DE834598C - Verfahren und Vorrichtung zur Messung oder Regelung von Ionenkonzentrationen - Google Patents

Description

• Verfahren und Vorrichtung zur Messung oder Regelung von Ionenkonzentrationen Es ist bekannt, für Einzelmessungen, kontinuierliche meßtechnische Überwachung oder Regelung von Ionenkonzentrationen in Flüssigkeiten Elektrodenketten zu benutzen. Eine solche Kette besteht beispielsweise aus einer Glaselektrode und einer Vergleichselektrode, etwa einer Kalomel- oder einer Silberchloridelektrode. Eine andere Elektrodenkette, die sich für viele Messungen als zweckmäßig erwiesen hat, ist die Antimonelektrode, die ebenfalls in Verbindung mit einer Kalomel- oder einer Silberchloridelektrode angewandt wird.
• Es sind Vorrichtungen bekannt, die es ermöglichen, kleine Flüssigkeitsmengen von mehreren Kubikzentimetern laufend mittels einerdieser bekannten Ketten zu messen. Hierbei befindet sich die.6laselektrode oder die Antimonelektrode in einem zylindrischen Behälter, der mit der Vergleichselektrode kommuniziert.
• Der Nachteil solcher Behälter besteht darin, daß bei den normalen Ausführungen der Glaselektroden, etwa der kugelförmigen mit einem Durchmesser von rund 20 mm, immer noch ein verhältnismäßig großes Volumen der zu messenden Flüssigkeit benötigt wird, wodurch bei sehr geringem Zufluß, insbesondere tropfenweisem Zufluß, und bei Änderung der Ionenkonzentration die Einstellung des gesamten, die Elektrode umgebenden Flüssigkeitsvolumens eine sehr beträchtliche Zeit in Anspruch nimmt.
• Es hat sich herausgestellt, daß man diese Nachteile beseitigen und einwandfreie Ergebnisse in kontinuierlichem Verfahren erhalten kann, wenn man zur Messung, kontinuierlichen meßtechnischen Überwachung oder Regelung von Ionenkonzentrationen mittels Elektrodenketten bei geringen, tropfenweise oder stetig zufließendenFlüssigkeitsmengen erfindungsgemäß so verfährt, daß durch Oberflächenkräfte bzw. durch Kapillarwirkung der Teil der Oberfläche einer der Elektroden der Meßkette, der nicht in die abfließende Meßflüssigkeit eintaucht, dauernd von einer Minimalmenge der zu messenden Flüssigkeit bedeckt wird. Bei kontinuierlichem Zufluß wird diese Minimalmenge in kürzester Zeit ersetzt, bei tropfenweisem Zufluß wird die zuletzt festgehaltene Minimalmenge unmittelbar durch den neuen Tropfen weggespült.
• Die Ergebnisse der Messungen können in bekannter Weise registriert und mittels einer Schreibvorrichtung sichtbar gemacht werden.
• Handelt es sich bei den zu messenden kleinen Mengen um solche, bei denen sich noch ein Flüssigkeitsstrahl ausbilden kann, wird das erfindungsgemäße Verfahren bei Verwendung von Glaselektroden so ausgestaltet, daß durch Oberflächenkräfte und die Kapillarwirkung ein dünner Flüssigkeitsfilm auf der meßtechnisch aktiven Stelle der Glasoberfläche gebildet wird, wobei der abfließende Film den elektrisch leitenden Pfad zur Vergleichselektrode herstellt. Unter meßtechnisch aktiver Stelle der Glasoberfläche ist der äußerst dünnwandige Teil der Elektrode zu verstehen, der von verhältnismäßig kleiner Ausdehnung sein kann. Der andere Teil der Glaselektrode besteht aus bedeutend starkwandigerem Glas und bildet einen verhältnismäßig festen Körper, der zum Einbau der Elektrode und zur elektrischen Ableitung aus dem Innern des Elektrodenkörpers dient.
• Weiterhin kann man das neue Verfahren bei aussetzendem oder tropfendem Zufluß so durchführen, daß über einen längeren Zeitabschnitt ein Tropfen oder eine Minimalmenge zurückgehalten und gegebenenfalls durch einen neuen Tropfen ersetzt wird.
• Zur Durchführung des neuen Verfahrens benutzt man eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Glaselektrode aus der abfließenden Flüssigkeit nur so weit herausragt, daß ein ununterbrochener elektrisch leitender Pfad zwischen der meßtechnisch aktiven Stelle der Glaselektrode und der Vergleichselektrode gewährleistet ist.
• Zweckmäßig kann man die Vorrichtung derart ausbilden, daß der zu messende Tropfen auf dem aktiven Teil der Glaselektrode durch einen in geringem Abstand gegenüber dieser Fläche angebrachten Körper, der beispielsweise stab- oder ringförmig ausgebildet ist, bis zum Einsetzen des neuen Meßvorgangs zurückgehalten wird. Dabei kann, beispielsweise bei Antimon-Kalomel-Ketten, der Abstand der beiden Elektroden derart bemessen sein, daß die Kaplllarwirkung gerade den zu untersuchenden Tropfen bis zum Einsetzen eines neuen Tropfens festhält.
• In den Abbildungen sind Vorrichtungen zur beispielsweisen Durchführung des neuen Verfahrens gezeigt.
• In Abb. 1 ist eine kugelförmige Glaselektrode 1 gezeigt, die normalerweise in einen Becher oder zylindrischen Behälter 2 hineinragt, jetzt aber umgekehrt angeordnet ist, so daß der meßtechnisch aktive Teil der Glaselektrode aus dem Flüssigkeitsspiegel, der von der abfließenden Flüssigkeit gebildet wird, herausragt.
• Der auf den meßtechnisch aktiven Teil der Glaselektrode auftreffende Flüssigkeitsstrahl 3 bildet durch Oberflächenkräfte einen geschlossenen Film 4, der mit der abfließenden Flüssigkeit einen zusammenhängenden leitenden elektrischen Pfad 5 zur Vergleichselektrode 6 herstellt.
• Abb. 2 zeigt Teile einer Nleßapparatur. Hier sind die Antimonelektrode 7 und der Tonstift 8 oder die Fritte der Vergleichselektrode 9 so angeordnet, daß die Kapillarwirkung so lange den Flüssigkeitstropfen 10 festhält, bis der neue Tropfen ihn ersetzt. Diese Kette ist in üblicher Weise durch die Klemmen II und I2 mit einem geeigneten elektrischen Anzeige-, Schreib-oder Regelgerät verbunden.
• In Abb. 3 ist eine Vorrichtung gezeigt, bei der die Meßelektrode eine Glaselektrode ist. Der Glaselektrode 13 gegenüber ist ein stabförmiger Körper 14 angeordnet, der ebenfalls einen Flüssigkeitstropfen 15 der zu messenden Flüssigkeit so lange zurückhält, bis ein neuer Tropfen iileßflüssigkeit von der Tropfvorrichtung I6 ihn ersetzt. Auf diese Weise ist eine kontinuierliche Messung möglich, und zwar mit einem Volumen, das nur einen Bruchteil eines Kubikzentimeters darstellt.
• An Stelle der kugelförmigen Glaselektrode kann selbstverständlich auch eine zylindrische Elektrode benutzt werden, die nur einen kleinen Abschluß besitzt, der aus einer dünnen Glasmembran besteht.
• Ebenfalls kann an Stelle des stabförmigen Körpers 14 ein anders ausgebildeter Körper, beispielsweise ein ringförmiger Körper, benutzt werden, in den der Tropfen hineinfällt und der diesen Tropfen auf der Oberfläche der Glaselektrode so lange zurückhält, bis durch den Ring ein weiterer Tropfen der zu messenden Flüssigkeit fällt, der den ursprünglichen dann ersetzt.

Claims (7)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur Messung, kontinuierlichen meßtechnischen Überwachung oder Regelung von Ionenkonzentrationen mittels Elektrodenketten bei geringen, tropfenweise oder stetig zufließenden Flüssigkeitsmengen, dadurch gekennzeichnet, daß durch Oberflächenkräfte bzw. durch Kapillar wirkung der Teil der Oberfläche einer der Elektroden der Meßkette, der nicht in die abfließende Meßflüssigkeit eintaucht, dauernd von einer Minimalmenge der zu messenden Flüssigkeit bedeckt wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch I bei Verwendung von Glaselektroden, dadurch gekennzeichnet, daß der zu messende Fliissigkeitsstrahl einen Film auf der meßtechnisch aktiven Stelle der Glasoberfläche bildet und der abfließende Film den elektrisch leitenden Pfad zur Vergleichselektrode herstellt.
3. 3. Verfahren nach Anspruch I bei aussetzendem oder tropfendem Zufluß, dadurch gekennzeichnet, daß über einen längeren Zeitabschnitt ein Tropfen oder eine Minimalmenge zurückgehalten und gegebenenfalls durch einen neuen Tropfen ersetzt wird.
4. 4. Verfahren nach Anspruch I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß durch Kapillarwirkung zwischen dem meßtechnisch aktiven Teil der Meßelektrode und der Vergleichselektrode ein kontinuierlich elektrisch leitender Pfad hergestellt wird.
5. 5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Glaselektrode aus der abfließenden Flüssigkeit nur so weit herausragt, daß ein ununterbrochener elektrisch leitender Pfad zwischen der meßtechnisch aktiven Stelle der Glaselektrode und der Vergleichselektrode gewährleistet ist.
6. 6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zu messende Tropfen auf dem aktiven Teil der Glaselektrode durch einen in geringem Abstand gegenüber dieser Fläche angebrachten Körper, der beispielsweise stab- oder ringförmig ausgebildet ist, bis zum Einsetzen des neuen Meßvorgangs zurückgehalten wird.
7. 7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 3 bei beliebigen Elektrodenketten, beispielsweise Antimon-Kalomel-Ketten, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der beiden Elektroden derart bemessen ist, daß die Kapillarwirkung gerade den zu untersuchenden Tropfen bis zum Einsetzen eines neuen Tropfens festhält.