JPH0533746B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0533746B2 JPH0533746B2 JP61138466A JP13846686A JPH0533746B2 JP H0533746 B2 JPH0533746 B2 JP H0533746B2 JP 61138466 A JP61138466 A JP 61138466A JP 13846686 A JP13846686 A JP 13846686A JP H0533746 B2 JPH0533746 B2 JP H0533746B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- aqueous solution
- exchange resin
- concentration
- anode
- resin membrane
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
- Measuring Oxygen Concentration In Cells (AREA)
- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は水溶液中の溶質の濃度を測定する方法
に関するものである。
に関するものである。
従来の技術
水溶液中の溶質の濃度を測定する方法として
は、従来、化学分析法あるいは原子吸光分析、イ
オンクロマトグラフ等の機器分析法が実施されて
いる。また、より簡便な方法としては、例えば浮
子式比重計が用いられることがある。
は、従来、化学分析法あるいは原子吸光分析、イ
オンクロマトグラフ等の機器分析法が実施されて
いる。また、より簡便な方法としては、例えば浮
子式比重計が用いられることがある。
発明が解決しようとする問題点
しかるに、上記の化学分析法および機器分析法
は、一般に手間がかかるし、大がかりな装置を必
要とする等の問題があつた。また浮子式比重計に
しても、その操作は煩雑であるし、連続的に溶質
の濃度を測定しようとする場合には不適である等
の問題があつた。
は、一般に手間がかかるし、大がかりな装置を必
要とする等の問題があつた。また浮子式比重計に
しても、その操作は煩雑であるし、連続的に溶質
の濃度を測定しようとする場合には不適である等
の問題があつた。
問題を解決するための手段
本発明は、イオン交換樹脂膜の片面に陰極を他
面に陽極を一体に接合又は圧接してなる接合体又
は圧接体を撥水性プラスチツク膜で被覆してなる
電気化学セルを測定の対象となる水溶液中に浸漬
し、陰極と陽極との間に直流の定電圧を印加した
際に、前記イオン交換樹脂膜に吸収される水の電
気分解に伴なつて流れる電流が測定の対象となる
水溶液の溶質の濃度に対応する水蒸気圧に実質的
に正比例する関係を利用して、水溶液の溶質の濃
度を測定することによつて、上述の如き問題点を
解決せんとするものである。
面に陽極を一体に接合又は圧接してなる接合体又
は圧接体を撥水性プラスチツク膜で被覆してなる
電気化学セルを測定の対象となる水溶液中に浸漬
し、陰極と陽極との間に直流の定電圧を印加した
際に、前記イオン交換樹脂膜に吸収される水の電
気分解に伴なつて流れる電流が測定の対象となる
水溶液の溶質の濃度に対応する水蒸気圧に実質的
に正比例する関係を利用して、水溶液の溶質の濃
度を測定することによつて、上述の如き問題点を
解決せんとするものである。
作 用
イオン交換樹脂膜に陰極および陽極をそれぞれ
一体に接合又は圧接してなる電気化学セルのイオ
ン交換樹脂膜に水を吸収させ、陰・陽両極間に直
流電流を通電すると、イオン交換樹脂膜が電解質
として作用し、イオン交換樹脂膜中の水が電気分
解される。イオン交換樹脂膜として水素イオン導
電体としてのカチオン交換膜を用いた場合には、
次の反応が起る。
一体に接合又は圧接してなる電気化学セルのイオ
ン交換樹脂膜に水を吸収させ、陰・陽両極間に直
流電流を通電すると、イオン交換樹脂膜が電解質
として作用し、イオン交換樹脂膜中の水が電気分
解される。イオン交換樹脂膜として水素イオン導
電体としてのカチオン交換膜を用いた場合には、
次の反応が起る。
陰極：2H+＋2e→H2
陽極：H2O→１／2O2＋2H+＋2e
全反応：H2O→H2＋１／2O2
またイオン交換樹脂膜として水酸イオン導電体
としてのアニオン交換膜を用いた場合には、次の
反応が起こる。
としてのアニオン交換膜を用いた場合には、次の
反応が起こる。
陰極：2H2O＋2e2e→H2＋2OH-
陽極：2OH-→１／2O2＋H2O
全反応：H2O→H2＋１／2O2
このような電気化学セルを撥水性プラスチツク
膜で被覆したものを水溶液に浸漬すると、その水
溶液中の水分だけが蒸気となつて、撥水性ブラス
チツク膜を透過して、イオン交換樹脂膜に吸収さ
れる。したがつて、この電気化学セルの陰・陽両
極間に直流電流を通すと、やはりイオン交換樹脂
膜に吸収された水の電気分解が起る。また陰・陽
両極間に直流の定電圧を印加した場合には、陰・
陽両極間に流れる電流は、上述の水溶液の水蒸気
圧にほぼ正比例する。本発明は、このような本発
明者らの発見に基ずいてなされたものである。即
ち、一般にある溶質を溶解せる水溶液の水蒸気圧
は、溶質の濃度が高ければ高いほど低いが、予め
測定の対象となる水溶液の溶質の濃度と水蒸気圧
との関係を測定しておくか、溶質の既知の濃度と
上述の電気化学セルの電流との関係を求めておけ
ば、未知の濃度の水溶液に上述の電気化学セルを
浸漬した際の電流から、その水溶液の濃度を知る
ことができる。
膜で被覆したものを水溶液に浸漬すると、その水
溶液中の水分だけが蒸気となつて、撥水性ブラス
チツク膜を透過して、イオン交換樹脂膜に吸収さ
れる。したがつて、この電気化学セルの陰・陽両
極間に直流電流を通すと、やはりイオン交換樹脂
膜に吸収された水の電気分解が起る。また陰・陽
両極間に直流の定電圧を印加した場合には、陰・
陽両極間に流れる電流は、上述の水溶液の水蒸気
圧にほぼ正比例する。本発明は、このような本発
明者らの発見に基ずいてなされたものである。即
ち、一般にある溶質を溶解せる水溶液の水蒸気圧
は、溶質の濃度が高ければ高いほど低いが、予め
測定の対象となる水溶液の溶質の濃度と水蒸気圧
との関係を測定しておくか、溶質の既知の濃度と
上述の電気化学セルの電流との関係を求めておけ
ば、未知の濃度の水溶液に上述の電気化学セルを
浸漬した際の電流から、その水溶液の濃度を知る
ことができる。
なお、電気化学セルを撥水性プラスチツク膜で
被覆するのは、測定の対象となる水溶液がイオン
交換樹脂膜に直接接触すると、水溶液の濃度にあ
まり関係なく、ほぼ一定の電流が流れたり、また
溶質によつては水の電気分解の代りに溶質自体の
電気分解が起こるために、水溶液の濃度を測定す
ることができないからである。
被覆するのは、測定の対象となる水溶液がイオン
交換樹脂膜に直接接触すると、水溶液の濃度にあ
まり関係なく、ほぼ一定の電流が流れたり、また
溶質によつては水の電気分解の代りに溶質自体の
電気分解が起こるために、水溶液の濃度を測定す
ることができないからである。
本発明に用いるイオン交換樹脂膜としては、パ
ーフルオロカーボンを樹脂骨格とし、スルフオン
酸基をイオン交換基として保有するカチオン交換
膜が最も優れているが、水酸基を有するアニオン
交換膜を用いてもよい。またイオン交換樹脂膜の
樹脂骨格としてスチレン−ジビニルベンゼン共重
合体の如き炭化水素系のものを用いてもよい。ま
た電極はイオン交換樹脂膜と一体に接合してもよ
いし、網状の電極を圧接してもよい。また電極
は、イオン交換樹脂膜の両面に配してもよいし、
片面だけに配設してもよい。イオン交換樹脂膜へ
の電極の接合方法としては、所謂無電解メツキ法
あるいは触媒粉末と結着剤との混合物をホツトプ
レスするホツトプレス法が適用可能である。電極
材料としては、カチオン交換膜を用いる場合に
は、白金族金属、チタンなどが、アニオン交換膜
を用いる場合には白金族金属、ニツケルなどが使
用可能である。また電気化学セルを被覆すべき撥
水性プラスチツク膜材料としては、フツ素樹脂が
最優れているが、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレ
ン、ポリエチレンなども使用可能である。撥水性
プラスチツク膜の構造としては、多孔性であるこ
とが望ましいが、非多孔性でもよいことがある。
ーフルオロカーボンを樹脂骨格とし、スルフオン
酸基をイオン交換基として保有するカチオン交換
膜が最も優れているが、水酸基を有するアニオン
交換膜を用いてもよい。またイオン交換樹脂膜の
樹脂骨格としてスチレン−ジビニルベンゼン共重
合体の如き炭化水素系のものを用いてもよい。ま
た電極はイオン交換樹脂膜と一体に接合してもよ
いし、網状の電極を圧接してもよい。また電極
は、イオン交換樹脂膜の両面に配してもよいし、
片面だけに配設してもよい。イオン交換樹脂膜へ
の電極の接合方法としては、所謂無電解メツキ法
あるいは触媒粉末と結着剤との混合物をホツトプ
レスするホツトプレス法が適用可能である。電極
材料としては、カチオン交換膜を用いる場合に
は、白金族金属、チタンなどが、アニオン交換膜
を用いる場合には白金族金属、ニツケルなどが使
用可能である。また電気化学セルを被覆すべき撥
水性プラスチツク膜材料としては、フツ素樹脂が
最優れているが、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレ
ン、ポリエチレンなども使用可能である。撥水性
プラスチツク膜の構造としては、多孔性であるこ
とが望ましいが、非多孔性でもよいことがある。
本発明による水溶液の溶質の濃度を測定する方
法は、特に鉛蓄電池の硫酸の濃度、尿中の塩分な
どを測定する上で、効果的である。
法は、特に鉛蓄電池の硫酸の濃度、尿中の塩分な
どを測定する上で、効果的である。
実施例
以下、本発明の一実施例について詳述する。
パーフルオロカーボンスルフオン酸樹脂膜（デ
ユポン社製、ナフイオン117）の両面に白金（４
mg／cm2）を無電解メツキ法により接合し、直径５
mmのイオン交換樹脂膜−電極接合体を用意した。
次にこの接合体の両面にチタンリード線（ポリテ
トラフルオロエチレン被覆）付の白金メツキを施
したエキスポンデツドチタン（直径３mm）からな
る集電体を配設し、さらにその上に多孔性ポリテ
トラフルオロエチレン膜（直径10mm）を載置し、
ホツトプレスした。このようにして得られた電気
化学セル（濃度センサ）の断面構造を第１図に示
す。図において、１はパーフルオロカーボンスル
フオン酸樹脂膜からなるイオン交換樹脂膜、２は
白金からなる陰極、３は白金からなる陽極、４は
エキスパンデツドチタンからなる陰極集電体、５
はエスキバンデツドチタンからなる陽極集電体、
６は多孔性ポリテトラフルオロエチレン膜からな
る撥水性プラスチツク膜である。
ユポン社製、ナフイオン117）の両面に白金（４
mg／cm2）を無電解メツキ法により接合し、直径５
mmのイオン交換樹脂膜−電極接合体を用意した。
次にこの接合体の両面にチタンリード線（ポリテ
トラフルオロエチレン被覆）付の白金メツキを施
したエキスポンデツドチタン（直径３mm）からな
る集電体を配設し、さらにその上に多孔性ポリテ
トラフルオロエチレン膜（直径10mm）を載置し、
ホツトプレスした。このようにして得られた電気
化学セル（濃度センサ）の断面構造を第１図に示
す。図において、１はパーフルオロカーボンスル
フオン酸樹脂膜からなるイオン交換樹脂膜、２は
白金からなる陰極、３は白金からなる陽極、４は
エキスパンデツドチタンからなる陰極集電体、５
はエスキバンデツドチタンからなる陽極集電体、
６は多孔性ポリテトラフルオロエチレン膜からな
る撥水性プラスチツク膜である。
次にこの電気化学セル（濃度センサ）を各種濃
度に調整した硫酸水溶液に浸漬し、陰極２と陽極
３との間に3Vの直流定電圧を印加した際の電流
を測定したところ、硫酸水溶液の水蒸気圧と電流
との関係は第２図、硫酸水溶液の濃度と電流との
関係は第３図に示すとおりとなつた。この第２図
および第３図から、上述の電気化学セル（濃度セ
ンサ）の電流が水蒸気圧に正比例すること、およ
び硫酸水溶液の濃度を電気化学セル（濃度セン
サ）の電流から知ることができることがわかる。
度に調整した硫酸水溶液に浸漬し、陰極２と陽極
３との間に3Vの直流定電圧を印加した際の電流
を測定したところ、硫酸水溶液の水蒸気圧と電流
との関係は第２図、硫酸水溶液の濃度と電流との
関係は第３図に示すとおりとなつた。この第２図
および第３図から、上述の電気化学セル（濃度セ
ンサ）の電流が水蒸気圧に正比例すること、およ
び硫酸水溶液の濃度を電気化学セル（濃度セン
サ）の電流から知ることができることがわかる。
一方、硫酸水溶液の濃度を変化させた際の電気
化学セル（濃度センサ）の電流の変化を求めたと
ころ、この電気化学セル（濃度センサ）の応答速
度は約２分と、かなり速かつた。したがつて、こ
の電気化学セル（濃度センサ）によつて、硫酸の
濃度を連続的に測定することができる。
化学セル（濃度センサ）の電流の変化を求めたと
ころ、この電気化学セル（濃度センサ）の応答速
度は約２分と、かなり速かつた。したがつて、こ
の電気化学セル（濃度センサ）によつて、硫酸の
濃度を連続的に測定することができる。
発明の効果
以上述べたように本発明は、極めて小さな電気
化学セル（濃度センサ）によつて、直流の定電圧
を印加した際の電流を測定するという極めて簡便
な操作で、しかも連続的に水溶液の溶質の濃度を
測定する方法を提供するものであり、その工業的
価値極めて大である。
化学セル（濃度センサ）によつて、直流の定電圧
を印加した際の電流を測定するという極めて簡便
な操作で、しかも連続的に水溶液の溶質の濃度を
測定する方法を提供するものであり、その工業的
価値極めて大である。
第１図は本発明による水溶液中の溶質の濃度を
測定する方法に用いる電気化学セルの一実施例を
示す断面構造図、第２図は硫酸水溶液の水蒸気圧
と電気化学セルの電流との関係を示す図、第３図
は硫酸水溶液の濃度と電気化学セルの電流との関
係を示す図である。 １……イオン交換樹脂膜、２……陰極、３……
陽極、６……撥水性プラスチツク膜。
測定する方法に用いる電気化学セルの一実施例を
示す断面構造図、第２図は硫酸水溶液の水蒸気圧
と電気化学セルの電流との関係を示す図、第３図
は硫酸水溶液の濃度と電気化学セルの電流との関
係を示す図である。 １……イオン交換樹脂膜、２……陰極、３……
陽極、６……撥水性プラスチツク膜。
Claims (1)
- １ イオン交換樹脂膜に陰極および陽極を一体に
接合又は圧接してなる接合体又は圧接体を撥水性
プラスチツク膜で被覆してなる電気化学セルを測
定の対象となる水溶液中に浸漬し、陰極と陽極と
の間に直流の定電圧を印加した際に、前記イオン
交換樹脂膜に吸収される水の電気分解に伴なつて
流れる電流が前記水溶液の溶質の濃度に対応する
水蒸気圧に実質的に正比例する関係を利用するこ
とを特徴とする水溶液中の溶質の濃度を測定する
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61138466A JPS62294952A (ja) | 1986-06-13 | 1986-06-13 | 水溶液中の溶質の濃度を測定する方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61138466A JPS62294952A (ja) | 1986-06-13 | 1986-06-13 | 水溶液中の溶質の濃度を測定する方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62294952A JPS62294952A (ja) | 1987-12-22 |
| JPH0533746B2 true JPH0533746B2 (ja) | 1993-05-20 |
Family
ID=15222695
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61138466A Granted JPS62294952A (ja) | 1986-06-13 | 1986-06-13 | 水溶液中の溶質の濃度を測定する方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62294952A (ja) |
-
1986
- 1986-06-13 JP JP61138466A patent/JPS62294952A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62294952A (ja) | 1987-12-22 |
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