PL196723B1 - Układ do prowadzenia pomiarów stężenia tlenu rozpuszczonego w roztworze wodnym - Google Patents

Abstract

Układ do prowadzenia pomiarów stężenia tlenu rozpuszczonego w roztworze wodnym, składający się z elektrody pracują cej, przeciwelektrody i elektrody odniesienia, źródła fali ultradźwiękowej oraz komory na elektrolit podstawowy i naczynia na roztwór badany, znamienny tym, że elektroda pracująca (2), elektroda odniesienia (4) i przeciwelektroda (3) umieszczone są na dolnej powierzchni (5) źródła fali ultradźwiękowej (1), która pokryta jest izolatorem (9).

Description

RZECZPOSPOLITA

POLSKA

(12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) 196723 (13) B1 (21) Numer zgłoszenia: 339873 (51) Int.Cl.

G01N 27/26 (2006.01) G01N 33/18 (2006.01)

Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (22) Data zgłoszenia: 20.04.2000 (54) Układ do prowadzenia pomiarówstężenia tlenu rozpuszczonego w roztworze wodnym

	(73) Uprawniony z patentu:
(43) Zgłoszenie ogłoszono:	Politechnika Gdańska,Gdańsk,PL
22.10.2001 BUP 22/01	(72) Twórca(y) wynalazku:
	Krzysztof Suchocki,Bielkówko,PL
(45) O udzieleniu patentu ogłoszono:
31.01.2008 WUP 01/08	(74) Pełnomocnik:
	Popławski Czesław, Politechnika Gdańska

(57) Układ do prowadzenia pomiarów stężenia tlenu rozpuszczonego w roztworze wodnym, składający się z elektrody pracującej, przeciwelektrody i elektrody odniesienia, źródła fali ultradźwiękowej oraz komory na elektrolit podstawowy i naczynia na roztwór badany, znamienny tym, że elektroda pracująca (2), elektroda odniesienia (4) i przeciwelektroda (3) umieszczone są na dolnej powierzchni (5) źródła fali ultradźwiękowej (1), która pokryta jest izolatorem (9).

PL 196 723 B1

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest układ do prowadzenia pomiarów stężenia tlenu rozpuszczonego w roztworze wodnym.

Znane są sposoby i układy pomiaru stężenia tlenu rozpuszczonego w roztworze wodnym polegające na rejestrowaniu wartości w funkcji wartości napięcia polaryzacyjnego elektrody, która umieszczona jest w badanym roztworze.

Znane sposoby charakteryzują się jednak niewystarczającą wielkością sygnału wyjściowego czujnika tlenowego oraz co z tym jest nierozłącznie związane - zbyt małą dokładnością w przypadku oznaczenia bardzo małych stężeń tlenu rozpuszczonego. Wynika to z faktu, iż w tych sposobach rejestrowanych prąd jest sumą trzech składowych, w tym dwóch składowych zakłócających. Wartość pierwszej składowej oznaczonej jako prąd faradajowski jest wprost proporcjonalna do powierzchni czynnej elektrody pracującej, współczynnika dyfuzji cząsteczek tlenu w dwuwarstwowym układzie: membrana - przykatodowa warstwa elektrolitu oraz gradientu stężeń tlenu rozpuszczonego na powierzchni elektrody. Drugą składową rejestrowanego prądu jest prąd migracyjny związany z ruchem cząsteczek tlenu w polu elektrolitu przykatodowego oddzielonego od roztworu polimerową membraną. Trzecią składową prądu jest prąd pojemnościowy, który jest związany z ładowaniem i rozładowywaniem pojemności warstwy podwójnej tworzącej się przy powierzchni elektrod zanurzonych w elektrolicie.

Wartość składowej zakłócającej, która jest sumą prądu migracyjnego oraz prądu pojemnościowego jest ściśle związana z rozkładem pola elektrycznego w elektrolicie czujnika jak i z czystością elektrolitu czujnika oraz roztworu, w którym przeprowadzone są pomiary.

Z opisu patentowego JP 58122455 znane jest urządzenie do analizy stężenia jonów składających się z układu elektrod, które kontaktują się z badanym roztworem. Urządzenie zawiera również źródło fal ultradźwiękowych, którego zadaniem jest ułatwienie kontaktu składników zawartych w roztworze z układem elektrod.

Z opisu patentowego PL 1891787 znany jest sposób charakteryzujący się tym, że badany roztwór wodny styka się poprzez membranę z elektrolitem podstawowym, w którym zanurza się elektrodę pracującą, przeciwelektrodę oraz korzystnie elektrodę odniesienia, przy czym elektrodę pracującą, elektrodę odniesienia i przeciwelektrodę umieszcza się na dolnej powierzchni źródła fali ultradźwiękowej, która pokryta jest izolatorem a dolną powierzchnię wprowadza się w drgania.

Układ do przeprowadzenia pomiarów stężenia tlenu rozpuszczonego w roztworze wodnym składający się z elektrody pracującej, przeciwelektrody i elektrody odniesienia, źródła fali ultradźwiękowej oraz komory na elektrolit podstawowy i naczynia na roztwór badany charakteryzujący się według wynalazku tym, że elektrodę pracującą, elektrodę odniesienia i przeciwelektrodę umieszcza się na dolnej powierzchni źródła fali ultradźwiękowej, która pokryta jest izolatorem.

Transport cząsteczek tlenu wywołany propagacją fali ultradźwiękowej jest silnie uzależniony od wartości ciśnienia fali akustycznej, a tym samym od amplitudy drgań fali ultradźwiękowej na powierzchni której umieszczone zostały elektrody pomiarowe.

Dzięki korzystaniu z wynalazku wzrost wartości prądu faradajowskiego reakcji elektrochemicznej związanej z redukcją cząsteczek tlenu rozpuszczonego w roztworach wodnych wywołany zmianą mechanizmu transportu jonów prowadzi do polepszenia stosunku wartości prądu faradajowskiego do zakłócenia prądu pojemnościowego oraz migracyjnego, a tym samym poprawia dokładność oraz rozdzielczość prowadzonych oznaczeń elektrochemicznych tlenu rozpuszczonego.

Wynalazek przedstawiony jest bliżej na rysunku, na którym fig. 1 przestawia układ do pomiaru stężenia tlenu rozpuszczonego w roztworach wodnych, fig. 2 - naczynie pomiarowe z umieszczonymi w nim elektrodami.

P r z y k ł a d

Elektrodę pracującą 2, przeciwelektrodę 3 i elektrodę odniesienia 4 nanosi się na warstwę izolatora 9 zamontowanego na dolnej powierzchni 5 źródła fali ultradźwiękowej 1, którym jest przewodnik ultradźwiękowy. W komorze 12, której dno stanowi membrana 7 umieszcza się elektrolit podstawowy 6 w którym zanurza się elektrodę pracującą 2, elektrodę odniesienia 4 oraz przeciwelektrodę 3, przy czym całość zanurza się do naczynia pomiarowego 11, które zawiera badany roztwór wodny 8.

Źródło fali ultradźwiękowej 1 podłącza się do wyjścia wzmacniacza mocy WZM. Wejście wzmacniacza mocy WZM podłącza się z wyjściem generatora GEN.

PL 196 723 B1

Elektrodę pracującą 2, elektrodę odniesienia 4 oraz przeciwelektrodą 3 polaryzuje się napięciem stałym ze źródła napięcia stałego Upol, o wartości odpowiadającej napięciu redukcji tlenu. Elektrodę pracującą 2 łączy się z ujemnym biegunem źródła napięcia stałego Upol.

Po zasileniu źródła fali ultradźwiękowej sygnałem zmiennym z układu GEN i WZM dolna powierzchnia 5 źródła fali ultradźwiękowej 1 wraz z naniesionymi elektrodami 2, 3, 4 i membraną 7 zostaje wprowadzona w drgania, co powoduje zwiększenie wielkości strumienia przepływu cząsteczek tlenu rozpuszczonego w badanym roztworze wodnym 8 do powierzchni czynnej 10 elektrody pracującej 2.

Po spolaryzowaniu napięciem stałym elektrod 2, 3, 4 czujnika następuje pomiar prądu faradajowskiego procesu redukcji cząsteczek tlenu na powierzchni elektrody pracującej 2. Wartość sygnału wyjściowego tj. prądu mierzona jest z wykorzystaniem miliamperomierza mA.

Claims (1)

1. Zastrzeżenie patentowe

   Układ do prowadzenia pomiarów stężenia tlenu rozpuszczonego w roztworze wodnym składający się z elektrody pracującej, przeciwelektrody i elektrody odniesienia, źródła fali ultradźwiękowej oraz komory na elektrolit podstawowy i naczynia na roztwór badany, znamienny tym, że elektroda pracująca (2), elektroda odniesienia (4) i przeciwelektroda (3) umieszczone są na dolnej powierzchni (5) źródła fali ultradźwiękowej (1), która pokryta jest izolatorem (9).