Первичный преобразователь электрохимического газоанализатора Советский патент 1980 года по МПК G01N27/52 

(54) ПЕРВИЧНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОГО Изобретение относится к устройст вам для электрохимических измерений газового состава жидких и газообразных сред, может найти применение при определении газового состава крови и других биологических сред, а также в практике аналитического контроля, физико-химических и биохимических исслёдова:ний, Известны первичные преобразователи электрохимических газоанализаторов для определения парциального дав ления углекислого газа в крови 1. Известен также аммиачный первичный Преобразователь 2. Все эти преобразователи содержат этгектродную систему из индикаторного рН-электрода и вспомогательного элек рода, погруженных в раствор электролита, расположенных в корпусе и отделенных газопроницаемой пленкой от анализируемой среды. Им присущи общие недостатки. Из-за того , что чувствительная мембрана индикаторного электрода выполнена из материала, селективного к ионам Н , существенно снижается точность измерений и ограничивается область их применения . ГАЗОАНАЛИЗАТОРА Наиболее близким техническим рулением яв1ляется первичный преобразователь для определения аммиака, содержащий потенциометрическую электродную систему, состоящую из индикаторного электрода с чувствительной мембраной и вспомогательного электрода, погруженных в раствор электролита и расположенных в корпусе, газопроницаемую пленку, отделякицую упомянутую электродную систему от ангшизируемой среды 3.Раствор электролита содержит аммонийную соль, I гидролизующуюся. с образованием легколетучего компонента-аммиака. Указанный п реобразователь обладает существеннными недостатками, из-за того, что чувствительная мембрана индикаторного электрода преобразователя выполнена из материала, селективного к ионам водорода, концентрация которых изменяется при взаимодействии газа с раствором электролита, а последний включает в себя хорсяио гидролизующуюся соль, разлагающуюся в результате гидролиза с образованием легколетучего компонента, не обеспечивается достаточная точностьи стабильность измерений. -Так, например, использование в преобразователе индикаторного электп рода с рН-чувствительной мембраной .приводит к тому, что на результат измерений оказывают влияние изменения концентрации неконтролируемых компонентов, образующих при взаимодействии с раствором электролита ионы, водорода. Такими компонентс1ми являются/ например, и SO, при опре делении NH , SO к NHg при определении СОз и т.д. В таких случаях используют специальные методические приемы для исклю чения влияния неконтролируемых компо нентов на результат измерения, так, например, при определенииjаммиака в анализируемую среду добавляют избыток щелочи для связывания СОд и других кислых газов, что не всегда приемлемо и существенно осложняет использование подобных преобразователе для непрерывных измерений. Кроме того, в результате гидролиза в растворе электролита образуются легколетучие компоненты, которые удаляются из него при низких парциальных давлениях газа в анализируемой среде, что приводит к изменению состава раствора электролита и, соответственно, снижает стабильность показаний и делает необходимой часту градуировку преобразователя. Дёль изобретения - повышение Точности и стабильности измерений. Поставленная цель достигается тем, что чувствительная мембрана индикаторного электрода выполнена из материала, ограниченно селективного к потенциёшопределяющим ионам, образующимся при взаимодействии анализируемого газа с раствором электролита, а последний включает в себя слабо гидролизующуюся соль, диссоциирующую с образованием других потенциалопределяющих ионов. На фиг. 1 дана конструктивная схе ма первичного преобразователя электр химического газоана пизатора; на фиг, 2 г- статические характеристики первичного преобразователя электро химического газоанализатора. Первичный преобразователь электр химичесНого газоанализатора состоит из потенциометрической электродной системы, содержащей индикаторный электрод 1 (фиг. 1) с чувствительной мембраной 2 и вспомогательный элект о 1.3, погруженные в раствор электролита 4, корпуса 5 и газопроницаемой пленки 6, отделяющей элект родную систему от анализируемой сре Ды, Чувствительная мембрана 2 индикаторго электрода 1 выполнена из ма териала, ограниченно селективного к потенииалопределяющим ионам, например, NH , образующимся при взаимодействии анализируемого газа NH с раствором электролита 4, например, из алюмосиликатного стекла состава ол.%: SiO/i- 70, ,- б, 4, aaO - 20. Раствор электролита 4 содержит практически негидролизующуюся соль, например, хлористый литий, диссоциирующую с образованием других потенциалопределяющих ионов (в данном случае - ионов лития), по отношению к которым чувствительная мембрана 2 обладает ограниченной селективностью. Преобразователь работает следующим образом. Анализируемый газ, например NH, под действием градиента парциального. давления диффундирует сквозь газопроницаемую пленку 6 в раствор электролита 4., взаимодействует с ним, образуя эквивалентное количество ионов МНд, которые воздействуют на чувствительную мембрану 2 индикаторного электрода 1, изменяя его электрический потенциал относительно вспомогательного электрода 3. Эти изменения потенциала однозначно связаны с изменениями парциального давления N% в анализируемой среде. При этом, наличие в анализируемой среде таких газов, как СО и SO и других, растворяющихся в растворе электролита и изменяющих его состав, не оказывают влияния на результат измерения. Кроме того, при низких парциальных давлениях анализируемого газа стабильность потенциала индикаторного электрода 1 обеспечивается за счет других потенциалопределяющих ионов, например, ионов лития, образующихся при диссоциации практически негидролизующейся соли LiCl. Таким образом, при снижении влияния неконтролируемых компонентов на результат измерения и обеспечении стабильности состава раствора электролита, существенно повышается точность и стабильность измерений. Первичный преобр зователь может быть вьгаалнен в виде потенциометрической электродной системы из индикаторного электрода со стеклянной чувстви.тельной мембраной состава, мол.%: 810,- 70, б., , - 20 и вспомогательного электрода, погруженных в водный раствор-хлористого лития, расположённых в корпусе и отделенных газопроницаемой пленкой от анализируемой среды. В качестве вторичного преобразователя использован вйсокоомный милливольтметр. Чувствительная мембрана индикаторного электрода ограниченно селективна к ионам NH/ , образующимся при взаимодействии МНлС раствором электролита. № угими потенциалопределяющими ионами для нее являются ионы К, Nat Ь и некоторые другие моновалентные катионы, которые по-разному влияют на аммонийную функцию электрода. Как пок Зсши исследования, в меньшей степен это влияние оказывают ионы Li. На фиг. 2 представлены эксперим тальные статические характеристики вичного преобразователя, построенны в координатах Е-IgC (Е - измеряемое значения ЭДС электродной системы, С - концентрация аммиака) при концен рациях LiCl в растворе электроли-. та 5-10 моль/л (кривая 2),1 10 моль (кривая 3) и 1-Ю моль/л (кривая 4) Для сравнения на фиг. 2 показана (кривая 1) аммонийная функция индик торго электрода, полученная в чистых растворах . Из сопоставления кривых 1 и 4 следует, что добавка хлористого лития с концентрацией 1Ю моль/л практически не искажает аммонийную функцию электрода. В то же время при.таких концентрациях LiCl обеспечивается стабильность потенциала индикаторного электрода даже при нулевой концентрации ионов аммония в растворе электролита. Предложенное техническое решение расширяет области применения подобных первичных преобразователей и, повышая точность и стабильность изме рений, существенно увеличивает эффективность аналитического контроля технологических процессов. В биомедицинских исследованиях, при экспресс-определении концентраци ионов аммония в крови, с целью диагностики заболеваний печени, п-редложе ное устройство позволяет повысить точность измерений и производительность анализов. Возможность определения парциального давления газов в жидких средах при предварительной пробоподготовке позволит использовать такие преобразователи для автоматического контроля режимов работы аппаратов искусственного гемодиализа и искусственного кровообращения. Формула изобретения ПеБ вичный преобразователь электрохимического газоанализатора, содержащий потенциометрическую электродную систему, состоящую -из индикаторного электрода с чувствительной мембраной и вспомогательного электрода, погруженных в раствор электролита и расположенных в корпусе, газопроницаемую пленку, отделяющую упомянутую электродную систему от .анализируемой среды, отличающийся тем, что, с целью повЕлдения точности и стабильности измерений, чувствительная мембрана индикаторного электрода выполнена из материала, ограниченно селективного к потенциалопределяю цим ионам, образующимся при взаимодействии анализируемого газа с раствором электролита, а последний включает в себя слабо гидропизующуизся соль, диссоциирующую с образованием других неопределяемых потенциалопределяющих ионов. Источники информации принятые во внимание при экспертизе .1. Severingnaus 1.Н., Bradly A.F., l.Appl.Physiology, v. 9, 189,1958. 2.Патент США 3649505, кл. 204-195, 14.03.72. 3.Патент США 3830718, -. 204-195, 12.08.74.

фи2.В