvouvrstvý laminát ze dvou navzájem svařených fólií, kde svrchní fólie má tloušťku od 10 do 250 pm, spodní fólie má tloušťku od 3 do 20 pm. Ve svrchní fólii nosného substrátu je vytvořen otvor, který společně se spodní fólií nosného substrátu překrývající tento otvor tvoří vstupní septum. Vstupním šeptem se po provedené perforaci dostává analyzovaná kapalina k aktivní části elektrodového systému, kde dochází k analýze obsahu polutantů v kapalině. Perforace vstupního septa nejčastěji probíhá injekční stříkačkou. Svrchní fólie nosného substrátu je s výhodou z polyethylentereftalátu nebo z polykarbonátu, spodní fólie nosného substrátu je hliníková. Tyto polymemí materiály jsou odolné vůči chemickým činidlům přítomným v analyzované kapalině, čímž kryt dosahuje vyšší životnosti.
V jiném výhodném provedení je pracovní komora tvořena hlavní vypouklou částí nosného substrátu, do které zasahuje aktivní část elektrodového systému. Vstupní septum je s výhodou uspořádáno proti hlavní vypouklé části nosného substrátu. Perforace vstupního septa nejčastěji probíhá injekční stříkačkou, plastovou pipetou či jiným prostředkem pro vhodnou perforaci, a v tomto případě je tedy možné injekční stříkačkou i dopravit analyzovanou vodu do pracovní komory elektrochemické cely. Po perforaci vstupního septa dojde k zaplavení pracovní komory s aktivní částí elektrodového systému analyzovanou kapalinou, a tak může docházet k analýze obsahu polutantů v kapalině.
Z hlavní vypouklé části nosného substrátu vybíhá ve výhodném provedení první vedlejší vypouklá část a kryt je opatřen perforovatelným výstupním šeptem uspořádaným proti první vedlejší vypouklé části nosného substrátu. Výstupní septum slouží k odplavení přebytečné analyzované kapaliny z pracovní komory po jejím přeplnění. Zajišťuje tedy optimální a definovaný objem analyzované kapaliny v pracovní komoře, neboť nadměrný objem analyzované kapaliny v pracovní komoře by mohl elektrochemickou celu poškodit.
Kryt je s výhodou vytvořen jako dvouvrstvý laminát ze dvou navzájem svařených fólií, kde spodní fólie má tloušťku od 10 do 250 pm, svrchní fólie má tloušťku od 3 do 20 pm, a ve spodní fólii je vytvořen otvor, který spolu se svrchní fólií překrývající tento otvor tvoří vstupní septum. Vstupní septum je tedy tvořeno tenčí fólií a jeho perforace představuje poměrně jednoduchý úkon před zaplavením pracovní komory a započetím samotné analýzy obsahu polutantů ve vodě. Spodní fólie je s výhodou z polyethylentereftalátu nebo z polykarbonátu, svrchní fólie je hliníková a je opatřena lakem proti korozi. Tyto materiály jsou odolné vůči chemickým činidlům přítomným v analyzované kapalině, čímž kryt dosahuje vyšší životnosti.
V pracovní komoře je s výhodou uložen gelový pufr pro korekci pH měřené kapaliny. Polutanty obsažené v analyzované kapalině mohou měnit její pH, což může zkreslovat výsledky analýzy, proto je vhodné používat při stanovení pH pufr. Z hlavní vypouklé části nosného substrátu vystupuje ve výhodném provedení druhá vedlejší vypouklá část, ve které je uspořádán gelový pufr. Po zaplavení pracovní komory analyzovanou kapalinou dojde ke smísení analyzované kapaliny s pufrem, a tedy ke vzniku homogenní směsi s ustáleným pH.
S výhodou má elektrodový systém interdigitální topologii. Interdigitální topologie umožňuje zvětšit aktivní plochu pracovní elektrody, zvyšuje délku rozhraní mezi pracovní elektrodou a pomocnou elektrodou a zároveň je zmenšena mezera mezi těmito elektrodami. Tímto uspořádáním dochází k výraznému zlepšení citlivosti elektrody.
Kryt tvoří ve výhodném provedení zároveň krycí vrstvu pro vymezení aktivní části elektrodového systému. Krycí vrstva zakrývá takovou část elektrodového systému, aby aktivní část byla v každém uspořádání stejně velká, tedy aby měla stejnou plochu elektrodového systému potřebnou k analýze polutantů v kapalině. Využití materiálu tvořící kryt i pro krycí vrstvu elektrodového systému představuje výhodné uspořádám z důvodu šetření materiálu a snadného způsobu výroby elektrochemické cely.
Výhody elektrochemické cely pro analýzu obsahu polutantů v kapalině podle tohoto technického řešení spočívají zejména v tom, že přesně a rychle kvantitativně i kvalitativně stanoví polutanty v kapalinách, zejména v pitné, užitkové i odpadní vodě a je vhodná pro analýzu prováděnou v terénních podmínkách.
Objasnění výkresů
Technické řešení bude blíže objasněno pomocí výkresů, na nichž znázorňují obr. 1 perspektivní pohled na elektrochemickou celu tvořenou sestavou krytu s vypouklou pracovní komorou a sacím zařízením, a plochého nosného substrátu před spojením s krytem, obr. 2 půdorys elektrochemické cely podle obr. 1 po spojení krytu a nosného substrátu, obr. 3 řez podle obr. 2 rovinou A-A, obr. 3a řez podle obr. 3 se znázorněním stlačené polohy sacího zařízení, obr. 3b řez podle obr. 3 se znázorněním nasávání kapaliny, obr. 4 pohled na elektrochemickou celu tvořenou sestavou plochého krytu a vypouklého nosného substrátu, před spojením nosného substrátu s krytem, obr. 5 půdorys elektrochemické cely podle obr. 4 po spojení krytu a nosného substrátu, obr. 6 řez sestavou podle obr. 5 rovinou A-A v uzavřené poloze vstupního a výstupního septa, obr. 6a řez podle obr. 6 se znázorněním nasávaní kapaliny, obr. 7 pohled na elektrodový systém s běžnou topologií, obr. 8 pohled na elektrodový systém s interdigitální topologií.
Příklad uskutečnění technického řešení
Příklad 1
Elektrochemická cela I pro analýzu obsahu polutantů v kapalině, zejména v pitné, užitkové nebo odpadní vodě podle tohoto technického řešení je tvořena sestavou krytu 10 a plochého nosného substrátu 7, kde kryt 10 má vypouklou pracovní komoru 2, vstupní septum li a sací zařízení 14, jak je znázorněno na obr. 1, kde je zobrazen plochý nosný substrát 7 před spojením s krytem 10. Kryt 10 je tvořen z termoformovatelného polykarbonátu, tedy velmi flexibilního materiálu, snadno ekologicky likvidovatelného. V jiných příkladech provedení může být kryt 10 vytvořen z jiného polymeru, a to polyetylénu, polypropylenu či polyuretanu. Plochý nosný substrát 7 je vytvořen z materiálu na bázi keramiky, tedy A12O3. Na nosném substrátu 7 je tiskovými metodami vytvořen senzor 3, který je tvořen tří elektrodovým systémem, tedy pracovní elektrodou 4, pomocnou elektrodou 5 a referenční elektrodou 6, které jsou vytvořeny jako tisková vrstva na nosném substrátu 7. Pracovní elektroda 4 je tvořena uhlíkovým kompozitem se zcitlivující složkou Bi2O3, pomocná elektroda 5 je tvořena uhlíkovou vrstvou a referenční elektroda 6 je tvořena vrstvou Ag/AgCl. Uspořádání tohoto tříelektrodového systému představující senzor 3 elektrochemické cely 1 je zobrazen na obr. 7. V jiných příkladech provedení mohou být elektrody 4, 5, 6 vytvořeny z jiných vodivých materiálů, nejčastěji je však využíván uhlík v různých modifikacích, a to ve formě aktivního uhlíku, skelného uhlíku, acetylovaných sazí, mletého přírodního grafitu a jednostěnných či vícestěnných uhlíkových nanotrubic, grafenoxidu nebo grafenu. V jiných příkladech provedení může být elektrodový systém vytvořen taktéž v interdigitální topologii, jehož struktura je zobrazena na obr. 8. Přes elektrody 4, 5, 6 je nanesena krycí vrstva 8, která vymezuje aktivní část 13. elektrodového systému, která je po kontaktu s kapalinou schopna analýzy obsahu polutantů v analyzované kapalině. Elektrody 4, 5, 6 jsou dále opatřeny výstupními kontakty 9 pro připojení k vyhodnocovacímu zařízení, které již krycí vrstvou 8 opatřeny nejsou.
Elektrochemická cela I podle tohoto technického řešení dále zahrnuje kryt 10, který je vodotěsně spojen s nosným substrátem 7. Kryt 10 zahrnuje pracovní komoru 2, která je uzpůsobena pro naplnění analyzovanou kapalinou, a je vytvořen jako dvouvrstvý laminát ze dvou navzájem svařených fólií. Dle tohoto řešení je pracovní komora 2 tvořena první vypouklou částí L2 krytu 10 z flexibilního či elastického materiálu, která je uspořádána nad aktivní částí 13 elektrodového systému, jak znázorňuje obr. 2, konkrétně zobrazující půdorys elektrochemické cely I po spojení krytu 10 a nosného substrátu 7. Kryt 10 je dále opatřen druhou vypouklou částí 15 z elastického materiálu, která je uspořádána nad krycí vrstvou 8 vytvořenou na elektrodách 4, 5, 6, tedy mimo aktivní část 13 elektrodového systému. Druhá vypouklá část 15 představuje sací zařízení 14, které je propojeno s pracovní komorou 2 propojovacími kanálky. Propojovací kanálky jsou dále uspořádány mezi pracovní komorou 2 a vstupním šeptem H v krytu 10.
Jako je znázorněno na obr. 3, tedy v řezu rovinou A-A elektrochemickou celou 1 po spojení krytu 10 a nosného substrátu 7, je vstupní septum 11 vytvořeno z otvoru ve svrchní fólii 16 nosného substrátu 7, který je překryt spodní fólií 17 nosného substrátu 7 a před zahájením analýzy je vstupní septum H injekčně perforováno. Svrchní fólie 16 je vytvořena z polyethylentereftalátu a má tloušťku 100 pm, spodní fólie 17 je vytvořena z materiálu na bázi hliníku s tloušťkou pm. Perforací vstupního septa JA je zajištěna možnost přítoku analyzované kapaliny do volného prostoru vzniklého mezi nosným substrátem 7 a krytem 10. Analyzovaná kapalina se do volného prostoru elektrochemické cely I dostane nasátím prostřednictvím stlačení sacího zařízení 14, jak je znázorněno na obr. 3a, který zobrazuje stlačenou polohu sacího zařízení 14 v řezu s již perforovaným vstupním šeptem H· Tak vznikne ve volném prostoru mezi krytem 10 a nosným substrátem 7 podtlak, a tedy při ponoření elektrochemické cely I do analyzované kapaliny dojde při povolování sacího zařízení 14 k nasátí analyzované kapaliny do volného prostoru mezi krytem 10 a nosným substrátem 7 bez tvorby vzduchových bublin, zejména do oblasti aktivní části elektrodového systému, jak je znázorněno na obr. 3b. Takto popsaná elektrochemická cela I pro analýzu obsahu polutantů v kapalině lze nasunout přes bajonet do měřicího zařízení do konektorového bajonetu a provádět automatickou analýzu obsahu polutantů zejména v pitné, užitkové a odpadní vodě.
A
Příklad 2
Elektrochemická cela 1 pro analýzu obsahu polutantů v kapalině, zejména v pitné, užitkové nebo odpadní vodě podle tohoto technického řešení je tvořena sestavou krytu 10 a plochého nosného substrátu 7, kde je vypouklý nosný substrát 7, jak je znázorněno na obr. 4, kde je zobrazen plochý nosný substrát 7 před spojením s krytem 10. Na nosném substrátu 7 je tiskovou technikou nanesen tříelektrodový systém sestávající z pracovní elektrody 4, pomocné elektrody 5 a referenční elektrody 6, které jsou vytvořeny stejně jako v příkladu 1 jako tisková vrstva na nosném substrátu
7. Nosný substrát 7 je vytvořen z termoformovatelného polymeru na bázi polypropylenu. V jiných příkladech provedení je nosný substrát 7 vytvořen z polyetylénu, polykarbonátu či polyuretanu. V nosném substrátu 7 je tennofonnováním vytlačena hlavní vypouklá část 18 představující pracovní komoru 2, ve které je umístěna aktivní část 13 elektrodového systému, která je následně naplněna analyzovanou kapalinou, zejména pitnou, užitkovou či odpadní vodou pro analýzu obsahu polutantů v ní obsažených. Elektrody 4, 5, 6 elektrochemické cely 1 jsou vytvořeny stejným způsobem a ze stejného materiálu jako je uvedeno v příkladu 1.
Pracovní komora 2 je tvořena hlavní vypouklou částí 18 nosného substrátu 7 a vstupní septum 11 je vytvořeno v krytu 10 a uspořádáno proti hlavní vypouklé části 18 nosného substrátu 7. Na obr. 5 je znázorněn půdorys elektrochemické cely 1 po spojení krytu 10 a vypouklého nosného substrátu 7. Jak je znázorněno v řezu sestavou rovinou A-A na obr. 6 je hlavní vypouklá část 18 dále opatřena první vedlejší vypouklou částí 19, naproti které je uspořádáno perforovatelné výstupní septum 20, které je vytvořeno v krytu 1Ό obdobným způsobem jako v příkladu 1. Na obr. 6a je znázorněno, jak lze po perforaci vstupního septa 11 a výstupního septa 20 zajistit injekční stříkačkou vpravení analyzované kapaliny do pracovní komory 2 elektrochemické cely 1 a v případě přeplnění pracovní komory 2 analyzovanou vodu odtok přebytečné vody výstupní šeptem 20 z elektrochemické cely 1. Ponorem elektrochemické cely 1 pod hladinu kapaliny lze také vpravit kapalinu do pracovní komory 2. Kryt 10 je vytvořen jako dvouvrstvý laminát z polyethylentereftalátu, kde svrchní folie 23 krytu 1Ό má tloušťku 45 pm a spodní folie 24 krytu 10 má tloušťku 15 pm. Perforací vstupního septa H je zajištěna možnost přítoku analyzované kapaliny do volného prostoru vzniklého mezi nosným substrátem 7 a krytem 10. Analyzovaná kapalina se do volného prostoru elektrochemické cely 1 dostane prostřednictvím injekční stříkačky. Z hlavní vypouklé části 18 nosného substrátu 7 vystupuje dále druhá vedlejší vypouklá část 22, ve které je uspořádán gelový pufr 21 snadno rozpustitelný ve vodě pro stabilizaci pH analyzované kapaliny. Takto popsaná elektrochemická cela I pro analýzu obsahu polutantů v kapalině lze nasunout přes bajonet do měřicího zařízení do konektorového bajonetu a provádět automatickou analýzu obsahu polutantů zejména v pitné, užitkové a odpadní vodě.
Claims (15)
- NÁROKY NA OCHRANU1. Elektrochemická cela (1) pro analýzu obsahu polutantů v kapalině, zahrnující alespoň jednu pracovní komoru (2) pro naplnění analyzovanou kapalinou, a alespoň jeden senzor (3) zasahující do pracovní komory (2), tvořený elektrodovým systémem s pracovní elektrodou (4), pomocnou elektrodou (5) a referenční elektrodou (6), kde elektrody (4, 5, 6) jsou vytvořeny jako tiskové vrstvy na nosném substrátu (7), jsou překryty krycí vrstvou (8) vymezující aktivní část (13) elektrodového systému a opatřeny kontakty (9) pro připojení k vyhodnocovacímu zařízení, vyznačující se tím, že nad nosným substrátem (7) je uspořádán kryt (10), který je vodotěsně spojen s nosným substrátem (7) nebo s krycí vrstvou (8) alespoň na okrajích nosného substrátu (8), kde nosný substrát (7) nebo kryt (10) je opatřen alespoň jedním perforovatelným vstupním šeptem (11), přičemž pracovní komora (2) je tvořena alespoň jedním volným prostorem mezi krytem (10) a nosným substrátem (7), rozkládajícím se alespoň v oblasti aktivní části (13) elektrodového systému, a propojeným se vstupním šeptem (11).cCZ 30650 Ul
- 2. Elektrochemická cela podle nároku 1, vyznačující se tím, že pracovní komora (2) je tvořena první vypouklou částí (12) krytu (10) uspořádanou nad aktivní částí (13) elektrodového systému.
- 3. Elektrochemická cela podle nároku 2, vyznačující se tím, že pracovní komora (2) je propojena se sacím zařízením (14) tvořeným druhou vypouklou částí (15) krytu (10), která je z flexibilního či elastického materiálu a je uspořádána mimo aktivní část (13) elektrodového systému.
- 4. Elektrochemická cela podle některého z nároků 2až3, vyznačující se tím, že i první vypouklá část (12) krytu (10) je vytvořena z flexibilního či elastického materiálu.
- 5. Elektrochemická cela podle některého z nároků 2až4, vyznačující se tím, že nosný substrát (7) je vytvořen jako dvouvrstvý laminát ze dvou navzájem svařených fólií, kde svrchní fólie (16) má tloušťku od 10 do 250 gm, spodní fólie (17) má tloušťku od 3 do 20 gm, ave svrchní fólii (16) je vytvořen otvor, který společně se spodní fólií (17) překrývající tento otvor tvoří vstupní septum (11).
- 6. Elektrochemická cela podle nároku 5, vyznačující se tím, že svrchní fólie (16) je z polyethylentereftalátu nebo z polykarbonátu, spodní fólie (17) je hliníková.
- 7. Elektrochemická cela podle nároku 1, vyznačující se tím, že pracovní komora (2) je tvořena hlavní vypouklou částí (18) nosného substrátu (7), do které zasahuje aktivní část (13) elektrodového systému.
- 8. Elektrochemická cela podle některého z nároků laž7, vyznačující se tím, že vstupní septum (11) je uspořádáno proti hlavní vypouklé části (18) nosného substrátu (7).
- 9. Elektrochemická cela podle některého z nároku 8, vyznačující se tím, že z hlavní vypouklé části (18) nosného substrátu (7) vybíhá první vedlejší vypouklá část (19), a kryt (10) je opatřen perforovatelným výstupním šeptem (20) uspořádaným proti první vedlejší vypouklé části (19) nosného substrátu (7).
- 10. Elektrochemická cela podle některého z nároků 2až4, vyznačující se tím, že kryt (10) je vytvořen jako dvouvrstvý laminát ze dvou navzájem svařených fólií, kde spodní fólie (23) má tloušťku od 10 do 250 gm, svrchní fólie (24) má tloušťku od 3 do 20 gm, a ve spodní fólii (23) je vytvořen otvor, který spolu se svrchní fólií (24) překrývající tento otvor tvoří vstupní septum (11).
- 11. Elektrochemická cela podle nároku 5, vyznačující se tím, že spodní fólie (23) je z polyethylentereftalátu nebo z polykarbonátu, svrchní fólie (24) je hliníková a je opatřena lakem proti korozi.
- 12. Elektrochemická cela podle některého z nároků lažll, vyznačující se tím, že v pracovní komoře (2) je uspořádán gelový pufr (21) pro korekci pH měřené kapaliny.
- 13. Elektrochemická cela podle některého z nároků 7ažl2, vyznačující se tím, že z hlavní vypouklé části (18) nosného substrátu (7) vystupuje druhá vedlejší vypouklá část (22), ve které je umístěn gelový pufr (21).
- 14. Elektrochemická cela podle některého z nároků lažl3, vyznačující se tím, že elektrodový systém má interdigitální topologii.
- 15. Elektrochemická cela podle některého z nároků lažl4, vyznačující se tím, že kryt (10) tvoří zároveň krycí vrstvu (8) pro vymezení aktivní části (13) elektrodového systému.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2017-33540U CZ30650U1 (cs) | 2017-03-23 | 2017-03-23 | Elektrochemická cela pro analýzu obsahu polutantů v kapalině |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2017-33540U CZ30650U1 (cs) | 2017-03-23 | 2017-03-23 | Elektrochemická cela pro analýzu obsahu polutantů v kapalině |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ30650U1 true CZ30650U1 (cs) | 2017-05-09 |
Family
ID=58699875
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ2017-33540U CZ30650U1 (cs) | 2017-03-23 | 2017-03-23 | Elektrochemická cela pro analýzu obsahu polutantů v kapalině |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ30650U1 (cs) |
-
2017
- 2017-03-23 CZ CZ2017-33540U patent/CZ30650U1/cs not_active IP Right Cessation
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20250102458A1 (en) | Ion selective sensor | |
| US11161114B2 (en) | Ph control for analyte detection | |
| US8354012B2 (en) | Electrochemical cell | |
| US20080190783A1 (en) | Electrode For Electrochemical Sensor | |
| CA2471132C (en) | Micro-band electrode | |
| US5290420A (en) | Sampling system and analysis cell for stripping voltammetry | |
| US20080213133A1 (en) | Flow analysis apparatus and method | |
| EP1635170B1 (en) | Analysis implement with opening in insulation film | |
| MX2014012802A (es) | Agrupamiento de sensores. | |
| Tan et al. | Paper disk on screen printed electrode for one-step sensing with an internal standard | |
| DE102008028404B4 (de) | Kartusche mit integriertem SAW Sensor | |
| US8182747B2 (en) | Test device for analyzing a biological sample liquid | |
| CN100480695C (zh) | 一种电化学网版印刷电极感测试片及其制法 | |
| KR100943114B1 (ko) | 카트리지식 전기 화학 분석 장치 및 방법 | |
| KR100511052B1 (ko) | 이온센서 및 그것을 사용한 생화학 자동분석장치 | |
| Vonau et al. | Conceptions, materials, processing technologies and fields of application for miniaturized electrochemical sensors with planar membranes | |
| WO2002099410A9 (en) | Sensor device and method for indicating oxygen consumption | |
| TWI239397B (en) | Electro-chemical electrode sensing test sheet for screen printing and its manufacturing method | |
| EP3325952B1 (de) | Elektrochemische messzelle zur messung des gehaltes von chlorverbindungen in wasser | |
| CN114740061B (zh) | 一种用于测定化学需氧量的电解池 | |
| EP1490673A2 (de) | Vorrichtung und verfahren zur durchführung und zur kontinuierlichen überwachung von chemischen und/oder biologischen reaktionen | |
| US20240230577A1 (en) | Electrochemical sensor | |
| Abao et al. | Modeling Electrode and Microchannel Geometry for Detection of Cadmium (Cd), Lead (Pb), and Copper (Cu) in Drinking Water through a Capillary-Driven Microfluidic Electrochemical Sensor | |
| HK1247277B (en) | Electrochemical measuring cell for measuring the content of chlorine compounds in water |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FG1K | Utility model registered |
Effective date: 20170509 |
|
| MK1K | Utility model expired |
Effective date: 20210323 |