DE10051106A1 - Elektrochemische Messzelle zum Nachweis von Blausäure - Google Patents
Elektrochemische Messzelle zum Nachweis von BlausäureInfo
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Abstract
Eine elektrochemische Messzelle zum Nachweis von Blausäure soll derart verbessert werden, dass sich nach kurzer Zeit ein stabiles Messsignal einstellt. Zur Lösung der Aufgabe sind vorgesehen: DOLLAR A eine Messelektrode (1) aus gesintertem Gold, DOLLAR A eine Gegenelektrode (2), DOLLAR A ein Messzellengehäuse (4), welches die Messelektrode (1) und die Gegenelektrode (2) aufnimmt, DOLLAR A ein Elektrolyt im Messzellengehäuse (4), der aus Schwefelsäure mit einem Zusatz aus Silbersulfat besteht und DOLLAR A eine Diffussionsmembran (5) zwischen der Messelektrode (1) und der nachzuweisenden Substanz.
Description
Die Erfindung betrifft eine elektrochemische Messzelle zum Nachweis von
Blausäure in einer Gasprobe.
Eine elektrochemische Messzelle der genannten Art ist aus der EP 408 959 B1
bekannt geworden. In einem Messzellengehäuse, das mit Schwefelsäure als
Elektrolyt gefüllt ist, befinden sich eine Messelektrode, eine Gegenelektrode und
eine Bezugselektrode, die alle aus Gold bestehen. Der Elektrolyt enthält einen
Zusatz von Kupfer(II)-Sulfat. Das Messzellengehäuse ist durch eine gaspermeable
Membran zur Umgebung hin abgeschlossen, wobei das nachzuweisende Gas
durch die Membran zur Messelektrode gelangt. Der dem Elektrolyten zugesetzte
Kupferkatalysator ermöglicht eine direkte anodische Oxidation des Cyanids zu
Dicyan, ohne dass das Elektrodenmaterial verbraucht wird. Durch den
Kupferzusatz läuft die Nachweisreaktion als Oxidation nur unter Beteiligung des
gelösten Kupfers mit HCN in der Elektrolytlösung ab, wobei die Messelektrode
lediglich den elektrischen Kontakt zur Elektrolytlösung herstellt.
Nachteilig bei der bekannten Messzelle ist, dass das Messsignal bei Begasung
der Messzelle mit Blausäure erst nach einigen Minuten einen stabilen Endwert
erreicht, was die Handhabung im Messbetrieb erschwert. So ist beispielsweise die
Kalibrierung sehr zeitaufwändig. Außerdem driftet das Messsignal bei
Langzeitbegasung mit Blausäure.
Aus der DE 197 45 486 C2 ist eine elektrochemische Messzelle bekannt, bei der
Elektroden aus Gold bestehen und in einem Messzellengehäuse angeordnet sind,
das mit Schwefelsäure als Elektrolyt gefüllt ist. Der Elektrolyt enthält einen Zusatz
aus Silbersulfat in gesättigter Lösung. Die bekannte elektrochemische Messzelle
eignet sich zum Nachweis von Hydridgasen, insbesondere Phosphin und Arsin,
sie liefert jedoch bei Begasung mit Blausäure kein verwertbares Messsignal.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektrochemische Messzelle zum
Nachweise von Blausäure derart zu verbessern, dass sich nach kurzer Zeit ein
stabiles Messsignal einstellt.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
Es hat sich überraschenderweise gezeigt, dass eine elektrochemische Messzelle,
die eine Messelektrode aus gesintertem Gold besitzt und Schwefelsäure als
Elektrolyt mit einem Zusatz aus Silbersulfat enthält, bei Begasung mit Blausäure
ein stabiles Messsignal liefert. Die Messelektrode besitzt aufgrund ihrer
Ausführung als Gold-Sinterelektrode eine große Oberfläche. Bei Anwesenheit von
HCN löst sich die Messelektrode unter Bildung von AuCN auf, wobei die
Auflösung der Messelektrode durch die Anwesenheit von Silberionen im
Elektrolyten unterstützt wird.
Eine als Gold-Dünnschichtelektrode ausgeführte Messelektrode liefert
demgegenüber keine brauchbaren Messsignale, da die Oberfläche für die
Reaktion mit HCN zu gering ist. Im Gegensatz zu der bekannten
elektrochemischen Messzelle zum Nachweis von Blausäure wird bei der
erfindungsgemäß angegebenen Messzelle die Messelektrode durch die in der
Messzelle ablaufende elektrochemische Reaktion verbraucht, ähnlich wie bei einer
Brennstoffzelle.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen
angegeben.
Die bevorzugte Dicke der Messelektrode ist größer als 100 Mikrometer. Eine
Dicke im Bereich zwischen 100 Mikrometer und 200 Mikrometer liefert gute
Messergebnisse. Die Messelektrode wird so hergestellt, dass Goldpartikel mit
kleiner Korngröße mit einem hydrophoben Bindemittel zusammengefügt werden,
so dass Gaskanäle zwischen den Goldpartikeln vorhanden sind. Als Bindemittel
eignet sich bevorzugt PTFE. Die Messelektrode befindet sich bevorzugt
unmittelbar hinter einer PTFE-Diffusionsmembran, durch die die nachzuweisende
Komponente zur Messelektrode gelangt.
Die Gegenelektrode besteht bevorzugt aus Gold. Andere geeignete Materialien
sind Iridium, Rhodium und Platin.
Mittels einer Bezugselektrode zwischen der Messelektrode und der
Gegenelektrode lässt sich ein stabiles elektrochemisches Potenzial innerhalb der
elektrochemischen Messzelle einstellen. Geeignete Materialien für die
Bezugselektrode sind Gold, Iridium und Platin.
Überraschenderweise hat sich gezeigt, dass die erfindungsgemäß angegebene
Messzelle neben Blausäure auch zum Nachweis von NO2 geeignet ist.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Figur gezeigt und wird im
Folgenden näher erläutert.
Die einzige Figur zeigt eine elektrochemische Messzelle mit einer Messelektrode 1
aus gesintertem Gold, einer Gegenelektrode 2 und einer Bezugselektrode 9, die
ebenfalls aus Gold bestehen, in einem Elektrolytraum 3 eines
Messzellengehäuses 4. Der Elektrolytraum 3 ist mit einer wässrigen Lösung von
4M-Schwefelsäure mit einem Elektrolytzusatz aus Silbersulfat gefüllt. Zur
Umgebung hin, die die Gasprobe mit Blausäure enthält, ist der Elektrolytraum 3
durch eine für Blausäure permeable Diffusionsmembran 5 abgeschlossen. Die
Messelektrode 1, die Gegenelektrode 2 und die Bezugselektrode 9 besitzen
Messanschlüsse 6, 7, 10, welche durch das Messzellengehäuse 4 hindurchgeführt
und an einer Auswerteeinheit 8 zur weiteren Verarbeitung der Messsignale
angeschlossen sind. Die Messelektrode 1 befindet sich unmittelbar hinter der
Diffusionsmembran 5. Der besseren Übersicht wegen ist in der Figur die
Messelektrode 1 mit einem Abstand zur Diffusionsmembran 5 dargestellt.
Claims (5)
1. Elektrochemische Messzelle zum Nachweis von Blausäure mit
einer Messelektrode (1) aus gesintertem Gold,
einer Gegenelektrode (2),
einem Messzellengehäuse (4), welches die Messelektrode (1) und die Gegenelektrode (2) aufnimmt,
einem Elektrolyten im Messzellengehäuse (4), der aus Schwefelsäure mit einem Zusatz aus Silbersulfat besteht und mit
einer Diffusionsmembran (5) zwischen der Messelektrode (1) und der nachzuweisenden Substanz.
einer Messelektrode (1) aus gesintertem Gold,
einer Gegenelektrode (2),
einem Messzellengehäuse (4), welches die Messelektrode (1) und die Gegenelektrode (2) aufnimmt,
einem Elektrolyten im Messzellengehäuse (4), der aus Schwefelsäure mit einem Zusatz aus Silbersulfat besteht und mit
einer Diffusionsmembran (5) zwischen der Messelektrode (1) und der nachzuweisenden Substanz.
2. Elektrochemische Messzelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
die Dicke der Messelektrode (1) größer als 100 Mikrometer ist.
3. Elektrochemische Messzelle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, dass die bevorzugte Dicke der Messelektrode (1) zwischen
100 Mikrometer und 200 Mikrometer liegt.
4. Verwendung einer Messelektrode (1) aus gesintertem Gold in einer elektro
chemischen Messzelle, welche als Elektrolyt Schwefelsäure mit einem Zusatz
aus Silbersulfat enthält, zum Nachweis von Blausäure.
5. Verwendung einer Messzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 3 zum
Nachweis von NO2.
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