DE2603507C3 - Durchflußzelle zur kontinuierlichen Messung von Ionenaktivitäten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine neuartige Durchfluftzelle zur kontinuierlichen Messung von lonenaktivkäten strömender Medien.

Durchflußzellen zur kontinuierlichen Messung von lonenaktivitäten mit ionensensitiven Elektroden, die in Reaktionsbehälter eingebaut sind, sind bekannt. So ist z.B. in der DE-OS 22 12 801 eine DurchflußzeUe beschrieben, in welcher kartenförmige, ionensensitive Glasmembranen nahezu senkrecht angeströmt und umströmt werden. Dadurch wird die aus einem Kanal ausströmende Flüssigkeit »angeschert«, d. h. die zylindrische Strömung wird unter Zerstörung der Flüssigkeitsfront in eine flächige umgewandelt. Infolgedessen kommen die einzelnen Volumenelemente der zu messenden Flüssigkeit einerseits unterschiedlich lange mit der Membran und andererseits nur mit bestimmten Stellen der Membran in Berührung.

Desgleichen ist es bereits aus der DE-OS 18 03 863 bekannt, mehrere Elektroden in einen Kanal einzusetzen und durch Membranen von dem durchströmenden Medium zu trennen. Da bei dieser bekannten Anordnung die Elektroden in den Strömungskanal hineinragen, wird das Strömungsprofil der Flüssigkeit verändert. Zudem ist der Strömungskanal relativ weit und die Meßfläche der Membran klein, so daß die Ansprechzei-

1) Es sind ganz normale, durch Pressen herstellbare oder aus Einkristallen zu fertigende Membranen verwendbar; dadurch ist die Anordnung sehr ökonomisch;

2) die Dichtung der Membran geschieht vorzugsweise durch axialen Druck einer Schraube und ist damit gut anpaßbar und in jedem Fall dicht herstellbar. Dadurch ergibt sich

3) eine sichere Elektrodenfunktion der Membran und entsprechend der DurchflußzeUe und weiterhin

4) die Austauschbarkeit von Membranen, wenn dies nötig wird, z. B. nach teilweiser Auflösung;

5) außerdem ergibt sich eine Verwendbarkeit der Zelle für verschiedenartige Ionen dadurch, daß verschiedene Membranen durch Austausch einsetzbar und verwendbar sind;

6) auch sind verschiedene Membranen gleichzeitig in einem Zellenblock verwendbar (Fig.2). Dadurch lassen sich Aktivitäten bzw. Konzentrationen verschiedener Ionen gleichzeitig messen, wobei sich als günstig erweist, daß

7) in jeweils eine Bohrung gleichzeitig zwei umströmte Membranen unter Verwendung eines weiteren Dichtringes und einer weiteren Elektrodenableitung nach der anderen Seite, z. B. nach unten, eingeschraubt werden können;

8) es ist jede für ionensensitive Elektroden übliche bzw. notwendige Innenableitung verwendbar: Festableitungea z. B. Ag bei Membranen aus Silberhalogeniden, oder Flüssigableitungen, z. B. eine F~ enthahende Lösung, die außerdem Cl - für eine Ag/AgCl-Bezugselektrode enthält,

9) es ist in der Durchflußzelle eine normale handelsübliche Bezugselektrode verwendbar;

10) die Zelle ist sehr leicht durch ihre kritisclen Abmessungen anpaßbar an die verschiedensten Meßprobleme, z. B. kann

11) die Einstellzeit außerordentlich kurz gemacht werden dadurch, daß der »Umströmungskanal« verschieden weit gewählt wird, denn die Einstellung wird durch Konvektion und nicht in erster Linie durch Diffusion erreicht Es wurden z. B. Einstellzeiten von wenigen Sekunden erreicht;

12) das Material, aus dem der Zellblock hergestellt wird, ist frei wählbar. Bei entsprechender, Iwcht durchführbarer Isolierung kann sogar Metall verwendet werden, das gleichzeitig die Funktion einer Abschirmung übernimmt;

13) die Abschirmung der Membran und der entsprechenden Ableitung (fest wie flüssig) kann sehr einfach durch einen Anstrich der Zelle mit Leitmetall oder durch Einsetzen der ganzen Zelle in einen kleinen Metallkasten als Faraday-Käfig erreicht werden;

14) Theruiostatisierung ist sehr e^ach durch Einhängen der Zelle und möglichst eines Teils der Zuführungskapillare möglich,

15) die Art der Umströmung der Membran ist frei wählbar und muß nicht in geteiltem Flüssigkeitsstrom geschehen. Die strömende Lösung kann auch um fast die ganze Zylinderoberfläche der Membran geführt werden;

16) durch Wahl der kritischen Abmessungen sind nur außerordentlich geringe Lösungsdurchsätze nötig (in der Größenordnung von Millilitern pro Minute);

17) die Lebenszeit einer eingesetzten Membran kann erhöht werden durch den Einsatz einer von der Lösung durchflossenen Vorkammer, die das Membranmaterial z. B. in Pulverform enthält Dadurch kann die Lösung vorgesättigt werden;

18) ein Kontakt der Lösung, die weiter verwendet wird, ist wie bei allen Durchflußmeßzellen ausgeschlossen;

19) die Einheit kann sehr klein und außerordentlich handlich hergestellt werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. DurchflußzeUe zur kontinuierlichen Messung von lonenaktiviiäten, bestehend aus einem Zdlenblock, der eine engere Bohrung ab Strömungskanal für das zu messende Medium, sowie mindesten;, eine hierzu im wesentlichen senkrecht angeordnete, breitere Bohrung aufweist, in die eine ionensensitive Membran mit Dichtungsringen mechanisch «ingesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran scheibenförmig ist und derart in diese breitere Bohrung der Zelle eingesetzt ist, daß um diese Membran ein ringförmiger Kanal für das strömende Medium frei bleibt

2. DurchflußzeUe nach Anspruch 1, d?durch gekennzeichnet, daß mindestens zwei breitere Bohrungen vorgesehen sind, wobei in die zweite breitere Bohrung eine Bezugselektrode oder eine weitere Membran eingesetzt ist

3. DurchflußzeUe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden breiteren Bohrungen parallel zueinander angeordnet sind.

4. DurchflußzeUe nach einem der Ansprüche 1 bis

3, dadurch gekennzeichnet, daß die ionensensitive Membran durch Verschraubung in die Bohrung eingesetzt ist.

5. DurchflußzeUe nach einem der Ansprüche 1 bis

4, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungs.kanal ungeteilt im wesentlichen um die Membran herumgeführt und im wesentlichen parallel zur Einfluttrichtung wieder aus dem Zellenblock herausgeführt ist, und daß der Spalt an der Stelle zwischen der Eintrittsstelle in diesen Spalt und der Austrittsstelle durch einen Dichtpfropfen unterbrochen ist.

6. DurchflußzeUe nach einem der Ansprüche 1 bis

5, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Membranen in einer breiteren Bohrung eingesetzt sind.

ten und die Meßfehler groß sind.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist daher eine DurchflußzeUe zur kontinuierlichen Messung von Ionenaktivitäten, weiche die geschilderten Nachteile der bekannten Durchflußzellen nicht aufweist

Dieses Ziel wird mit einer DurchflußzeUe gemäß den Ansprüchen erreicht

Die ionensensitive Membran ist vorzugsweise durch Verschraubung in den Zellenblock eingesetzt, und der

ίο letztere besteht aus Kunststoff. In der Zeichnung sind mögliche Ausführungsformen der Erfindung dargestellt:

Entsprechend der Zeichnung (F i g. 1 2 und 3) besteht

die Zelle aus einem kleinen Kunststoffblock 1, der zwei parallele Bohrungen zur Aufnahme der Membran 2, la

'⁵ mit ihrer Dichtung einerseits und einer handelsüblichen Bezugselektrode 4 andererseits, sowie eine dazu senkrecht geführte engere Bohrung 5 als Strömungskanal besitzt (F i g. 1 b und c). Zwei flexible Dichtungsringe 3 sind zwischen die Zelle bzw. den Schraubteil und eine ganz normale, plättchenförmige Membran 2 von einigen Millimetern Dicke gepreßt, so daß um diese ein enger ringförmiger Spalt 6 wählbarer Weite für die strömende Lösung entsteht Die zylindrische Membranoberfläche dient a'so als ionensensitive Grenzfläche, an die die strömende Lösung angrenzt

Die Membran 2 kann in verschiedener Weise gut und sicher zen'riert werden (zur Sicherstellung eines gleichmäßig weiten Strömungskanals), z. B. durch einen Dorn am Boden der Bohrung, der in eine Vertiefung in

^o der Membran von unten eingreift (nicht eingezeichnet).

F i g. Ib und F i g. 2 zeigen die Membran 2 mit fester

Innenableitung 7a: Fig. la und Fig.2 mit flüssiger

Innenableitung Tb. In F i g. 3 ist eine Ausführungsform

dargestellt, bei der das zu messende Medium ungeteilt um die Membran 2 herumgeführt und im wesentlichen parallel zur Einflußrichtung durch den den Kanal 5a wieder aus dem Zellenblock 1 herausgeführt wird, wobei der Spalt 6 an der Stelle zwischen Kanal 5 und Kanal 5a durch einen Dichtpfropfen 8 unterbrochen ist.

Diese neue DurchflußzeUe hat insbesondere die folgenden Vorteile: