DE1623064B2 - Measuring cell for determining gas concentrations in liquids, especially oxygen in water - Google Patents

Measuring cell for determining gas concentrations in liquids, especially oxygen in water

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DE1623064B2 DE19661623064 DE1623064A DE1623064B2 DE 1623064 B2 DE1623064 B2 DE 1623064B2 DE 19661623064 DE19661623064 DE 19661623064 DE 1623064 A DE1623064 A DE 1623064A DE 1623064 B2 DE1623064 B2 DE 1623064B2
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    • G01—MEASURING; TESTING
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    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/403—Cells and electrode assemblies
    • G01N27/404—Cells with anode, cathode and cell electrolyte on the same side of a permeable membrane which separates them from the sample fluid, e.g. Clark-type oxygen sensors

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Description

dient. Die Zelle ist an dem in die Flüssigkeit eintauchenden Ende mit einer Membran 5 abgeschlossen, die mittels eines Gummiklemmringes 12 am Zellenkörper 1 befestigt ist. Mit Hilfe eines Elektrolyten 10 ist eine leitende Verbindung zwischen der Meßelektrode 2 und der Bezugselektrode 3 hergestellt. Durch ein elektrisch isolierendes und chemisch neutrales Gittergewebe 6 aus Kunststoff mit großem Porenvolumen 10 α zwischen der Meßelektrode 2 und der Membran 5 wird der Raum für den Elektrolyten 10 an der Entscheidenden Engpaßstelle wesentlich vergrößert. serves. The cell is closed at the end immersed in the liquid with a membrane 5, which is fastened to the cell body 1 by means of a rubber clamping ring 12. With the help of an electrolyte 10 a conductive connection between the measuring electrode 2 and the reference electrode 3 is established. By an electrically insulating and chemically neutral mesh fabric 6 made of plastic with a large pore volume 10 α between the measuring electrode 2 and the membrane 5 is the space for the electrolyte 10 significantly enlarged at the crucial bottleneck.

Gut bewährt hat sich ein Gittergewebe 6 aus einem chemisch resistenten Kunststoff, z. B. aus Polyamid, das in einer oder mehreren Lagen zwischen der MeßA mesh fabric 6 made of a chemically resistant plastic, for. B. made of polyamide, that in one or more positions between the measuring

elektrode 2 und der Membran 5 eingelegt wird. Dieses Gittergewebe 6 dient gleichzeitig als Stütze für die Membran 5. Hierdurch werden bei Aufrechterhaltung einer hohem mechanischen und elektrischen Stabilität Abstandswerte zwischen der Elektrode 2 und der Membran bis zu einigen Zehntel-Millimeter erzielt.electrode 2 and the membrane 5 is inserted. This mesh fabric 6 also serves as a support for the Diaphragm 5. This will help maintain a high level of mechanical and electrical Stability Distance values between the electrode 2 and the membrane up to a few tenths of a millimeter achieved.

Ein eingebauter temperaturabhängiger Widerstand 4, z.B. ein Thermistor, dient zur Kompensation der Temperaturabhängigkeit des Zellenstromes.A built-in temperature-dependent resistor 4, e.g. a thermistor, is used for compensation the temperature dependence of the cell current.

Die Verbindungsleitungen zu den Elektroden 2 und 3 bzw. zum Thermistor 4 sind mit 7, 8 und 9 bezeichnet. Zur Fixierung der Elektroden und des Thermistors im Zellenkörper 1 wird ein Kitt 11 verwendet. The connection lines to the electrodes 2 and 3 and to the thermistor 4 are designated 7, 8 and 9 . A cement 11 is used to fix the electrodes and the thermistor in the cell body 1.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims (3)

1 2 stabilen Diffusionsschicht durch verschiedene Maß-Patentansprüche: nahmen überbrückt. So ist es z.B. bekannt, die Oberfläche der Meßelektrode aufzurauhen, so daß1 2 stable diffusion layer through various dimensional claims: bridged. For example, it is known to roughen the surface of the measuring electrode so that 1. Meßzelle zum Bestimmen von Gaskonzen- die elektrolytgefüllten Schleif rinnen als Brücke zwitrationen in Flüssigkeiten, insbesondere von 5 sehen der Meßelektrode und der Prüfflüssigkeit über Sauerstoff in Wasser, bestehend aus einer Meß- die Poren der Membran dienen. Bei anderen, z. B. und einer Bezugselektrode mit verbindender aus der DT-AS 1133 923 bekannten Ausführungs-Elektrolytschicht und einer die Meßelektrode vor formen werden zwischen die Meßelektrode und die der zu untersuchenden Flüssigkeit schützenden, Membran elektrolytgetränkte und damit stromleijedoch für das zu bestimmende Gas durchlässigen io tende Folien, z. B. aus Zellophan oder Plättchen, z. B. Membran, wobei zwischen Meßelektrode und aus Zellulosepapier, sogenannten Linsenpapier, geMembran zur Schaffung eines Abstandes eine mit legt. Bei diesen bekannten Meßzellen ist die durch dem Elektrolyt getränkte Lage angeordnet ist, die angeführten Maßnahmen erzielte Dicke der Elekdadurch gekennzeichnet, daß diese trolytschicht maximal nur einige hundertstel Millime-Lage eine Stärke in der Größenordnung von 15 ter und das in dieser Engstelle eingeschlossene Elek-Zehntel-Millimetern besitzt und aus einem elek- trolytvolumen besonders infolge des kleinen Porentrisch isolierenden und chemisch neutralen Git- volumens der verwendeten Folien sehr gering. In dietergewebe(6) mit großen Porenvolumen aufge- ser geringen Elektrolytmenge unmittelbar an der Meßbaut ist. elektrode reichern sich die unerwünschten eindif-1. Measuring cell for determining gas concentrations - the electrolyte-filled grinding channels as a bridge zwitrationen in liquids, especially from 5, see the measuring electrode and the test liquid Oxygen in water, consisting of a measuring medium, which serve as the membrane's pores. For others, e.g. B. and a reference electrode with a connecting execution electrolyte layer known from DT-AS 1133 923 and one of the measuring electrode are preformed between the measuring electrode and the membrane protecting the liquid to be examined, electrolyte-soaked and thus stromleijedoch permeable for the gas to be determined io tend foils, z. B. made of cellophane or platelets, e.g. B. Membrane, between the measuring electrode and cellulose paper, so-called lens paper, geMembran to create a gap one with lays. In these known measuring cells, the is through the electrolyte-impregnated layer is arranged, the measures mentioned achieved thickness of the electrolyte characterized that this trolyte layer is a maximum of only a few hundredths of a millimeter position a thickness of the order of 15 ter and the elec-tenths of a millimeter enclosed in this constriction and from an electrolyte volume, especially due to the small pore size The insulating and chemically neutral volume of the foils used is very low. In dieter fabric (6) with a large pore volume and a small amount of electrolyte directly on the measuring structure is. electrode accumulate the undesired diffuse 2. Meßzelle nach Anspruch 1, dadurch gekenn- 20 fundierten Bestandteile, sowie die galvanischen zeichnet, daß mehrere Lagen dieses Gittergewe- Reaktionsprodukte in kurzer Zeit zu so hohen, den bes übereinander angeordnet sind. Chemismus der galvanischen Zelle ungünstig beein-2. Measuring cell according to claim 1, characterized marked 20 well-founded components, as well as the galvanic shows that several layers of this grid fabric result in reaction products as high as that in a short time bes are arranged one above the other. The chemistry of the galvanic cell unfavorably 3. Meßzelle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch flußenden Konzentrationen an, daß die Stabilität der gekennzeichnet, daß das Gittergewebe (6) aus Po- Meßzelle gestört wird.3. Measuring cell according to claim 1 or 2, characterized in the flowing concentrations that the stability of the characterized in that the mesh fabric (6) from Po measuring cell is disturbed. lyamid besteht. a5 Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde,lyamid consists. a 5 The invention is therefore based on the object eine Meßzelle der eingangs genannten Bauart so auszubilden, daß die den Chemismus der glavanischen Zelle ungünstig beeinflussenden hohen Konzentratio-to train a measuring cell of the type mentioned in such a way that the chemistry of Glavanese Cell unfavorably influencing high concentration Die Erfindung betrifft eine Meßzelle zum Bestim- nen an unerwünschten eindiffundierten Bestandteilen men von Gaskonzentrationen in Flüssigkeiten, insbe- 30 und deren Reaktionsprodukten vermieden werden sondere von Sauerstofff in Wasser, bestehend aus und dadurch die Meßzelle eine verbesserte Stabilität einer Meß- und einer Bezugselektrode mit verbinden- und höhere Lebensdauer erhält,
der Elektrolytschicht und einer die Meßelektrode vor Diese Aufgabe wird bei einer Meßzelle der ein-The invention relates to a measuring cell for determining undesired diffused constituents of gas concentrations in liquids, in particular and whose reaction products are avoided, especially of oxygen in water, consisting of and thereby connecting the measuring cell with improved stability of a measuring and reference electrode - and has a longer service life,
the electrolyte layer and one the measuring electrode in front of this task. der zu untersuchenden Flüssigkeit schützenden, je- gangs genannten Bauart erfindungsgemäß dadurch doch für das zu bestimmende Gas durchlässigen 35 gelöst, daß die Lage eine Stärke in der Größenord-Membran, wobei zwischen Meßelektrode und Mem- nung von Zehntel-Millimetern besitzt und aus einem bran zur Schaffung eines Abstandes eine mit dem elektrisch isolierenden und chemisch neutralen Git-Elektrolyt getränkte Lage angeordnet ist. tergewebe mit großem Porenvolumen aufgebaut ist.the above-mentioned type protecting the liquid to be examined according to the invention but permeable to the gas to be determined 35 resolved that the position has a strength in the order of magnitude membrane, where between the measuring electrode and mem- eration of tenths of a millimeter and consisting of one bran to create a gap with the electrically insulating and chemically neutral Git electrolyte soaked position is arranged. ter tissue is built up with a large pore volume. Die im allgemeinen aus Polyäthylen oder Teflon Durch die hierdurch bedingte Vergrößerung desThe generally made of polyethylene or Teflon bestehende Membran soll für das zu bestimmende 4° Elektrolytvolumens zwischen der Meßelektrode und Gas möglichst durchlässig sein, jedoch den Durchtritt der Membran werden Stabilitätsstörungen durch die anderer in der Flüssigkeit enthaltener Gase weitge- Einwanderung von Reaktionsprodukten in dieses hend verhindern. Es läßt sich nicht gänzlich Vermei- Volumen wesentlich vermindert oder gänzlich ausgeden, daß diese unerwünschten Stoffe durch die Mem- schaltet. Durch den Mehrbetrag an Elektrolyt in dem bran diffundieren und ihre Reaktionsprodukte, die 45 größeren Porenvolumen des Gittergewebes gegenauch als Elektrodengifte wirken können, an der Meß- über Zellulosepapieren ist die Verdünnung der einelektrode Potentialverschiebungen verursachen. So wandernden unerwünschten Bestandteile sowie der treten bei jeder galvanischen Zelle elektrochemische Reaktionsprodukte sehr viel größer als bei herkömm-Reaktionen auf, die erst das zu messende galvanische liehen Meßzellen. Infolgedessen steigt die Zeit, die Potential aufbauen. Als Folge dieser Reaktionen 5° eine solche Meßzelle gebrauchsfähig bleibt, bei gleiwird die Elektode und/oder der dieser benachbarte eher Gaskonzentration um fast eine Größenordnung, Elektrolyt chemisch verändert. So wird beispiels- nämlich von einigen Wochen auf viele Monate. Mit weise bei der sogenannten »Clark-Zelle« zur Bestim- der Vergrößerung des Elektrolytvolumens an der mung von Sauerstoff die Bezugselektrode aus Silber Engstelle wird die Meßzelle nicht nur chemisch stabei Verwendung von Kaliumchlorid-Elektrolyten zu 55 bilisiert, sondern auch ihr Innenwiderstand entspre-Silberchlorid und bei Verwendung eines Kaliumhy- chend verkleinert, so daß bei den angeschlossenen droxyd-Elektrolyten zu Silberoxyd umgesetzt. Hier- Verstärkern und Anzeigegeräten kein so hoher Aufbei reichert sich, während die Meßelektrode aus wand getrieben werden muß.existing membrane should for the 4 ° electrolyte volume to be determined between the measuring electrode and Gas should be as permeable as possible, however, the passage through the membrane will cause stability disturbances of other gases contained in the liquid. Immigration of reaction products into the liquid prevent going. It cannot be completely avoided. that these undesirable substances switch through the mem- brane. Due to the excess amount of electrolyte in the bran diffuse and their reaction products, against the 45 larger pore volume of the mesh fabric Can act as electrode poisons, the dilution of the one electrode is what makes the measurement over cellulose paper Cause potential shifts. So migratory unwanted components as well as the With every galvanic cell, electrochemical reaction products occur much larger than with conventional reactions on which only the galvanic measuring cells to be measured are borrowed. As a result, the time it takes will increase Build up potential. As a result of these reactions 5 ° such a measuring cell remains usable when it becomes the same the electrode and / or the gas concentration adjacent to it by almost an order of magnitude, Electrolyte chemically changed. For example, from a few weeks to many months. With wise in the so-called »Clark cell« to determine the increase in the electrolyte volume at the When oxygen is used, the reference electrode is made of silver Use of potassium chloride electrolytes to 55 bilized, but also their internal resistance corresponds to silver chloride and when using a Kaliumhy- chend reduced so that with the connected droxyd electrolytes converted to silver oxide. Here amplifiers and display devices are not so expensive accumulates while the measuring electrode must be driven out of the wall. Gold oder Platin unverändert bleibt, der der Meß- Zur Erreichung des gewünschten Abstandes zwi-Gold or platinum remains unchanged, which of the measuring To achieve the desired distance between elektrode benachbarte Elektrolytraum mit den Reak- 60 sehen Meßelektrode und Membran kann es zwecktionsprodukten (z. B. Hydroxyl-Ionen) an. mäßig sein, mehrere Lagen dieses GittersgewebesElectrode adjacent electrolyte space with the reaction 60 see measuring electrode and membrane, it can be functional products (e.g. hydroxyl ions). be moderate, several layers of this mesh fabric Damit der für die Messung erforderliche Strom- übereinander anzuordnen. Ein geeigneter Werkstoff kreis geschlossen ist, muß zwischen der Meß- und für das Gittergewebe ist Polyamid.
Bezugelektrode eine durchgehende elektrisch leitende An Hand der Zeichnung wird ein Ausführungsbei-So that the current required for the measurement is to be arranged one above the other. A suitable material circle is closed, must be between the measuring and for the mesh fabric is polyamide.
Reference electrode a continuous electrically conductive one. Verbindung bestehen, deren engste Stelle der Raum 65 spiel der Erfindung näher erläutert,
zwischen der Meßelektrode und der Membran ist. Bei der im Schnitt schematisch dargestellten Meß-Connection exist, the narrowest point of which the space 65 explains the invention in more detail,
is between the measuring electrode and the membrane. In the measurement shown schematically in section Diese Engstelle wird bei den bekannten Zellenkon- zelle bedeuten 1 den Zellenkörper, der als Träger für struktionen zur Aufrechterhaltung einer halbwegs eine Meßelektrode 2 und eine Bezugselektrode 3In the case of the known cell con-cells, this constriction will mean the cell body, which acts as a carrier for Instructions for maintaining a halfway a measuring electrode 2 and a reference electrode 3
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