DE3049029A1 - Elektrochemische zelle zum nachweis von phosphorsaeureestern in der atmospaehre - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft eine elektrochemische Zelle zum Nach-
• weis von Phosphorsäureestern in der Atmosphäre, mit zwei Silberelektroden und einem immobilisierten alkalischen Elektrolyten, dem ein Oxim in der Umgebung einer Elektrode zugegeben ist, wobei dafür gesorgt ist, daß eine Diffusion des Oxims und der Reaktionsprodukte mit dem nachzuweisenden toxischen Luftbestandteil zur anderen Elektrode gehemmt ist, und der in einem Schließungskreis der Elektrode fließende Strom als Maß für die Konzentration der toxischen Luftbestandteile gemessen wird, nach Patent ,....... (Patentanmeldung P 27 33 781).
• Sie stellt sich die Aufgabe eine derartige Zelle so auszubilden daß sie hinsichtlich nachzuweisender toxischer Substanzen umfassender anwendbar und weniger empfindlich gegenüber störenden Bestandteilen in der Umgebungsluft ist als die im Hauptpatent beschriebene Zelle. Außerdem soll eine Einstellmöglichkeit zur Eliminierung von Störsignalen bestehtn, die durch andere in der Umgebungsluft enthaltene, elektrochemisch wirksame Stoffe dann entstehen, wenn deren Wirkungszonen an den beiden Elektron unterschiedlich sind, was im allgemeinen auch durch sehr sorgfältige Herstellung der Zellen nicht vermieden werden kann.
• In der US-PS 39 72 783 ist dargelegt, daß von den Phosphorsäureestern des G-Typs und des V-Typs die letzteren erst nach Umwandlung in solche des entsprechenden G-Typs, mit der Oxim-Reaktion nachgewiesen werden können. Für diese Umwandlung wird vorgeschlagen in die Gaszuleitung der Zelle ein mit AgN03 und KF imprägnierte Filtereinrichtung einzuschalten, die ihrerseits die Phosphorsäureester des G-Typs nicht beeinflußt. Bei der erfindungsgemäß ausgebildeten Zelle wird durch eine besonders einfache Maßnahme die erforderliche Umwandlung bewerkstelligt. Diese Maßnahme und andere erfindungsgemäße Maßnahmen und Mittel zur Ausbildung der Zelle in dem erwähnten Sinne sind in den Patentansprüchen zusammengefaßt.
• Im folgenden wird die Zelle anhand der Zeichnung, die in schematischer Darstellung ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel zeigt, näher beschrieben.
• In der Zeichnung zeigt Figur 1 einen senkrechten Schnitt durch die Zelle, Figur 2 in starker Vergrößerung einen Schnitt durch die Membranstruktur der Zelle, Figur 3 eine Draufsicht auf die Trägermembran mit den Elektroden und Figur 4 die elektrische Meßschaltung der Zelle.
• Wie aus Figur 1 ersichtlich ist für die Zelle ein topfförmiges Gehäuse 1 vorgesehen, das vorzugsweise aus einem chemisch widerstandsfähigen Kunststoff besteht. Dieses Gehäuse ist durch eine Membranstruktur 2 verschlossen. Im Gehäuse befindet sich eine feuchtigkeitsspeichernde Substanz 3 von alkalischer Beschaffenheit. Als geeignete Substanz erwies sich z. B. eine Pufferlösung aus NaHCO3 + NaOH, mit einem pH-Wert vorn 10 bis 11.
• Die in Figur 2 im Schnitt gezeigte Membranstruktur 2 baut sich auf eine saure Ionenaustauschmembran 4 auf. Durch Behandlung der Oberfläche mit einer Lösung einer polymeren Aminverbindung weist ihre Oberfläche eine Schicht 5 mit alkalisch reagierenden Amingruppen auf. Darin eingebettet sind kammartig ineinandergreifende Elektroden 6, 7, 8 in Gestalt von Silberleiterbahnen. Die Einbettung geschieht bei entsprechender Wärmeeinwirkung. Figur 3 zeigt die kammartige Anordnung der Elektroden auf ihrer, aus der Ionenaustauschmembran 4 und def-Schicht 5 bestehenden Trägermembran 9. Die Anschlußleitungen der Elektroden sind mit A, B und C bezeichnet. Eine besonders vorteilhafte Elektrodenanordnung mit großer Elektrodenfläche ergibt sich, wenn jede Elektrode dieser kammartigen Anordnung'noch gewunden ist.
• In unmittelbar Umgebung 10 der Elektrode 8 ist auf der Oberfläche der Trägermembran 9 Oxim durch chemische Bindung verankert. Das Oxim kann durch die Verankerung nicht, bzw.
• zeitlich nur sehr verzögert zu den anderen Elektroden gelangen, was, wie im Hauptpatent-beschrieben, für die Funktion der Zelle ausschlaggebend ist. Die Funktion der Zelle wird nicht beeinträchtigt, wenn sich entsprechend auch in unmittelbarer Nähe der Elektrode B auf der Oberfläche der Trägermembran Oxim befindet. Auf die Trägermembran mit den Elektroden ist eine Silikongummischicht 11 von 10 bis 100,um Dicke und auf diese eine 5 bis 50um dicke Silberfluoridschicht 12 aufgebracht.
• In der Umgebungsluft enthaltene, mit der Zelle nachzuweisende Phosphorsäureester , gelangen durch die Silberfluoridschicht und die Silikongummischicht zu den Elektroden, wobei Phosphorsäureester des V-Typs durch das Silberfluorid in solche des G-Typs umgewandelt werden.
• Unter dem Einfluß des Oxims werden im alkalischen Elektrolyten CN-Ionen freigesetzt. Diese reagieren mit an der Elektrode 8 vorhandenen Ag-Ionen zu wenig dissoziierten Komplexionen.
• Das Gleichgewicht der Silberionenkonzentration zwischen der Elektrode 8 und den anderen Elektroden wird dadurch verändert und es resultiert eine Nernst-Spannung.
• Gemäß dem Schaltbild der Figur 3 wird die Nernst-Spannung zwischen den Elektroden 6 und 8 über die Anschlußleitungen A und C dieser Elektroden einem Potentiometer 13 zugeführt. Der lurch das Potentiometer fließende Strom ist ein Maß für die n der Umgebungsluft vorhandene Konzentration an Phosphorsäureestern. Die Anzeige der Konzentration erfolgt unter Einschaltung eines Verstärkers 14 mit einem Meßinstrument 15.
• Durch Einstellen des Potentiometerabgriffs 16, der an die Anschlußleitung B der Elektrode angeschlossen ist, lässt sich die eingangs erwahnte Elimination von Störsitgalen durchführen.
• Die dünne Silberfluoridschicht erfüllt außer der Aufgabe V-Stoffe in G-Stoffe umzuwandeln eine weitere Aufgabe. Sie bind weitgehend alle gasförmigen Substanzen, die an den Elektroden Störsignale hervorrufen könnten. Bei der dünnen Silikongummischicht wird das bekannte Verhalten dieses Stoffs ausgenutzt, bevorzugt organische, im Gegensatz zu anorganischen Stoffen, durchwandern zu lassen. Sie wird zudem als Kleber für die Silberfluoridsicht eingesetzt, Der Verbund Silberfluoridschicht und Silikongummischicht lässt somit vorzugsweise Organo-Phosphorsäureverbindungen aus der Umgebungsluft an die darunter befindliche Elektrode gelangen, die erst dort durch Reaktion mit dem Oxim CN-Ionen freisetzen und den Meßeffekt auslösen.
• Sofern nur Phosphorsäureester des G-Typs nachzuweisen sind, die Abgleichmöglichkeit der Zelle mit Hilfe der dritten Elektrode und dem Potentiometerabgriff aber gegeben sein soll, entfällt die mit Silberfluorid bedeckte Silikongummischicht.
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Claims (5)

1. Elektr.o.chemi.sche.Zelle.zum Nachweis von Phosphorsäureestern in der Atmosphäre Patentansprüche: Elektrochemische Zelle zum Nachweis von Phosphorsäureestern in der Atmosphäre, mit zwei Silberelektroden und einem immobilisierten alkalischen Elektrolyten, dem ein Oxim in der Umgebung einer Elektrode zugegeben ist, wobei dafür gesorgt ist, daß eine Diffusion des Oxims und der Reaktionsprodukte mit dem nachzuweisenden toxischen Luftbestandteil zur anderen Elektrode gehemmt ist, und der in einem Schließung.

   kreis der Elektroden fließende Strom als Maß für die Konzentration der toxischen Luftbestandteile gemessen wird, nach Patent ....... (Patentanmeldung P 27 33 781), dadurch gekennzeichnet, daß als Elektrolyt eine Ionenaustauschmembran (4) mit alkalischen Gruppen (5) an der Oberfläche als Trägermembran (9) für die Silberelektroden (6, 8) vorgesehen ist, die in Form von ineinandergreifenden Silber-Leitebahnen darin eine bettet sind, daß das Oxim in unmittelbarer Umgebung (10) einer Elektrode (8) in der Oberflächenschicht durch chemische Bindung verankert ist und daß die Trägermembran ein becherförmiges Gehäuse (1) verschließt in dem eine feuchtigkeitsspeichernde alkalische Substanz (3) untergebracht ist.
2. 2. Elektrochemische Zelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß auf die Trägermembran (9) eine mit einer Schicht Silberfluorid (12) bedeckte Silikongummischicht (11) aufgebracht ist.
3. 3. Elektrochemische Zelle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in die Trägermembran eine dritte Silberelektrode in Form einer Silber-Leiterbahn (7) eingebettet ist'und diese Elektrode an den variablen Abgriff (16) eines die beiden andere Elektroden verbindenden Potentiometers (13) angeschlossen ist.
4. 4. Elektrochemische Zelle nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet daß in die Trägermembran zusätzlich Oxim in unmittelbarer Umgebung der dritten Elektrode eingebracht ist.
5. 5. Elektrochemische Zelle nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden gewunden und von möglichst gleicher Länge sind.