CZ304462B6 - Pracovní elektroda, coulometrický detektor a způsob výměny pracovního materiálu - Google Patents

Pracovní elektroda, coulometrický detektor a způsob výměny pracovního materiálu Download PDF

Info

Publication number
CZ304462B6
CZ304462B6 CZ2013-302A CZ2013302A CZ304462B6 CZ 304462 B6 CZ304462 B6 CZ 304462B6 CZ 2013302 A CZ2013302 A CZ 2013302A CZ 304462 B6 CZ304462 B6 CZ 304462B6
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
capillary
working
working electrode
electrode according
detector
Prior art date
Application number
CZ2013-302A
Other languages
English (en)
Other versions
CZ2013302A3 (cs
Inventor
Hana Dejmková
Jan Mika
Jiří Zima
Jiří Barek
Original Assignee
Přírodovědecká Fakulta Univerzity Karlovy V Praze
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Přírodovědecká Fakulta Univerzity Karlovy V Praze filed Critical Přírodovědecká Fakulta Univerzity Karlovy V Praze
Priority to CZ2013-302A priority Critical patent/CZ304462B6/cs
Publication of CZ2013302A3 publication Critical patent/CZ2013302A3/cs
Publication of CZ304462B6 publication Critical patent/CZ304462B6/cs

Links

Landscapes

  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)

Abstract

Řešení popisuje pracovní elektrodu coulometrického detektoru, která obsahuje kapiláru (1) se zavedeným elektrickým kontaktem (2), přičemž v kapiláře (1) jsou umístěny částice pracovního materiálu (7), které jsou v kapiláře (1) zadržovány filtrem (6) propouštějícím kapalinu, který je u ústí kapiláry (1) fixován. Dále je popsán coulometrický detektor obsahující pracovní elektrodu a referentní (8) a pomocnou elektrodu (9), a rovněž vhodný způsob výměny pracovního materiálu v pracovní elektrodě.

Description

Pracovní elektroda, coulometrický detektor a způsob výměny pracovního materiálu
Oblast techniky
Předkládaný vynález se týká coulometrického detektoru s obnovitelnou náplní, využitelného pro detekci elektrochemicky aktivních látek v průtokových metodách, zejména pro metodu průtokovou injekční analýzu a HPLC. Rovněž se týká způsobu výroby takovéhoto coulometrického detektoru.
Dosavadní stav techniky
V moderní analytické chemii se běžně setkáváme se stanovováním analytů v proudu kapalin; tento typ měření se uplatňuje například v průmyslu, při analýze složek životního prostředí atd. Důležitou částí průtokových systémů jsou detektory, na jejichž parametry, jako jsou cena jednotlivých stanovení, citlivost, linearita odezvy a reprodukovatelnost, jsou proto kladeny velké nároky. Všechny tyto nároky dobře splňují elektrochemické metody, které se navíc vyznačují přesností, rychlostí, jednoduchosti a díky menšímu množství elektrochemicky aktivních látek i značnou selektivitou [K. Toth, K. Stulík, W. Kutner, Z. Feher, E. Lindner, Pure and Applied Chemistry 76:1119 (2004)].
Nejčastěji používanými detekčními technikami jsou amperometrie a coulometrie. Coulometrie na rozdíl od amperometrie pracuje s vysokým stupněm konverze stanovované látky, blížícímu se až 100 %. Měří se náboj potřebný na elektrochemickou reakci při konstantním potenciálu a z něj se určuje celkový obsah látky podle Faradayových zákonů [K. Stulík, V. Pacakova, Electroanalytical measurements in flowing liquids, E. Horwood, 1987.]. K dosažení vysokého stupně konverze je zapotřebí velký aktivní povrch elektrodového materiálu a dostatečně dlouhá doba pro kontakt analytu s pracovní elektrodou. Dostatečně velkého povrchu lze dosáhnout pomocí velkoplošných rovinných nebo tubulámích detektorů [J. Lankelma, H. Poppe, Journal of Chromatography 125:375 (1976)], ty však vzhledem k velkému vnitřnímu objemu detektoru nejsou vhodné pro detekci v HPLC. Proto se nejčastěji používají porézní nebo granulované materiály, které zaručují dostatečně velký pracovní povrch elektrody při zachování malého vnitřního objemu detektoru. Nejčastěji se používají porézní kovy, porézní skelný uhlík (RVC) a uhlíkové nebo kovové částice [W. J. Blaedel, J. H. Strohl, Analytical Chemistry 36:1245 (1964); E. Beinrohr, M. Nemeth, P. Tschopel, G. Tolg, Fresenius Journal of Analytical Chemistry 343:566 (1992); J. Wang, H. D. Dewald, Journal of the Electrochemical Society 130:1814 (1983); L. I. Ilcheva, A. D. Dakashev, Analyst 115:1247 (1990); J. V. Kenkel, A. J. Bard, Journal of Electroanalytical Chemistry 54:47 (1974)].
Nevýhodou porézních elektrod je však problém pasivace pracovního materiálu coulometrického detektoru, která nepříznivě ovlivňuje jeho odezvu. Elektrody v průtokovém uspořádání vykazují určitou odolnost proti tomuto jevu, díky odvádění produktů elektrochemické reakce od pracovní elektrody proudem kapaliny a případně také vzhledem k rezervě ve velikosti povrchu pracovního materiálu. To však pasivaci zejména v prostředích komplikovaných matric reálných vzorků nezabrání úplně a následně je nutná periodická a reprodukovatelná obnova povrchu elektrody. Pro porézní materiály je mechanické čištění takřka neproveditelné [Schieffer, G. W., Analytical Chemistry 52: 1994 (1980)] a čištění oxidačně-redukčními mechanizmy komplikuje práci s detektorem a ne vždy zaručuje dostatečně reprodukovatelnou obnovu pracovního povrchu. Nejčastěji je tedy nutná výměna pracovního materiálu, která však bývá časově i finančně náročná a často vyžaduje rozebrání celého detektoru.
Za účelem zjednodušení a zrychlení výměny náplně detektoru se již dříve objevila takzvaná ,jetring“ elektroda [C. H. Pollema, J. Ruzicka, Analytical Chemistry 66:1825 (1994); J. Ruzicka, Analytica Chimica Acta 308:14 (1995)]. Elektroda se skládá z trubičky, jejíž ústí je přiblíženo
-1 CZ 304462 B6 k nepropustné přepážce do vzdálenosti, která umožňuje průtok kapaliny, ale ne již průchod částic náplně. Do přepážky je zabudována referentní a pomocná elektroda. Náplň je vyměňována oddálením přepážky. Tato elektroda s náplní z grafitového prášku nebo skelného uhlíku o velikosti částic 80 až 200 pm byla následně použita jako amperometrický detektor v injekční analýze; zvýšení stupně konverze bylo dosaženo pouze za použití metody stop-flow a ani v amperometrickém módu nebyl použit pro detekci v HPLC. [M. Mayer, J. Ruzicka, Analytical Chemistry 68:3808 (1996)].
Cílem předkládaného vynálezu je navrhnout coulometrický detektor se snadnou výměnou pracovního materiálu, který by zaručoval její rychlost, jednoduchost, možnost volby materiálu a nízkou cenu.
Podstata vynálezu
Předmětem předkládaného vynálezu je pracovní elektroda coulometrického detektoru, která obsahuje kapiláru se zavedeným elektrickým kontaktem. V kapiláře jsou umístěny částice pracovního materiálu. Částice jsou v kapiláře zadržovány filtrem propouštějícím kapalinu, který je u ústí kapiláry fixován. S výhodou může být fixace filtru zajištěna pomocí šroubu a koncovky. Proudění kapaliny filtrem zajišťuje spojení s referenční a pomocnou elektrodou.
Jako filtr lze použít jakýkoliv dostatečně hustý vláknitý materiál odolný vůči použitým organickým rozpouštědlům v nosném roztoku; pro svou dostupnost je zejména vhodný filtrační papír. S výhodou je kapilára opatřena obrubou, což usnadňuje fixaci filtru.
Pracovním materiálem je s výhodou kovový nebo uhlíkový prášek. Volbou velikostí částic lze ovlivnit rozložení pórů a hydrodynamický odpor pracovního materiálu. S výhodou lze použít sférické mikročástice skelného uhlíku.
S výhodou je elektrickým kontaktem platinový drát.
Předmětem předkládaného vynálezu je dále coulometrický detektor, obsahující pracovní elektrodu podle vynálezu a referentní a pomocnou elektrodu, a přepadovou nádobku, uvnitř které jsou všechny tři elektrody umístěny.
Předmětem předkládaného vynálezu je dále způsob plnění a výměny pracovního materiálu v pracovní elektrodě. Náplň použitého pracovního materiálu se z kapiláry vymyje pomocí pumpy tokem kapaliny při odstraněném filtru nebo zpětným tokem, což lze provést bez nutnosti manipulace s detektorem. Pracovní materiál se smíchá s rozpouštědlem a pomocí pumpy s dávkovacím ventilem se následně naplní tokem kapaliny mísitelné s rozpouštědlem i pracovním prostředím, tedy mobilní fází u HPLC nebo proudem kapaliny u průtokové injekční analýzy do kapiláry. Po naplnění lze ihned pokračovat v měření.
Rozpouštědlem je s výhodou nitromethan a pracovním materiálem jsou s výhodou sférické mikročástice skelného uhlíku.
Vynález je dále osvětlen s použitím následujících obrázků a příkladů, které však nijak neomezují rozsah ochrany.
Přehled obrázků na výkresech
Obr. 1 ukazuje schéma coulometrického detektoru s obnovitelnou náplní podle příkladu 1.
-2CZ 304462 B6
Obr. 2 ukazuje záznam coulometrické detekce - měření závislosti odezvy detektoru na změně průtokové rychlosti (0,3 (1), 0,5 (2), 0,7 (3) a 1,2 (4) ml min-1) technikou průtokové injekční analýzy při stanovení hydrochinonu o koncentraci 100 μιηοΓ1 na detektoru podle příkladu 1. Podmínky měření: nosný roztok Brittonův-Robinsonův pufr o pH 2, objem dávkovači cívky 100 μΐ a detekční potenciál +1,1 V.
Obr. 3 ukazuje závislost plochy píku na koncentraci hydrochinonu; měření technikou průtokové injekční analýzy. Podmínky měření: nosný roztok Brittonův-Robinsonův pufr o pH 2, průtoková rychlost 0,7 ml min-1, detekční potenciál +1,1 V a objem dávkovači cívky 100 μΐ.
Příklady provedení vynálezu
Příklad 1: Coulometrický detektor s obnovitelnou náplní
Coulometrický detektor s obnovitelnou náplní je znázorněn na obr. 1.
Základem coulometrického detektoru s obnovitelnou náplní je teflonová kapilára 1 (vnitřní průměr 0,5 mm). Do kapiláry i je jehlou zhotoven otvor, do kterého je zaveden kontakt pomocí platinového drátku 2. Kontakt 2 je následně utěsněn vrstvou polymeru a po jeho zaschnutí je platinový drát odizolován smršťovací bužírkou. Kapilára i je ukončena obrubou, tedy teplotně roztažena a zploštěna a spolu s kontaktem 2 je umístěna do šroubu 3. Koncovkou 4 je u ústí kapiláry i podložené ocelovou podložkou 5 zafixován filtr (filtrační papír) 6. Elektrochemickou reakci zprostředkovává práškový pracovní materiál 7. Ten sestává z 1,25 mg sférických mikročástic skelného uhlíku o průměru 10 až 20 pm, které v kapiláře I dosahují výšky zhruba 3 mm. Pracovní elektroda coulometrického detektoru je umístěna v přebytku mobilní fáze 10 v přepadové skleněné nádobce (nezobrazena) společně s referentní elektrodou 8 a pomocnou elektrodou 9 všechny elektrody jsou umístěny v nezávisle stojícím stojánku (nezobrazen).
Při vnášení náplně 7 do coulometrického detektoru byl detektor připojen na pumpu s dávkovacím ventilem s externí 500 μΐ výměnou smyčkou. Smyčka byla naplněna suspenzí, vytvořenou smícháním 10 ml nitromethanu a 4 mg uhlíkového prášku a tokem 1 ml min-1 methanolu byl plněn detektor.
Příklad 2: Stanovení hydrochinonu pomocí coulometrického detektoru s obnovitelnou náplní
Coulometrický detektor s obnovitelnou náplní podle příkladu 1 byl použit ke stanovení hydrochinonu metodou průtokové injekční analýzy. Jeho náplň byla měněna, aby bylo zabráněno případnému snížení analytického signálu, pro proměření 20 až 30 vzorků. Všechna měření byla prováděna v nosném roztoku Brittonova-Robinsonova pufru o pH 2.
V prvním kroku byly optimalizovány parametry stanovení, a to průtoková rychlost, vkládaný potenciál a objem dávkovači cívky. Během optimalizace byl použit roztok hydrochinonu o koncentraci 100 pmol l-1 připravený v Brittonově-Robinsonově pufru o pH 2. Závislost odezvy detektoru na průtokové rychlosti byla naměřena od 0,4 do 1,4 ml min-1. Do 0,8 ml min-1 byla plocha získaná detekcí takřka konstantní, při dalším zvyšování průtokové rychlosti docházelo k jejímu snižování. V celém naměřeném intervalu docházelo k nárůstu výšky píků. Optimální hodnota 0,7 ml min-1 byla zvolena jako kombinace mezi dostatečnou účinností detektoru a krátkou dobou trvání analýzy. Následně byla proměřena závislost odezvy detektoru na vkládaném potenciálu. Z naměřeného intervalu od +0,3 V do +1,5 V byla největší plocha a výška píku při +1,1 V, proto byla tato hodnota zvolena pro další měření. Posledním optimalizovaným parametrem byl objem dávkovači cívky. Jako optimální byla určena hodnota 100 μΐ; při dalším zvětšení
-3CZ 304462 B6 objemu dávkovači smyčky již nedocházelo k výraznému nárůstu výšky píku, pouze k jeho rozšiřování.
Za zjištěných optimálních podmínek byly změřeny základní parametry stanovení hydrochinonu, jako je opakovatelnost, mez detekce, mez stanovitelnosti, a lineární dynamický rozsah. Stálost odezvy detektoru byla určena z výšky 30 po sobě jdoucích nástřiků vzorku o koncentraci 100 pmol Γ1 v případě, že náplň detektoru nebyla měněna a pro 5 náplní pořízených v různé době při práci s coulometrickým detektorem za optimálních podmínek. Koncentrační závislost je lineární v rozsahu 4 až 100 pmol Γ1 a mez detekce a stanovitelnosti byla získána jako troj-, respektive desetinásobek směrodatné odchylky měření nejnižší sledované koncentrace. Získané hodnoty jsou shrnuty v tabulce 1.
Tabulka 1. Vybrané parametry stanovení hydrochinonu coulometrickým detektorem s obnovitelnou náplní
............ .1- Mez detekce (pmol Γ ) 0,44
Mez stanovitelnosti (pmol Γ1) 1,46
Korelační koeficient 0,9997
Opakovatelnost na jedné náplni (RSD, %) 1,39
Opakovatelnost při výměně náplně (RSD, %) 1,86
Průmyslová využitelnost
Coulometrickou detekci lze využít pro stanovení elektrochemicky aktivních organických i anorganických látek průtokovými metodami, zejména průtokovou injekční analýzou a HPLC.

Claims (9)

  1. PATENTOVÉ NÁROKY
    1. Pracovní elektroda coulometrického detektoru, vyznačená tím, že obsahuje kapiláru (1) se zavedeným elektrickým kontaktem (2), přičemž v kapiláře (1) jsou umístěny částice pracovního materiálu (7), které jsou v kapiláře (1) zadržovány filtrem (6) propouštějícím kapalinu, který je u ústí kapiláry (1) fixován.
  2. 2. Pracovní elektroda podle nároku 1, vyznačená tím, že fixace filtru (6) je zajištěna prostřednictvím šroubu (3) a koncovky (4).
  3. 3. Pracovní elektroda podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačená tím, že kapilára (1) je opatřena obrubou.
  4. 4. Pracovní elektroda podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačená tím, že materiálem filtru (6) je filtrační papír.
  5. 5. Pracovní elektroda podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačená tím, že pracovním materiálem (7) je kovový nebo uhlíkový prášek, s výhodou jsou pracovním materiálem (7) sférické mikročástice skelného uhlíku.
    -4CZ 304462 B6
  6. 6. Pracovní elektroda podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačená tím, že elektrickým kontaktem (2) je platinový drát.
  7. 7. Coulometrický detektor, obsahující pracovní elektrodu podle kteréhokoliv z předcházejících
    5 nároků, vyznačený tím, že obsahuje referentní (8) a pomocnou elektrodu (9), a přepadovou nádobku, uvnitř které jsou všechny tři elektrody umístěny.
  8. 8. Způsob výměny pracovního materiálu v pracovní elektrodě podle kteréhokoliv z nároků 1 až 6, vyznačený tím, že použitý pracovní materiál (7) se z kapiláry (1) vymyje pomocí
    10 pumpy tokem kapaliny při odstraněném filtru (6) nebo zpětným tokem, nový pracovní materiál (7) se následně smíchá s rozpouštědlem a pomocí pumpy s dávkovacím ventilem se pak naplní tokem kapaliny do kapiláry (1).
  9. 9. Způsob podle nároku 8, vyznačený tím, že rozpouštědlem je nitromethan a pracov15 ním materiálem (7) jsou sférické mikročástice skelného uhlíku.
CZ2013-302A 2013-04-22 2013-04-22 Pracovní elektroda, coulometrický detektor a způsob výměny pracovního materiálu CZ304462B6 (cs)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2013-302A CZ304462B6 (cs) 2013-04-22 2013-04-22 Pracovní elektroda, coulometrický detektor a způsob výměny pracovního materiálu

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2013-302A CZ304462B6 (cs) 2013-04-22 2013-04-22 Pracovní elektroda, coulometrický detektor a způsob výměny pracovního materiálu

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CZ2013302A3 CZ2013302A3 (cs) 2014-05-14
CZ304462B6 true CZ304462B6 (cs) 2014-05-14

Family

ID=50685361

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ2013-302A CZ304462B6 (cs) 2013-04-22 2013-04-22 Pracovní elektroda, coulometrický detektor a způsob výměny pracovního materiálu

Country Status (1)

Country Link
CZ (1) CZ304462B6 (cs)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01172744A (ja) * 1987-12-26 1989-07-07 Power Reactor & Nuclear Fuel Dev Corp フロークーロメトリ用電解セル
GB2237387A (en) * 1989-09-25 1991-05-01 Petrochem Analysis Limited Coulometric titration system
EP0469830A1 (en) * 1990-08-01 1992-02-05 Mitsubishi Chemical Corporation Electrode for a coulometric type of electrochemical detector
JP2000111521A (ja) * 1998-10-07 2000-04-21 Central Kagaku Kk 電量滴定式アンモニア性窒素メーターの電解セル
GB2370641A (en) * 2000-11-17 2002-07-03 G R Scient Ltd Coulometric titration system
RU2009118198A (ru) * 2009-05-13 2010-11-20 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие ОКБА" (RU) Кулонометрическая электролитическая ячейка

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01172744A (ja) * 1987-12-26 1989-07-07 Power Reactor & Nuclear Fuel Dev Corp フロークーロメトリ用電解セル
GB2237387A (en) * 1989-09-25 1991-05-01 Petrochem Analysis Limited Coulometric titration system
EP0469830A1 (en) * 1990-08-01 1992-02-05 Mitsubishi Chemical Corporation Electrode for a coulometric type of electrochemical detector
JP2000111521A (ja) * 1998-10-07 2000-04-21 Central Kagaku Kk 電量滴定式アンモニア性窒素メーターの電解セル
GB2370641A (en) * 2000-11-17 2002-07-03 G R Scient Ltd Coulometric titration system
RU2009118198A (ru) * 2009-05-13 2010-11-20 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие ОКБА" (RU) Кулонометрическая электролитическая ячейка

Also Published As

Publication number Publication date
CZ2013302A3 (cs) 2014-05-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Mester et al. Solid phase microextraction as a tool for trace element speciation
Pungor et al. Injection techniques in dynamic flow-through analysis with electroanalytical sensors
Norouzi et al. A novel method for fast determination of ranitidine in its pharmaceutical formulations by fast continuous cyclic voltammetry
Pamuk et al. Redox pathways of aliskiren based on experimental and computational approach and its voltammetric determination
Jeong et al. Capillary electrophoresis mass spectrometry with sheathless electrospray ionization for high sensitivity analysis of underivatized amino acids
WO2020087893A1 (zh) 以水为载流的原子荧光分析方法及分析装置
Haber et al. Quantitative analysis of anions at ppb/ppt levels with capillary electrophoresis and conductivity detection: enhancement of system linearity and precision using an internal standard
Sungkaew et al. A new polyethylene glycol fiber prepared by coating porous zinc electrodeposited onto silver for solid-phase microextraction of styrene
Rizk et al. Highly sensitive differential pulse and square wave voltammetric methods for determination of strontium ranelate in bulk and pharmaceutical dosage form
Wang et al. On-line coupling of sequential injection lab-on-valve to differential pulse anodic stripping voltammetry for determination of Pb in water samples
Sattayasamitsathit et al. Bismuth film electrode for analysis of tetracycline in flow injection system
Taşdemir et al. Square-wave cathodic adsorptive stripping voltammetry of risperidone
CZ304462B6 (cs) Pracovní elektroda, coulometrický detektor a způsob výměny pracovního materiálu
Smarzewska et al. Recent applications of silver amalgam electrodes for analysis of pharmaceuticals and vitamins
CZ25798U1 (cs) Pracovní elektroda a coulometrický detektor
US7144488B2 (en) Electrode, electrochemical cell, and method for analysis of electroplating baths
FI102572B (fi) Menetelmä ja laite näytteen syöttämiseksi kapillaarielektroforeesilait teeseen
Daems et al. Use of potentiometric detection in (ultra) high performance liquid chromatography and modelling with adsorption/desorption binding kinetics
Richter et al. Flow‐through polarographic cell for flow‐injection analysis. Determination of nifedipine in pharmaceutical formulations
Nagy et al. Amperometric air gap cell for the measurement of free cyanide
Pedrotti et al. Ultra-simple adaptor to convert batch cells with mercury drop electrodes in voltammetric detectors for flow analysis
CN205720091U (zh) 一种电化学分析检测装置
Bos et al. Flow injection analysis with tensammetric detection for the determination of detergents
Faller et al. Voltammetric determination of Ioxynil and 2-methyl-3-nitroaniline using C18 modified carbon paste electrodes
Li et al. An amperometric detector with a tubular electrode deposited on the capillary for capillary liquid chromatography

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Patent lapsed due to non-payment of fee

Effective date: 20190422