HU194406B

HU194406B - Gas-electrode for measuring the oxigen concentration as well as acid and base anhydride concentration of gases, vapours and aqueous solutions

Info

Publication number: HU194406B
Application number: HU137284A
Authority: HU
Inventors: Peter Princz; Endre Szirmai; Szilard Kovacs
Original assignee: Vizgazdalkodasi Tudomanyos Kut
Priority date: 1984-04-09
Filing date: 1984-04-09
Publication date: 1988-01-28
Also published as: HUT37508A

Abstract

A találmány gázelektród gázok, gőzök és vizes oldatok sav- és bázisanhidrid, valamint oxigén koncentrációjának mérésére. A gázelektródnak a mérendő közeg be- és kivezetésére szolgáló csőcsonkokkal (3 és 3’), a mérendő közeg átáramoltatására szolgáló csatornával (2) ellátott mérőcellája (1) van, a pH-elektród (4), illetve az amperometriás oxigén érzékelő körül legalább a referencia-elemig (10) a töltőoldat elhelyezésére szolgáló alsó- és felső tárolótér (7 és 9) van kialakítva, a mérőcella (1) és a pH-elektród, illetve az amperometriás oxigén érzékelő közé a töltőoldat kifolyását megakadályozó tömítőgyűrű (11) van behelyezve, a mérőcellához (1) változtatható légteret eredményező állítható sapka (6) van csatlakoztatva.The present invention relates to gas electrode gases, vapors and aqueous solutions acid and base anhydride and oxygen concentration measure. The gas electrode is the medium to be measured (3 and 3) 3 '), with a channel to flow the medium to be measured (2) has a measuring cell (1) with a pH electrode (4) or around the amperometric oxygen sensor at least to the reference element (10) for positioning the filling solution The bottom and top storage compartments (7 and 9) are provided formed by the measuring cell (1) and the pH electrode, respectively the outflow of the filling solution between the amperometric oxygen sensor a sealing ring (11) is prevented, a variable airspace for the measuring cell (1) an adjustable cap (6) resulting from the operation is attached.

Description

A találmány tárgya gőzök, gázok és vizes oldatok sav- és bázisanhidrid, valamint oxigén koncentrációjának mérésére szolgáló gázelektród. Ez a gázelektród referencia-elemmel rendelkező pH elektióddaí, vagy amperometriás oxigén érzékelővel, azokhoz csatlakoztatott mérőüveggel, a mérendő közeg (gázok, gőzök és vizes oldatok) be- és kivezetésére szolgáló nyílással, és a toltőoldat, ill. a mérendő közeg tárolására szolgáló térrel rendelkező mérőcellával van ellátva.FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a gas electrode for measuring the concentration of acid and base anhydride and oxygen in vapors, gases and aqueous solutions. This gas electrode has a pH electrode with a reference element or an amperometric oxygen sensor, a measuring bottle connected thereto, an opening for the inlet and outlet of the medium to be measured (gases, vapors and aqueous solutions) and a quench solution or solution. a measuring cell with a space for storing the medium to be measured.

A gázelektród fő alkalmazási területe a víz és gázanalitika. Lehetővé teszi az ammónia, kéndioxid, kénhidrogén, illékony aminok, az oxigén koncentráció stb. gyors, folyamatos vagy szakaszos meghatározását.The main field of application of the gas electrode is water and gas analysis. It allows the concentration of ammonia, sulfur dioxide, hydrogen sulfide, volatile amines, oxygen concentration, etc. fast, continuous or intermittent definition.

Gázok, gőzök és vizes oldataik gázérzékeny elektród érzékelővel történő meghatározása megoldott feladat. Az illékony sav és bázisanhidridek vizes oldatokban abszorbeálódva megváltoztatják azok pH-ját és ez a változás az oldattal érintkező pH-elektródon elektródpotenciál változást hoz létre.The determination of gases, vapors and their aqueous solutions by a gas-sensitive electrode sensor is a solved task. Volatile acid and base anhydrides, when absorbed in aqueous solutions, change their pH and this changes the electrode potential at the pH electrode in contact with the solution.

Az ezideig kidolgozott és kereskedelmi forgalomban is kapható berendezések a ph-elekíróddal érintkező ún. „töltőoldatot” speciális gázáteresztő membránnal választják el a mérendő közegtől. A mérendő gázkomponens először átdiffundál a membránon, majd oldódik a töltőoldatban és megváltoztatja ennek pH-ját. A töltőoldattal érintkező pH-elektród ezt a változást méri.The equipment developed so far and commercially available is the so-called ph-electrode contact. The "filling solution" is separated from the medium to be measured by a special gas-permeable membrane. The gas component to be measured first diffuses through the membrane, then dissolves in the fill solution and changes its pH. The pH electrode in contact with the charge solution measures this change.

Hasonló a helyzet az oxigén elektród esetében is, azzal a különbséggel, hogy a membránon átdiffundáló oxigén gáz a külső feszültséggel polarizált általában nemesfém elektródrendszer katódján redukálódik. A redukció következtében - a két elektród között — kialakuló elektronvándorlás által létrejövő áram erőssége arányos az oxigén koncentrációjával.The same is true for the oxygen electrode, except that the oxygen gas that diffuses through the membrane is reduced at the cathode of the generally noble metal electrode system polarized by external voltage. The current generated by the electron migration between the two electrodes due to the reduction is proportional to the oxygen concentration.

A gázérzékelő berendezések gyenge pontja a gázáteresztő membrán. A membrán a lassú diffúziós anyagtranszport miatt jelentősen megnöveli az elektród válaszidejét. Hátrányos tulajdonsága a membránoknak az is, hogy pórusaik a használat során lassan eltömődnek, ami a válaszidő további meghosszabbodásával jár. A membránokon bevonatot képező anyagot tartalmazó míntaoldatok (pl. az olajjal szennyezett vizek) egyáltalán nem mérhetők. Az ilyen elektród megbízható működése a membrán gyakori cseréjét és ezzel együtt az elektród gyakori kalibrálását teszi szükségessé.A weak point of gas detection equipment is the gas permeable membrane. The membrane significantly increases the response time of the electrode due to its slow diffusion transport. Another disadvantage of membranes is that their pores become blocked slowly during use, which further increases the response time. Sample solutions containing membrane coating material (eg, water contaminated with oil) cannot be measured at all. The reliable operation of such an electrode requires frequent replacement of the diaphragm and frequent calibration of the electrode.

A találmány célja olyan megoldás biztosítása, amely jelentősen lerövidíti a válaszidőt, és hosszú idejű, csekély karbantartást igénylő, megbízható működést tesz lehetővé.It is an object of the present invention to provide a solution that significantly shortens the response time and enables long-term, low-maintenance, reliable operation.

A találmány alapja az a felismerés, hogy a fenti célkitűzést teljesíthetjük, ha a membránt elhagyjuk és függőleges vagy a függőleges és vízszintes pozíció közötti helyzetben az érzékelő fejével felfelé elhelyezett pH-elektród, vagy amperometriás oxidén érzékelő körül zárt térben áramoltatjuk a mérendő közeget úgy, hogy az elektród felett kialakított töltőoldat film és a mérendő közeg csak gáztéren át érintkezzen. A válaszidőt a gáztér (légrés) változtatásával szabályozhatjuk.The present invention is based on the discovery that the above object can be achieved by leaving the membrane and circulating the medium to be measured in a closed space around the pH electrode or the amperometric oxide sensor with the sensor head upright or vertically and horizontally the charge solution formed above the electrode and the medium to be measured should only contact the gas space. The response time can be controlled by changing the gas space (air gap).

A találmány szerinti gázelektród lényege, hogy a mérendő közeg be- és kivezetésére szolgáló csőcsonkokkal, a mérendő közeg befogadására alkalmas térrel, valamint a mérendő közeg átáramoltatására szolgáló csatornával ellátott mérőcellája van. A mérőcellában elhelyezett pH-elektród, illetve amperometriás oxigén érzékelő végén van elhelyezve a mérőüveg, a mérőüveg felett és a pH-elektród, illetve az amperometriás oxigén érzékelő körül legalább a referenciaelemig elhelyezkedő, a töltőoldat tárolására szolgáló alsó- és felső tárolótér van kialakítva. A mérőcella és a pH-elektród, illetve az amperometriás oxigén érzékelő közé a töltőoldat kifolyását megakadályozó tömítőgyűrű van elhelyezve. A mérő cellához változtatható légteret eredményező, állítható sapka van csatlakoztatva.The essence of the gas electrode according to the invention is that it has a measuring cell with a pipe connection for inlet and outlet of the medium to be measured, a space for receiving the medium to be measured and a channel for passing the medium to be measured. At the end of the pH electrode or amperometric oxygen sensor located in the measuring cell, a bottom and top storage space for storing the filling solution is provided above the measuring glass, above the measuring glass and around the pH electrode or the amperometric oxygen sensor at least to the reference element. Between the measuring cell and the pH electrode and the amperometric oxygen sensor there is a sealing ring preventing the filling solution from leaking. An adjustable cap is attached to the measuring cell for variable airspace.

Egy további kiviteli alakjában a mérőcellában pH-elektród, vagy amperometriás oxigén érzékelő függőlegesen a lapos mérőüveggel felfelé van elhelyezve, olymódon, hogy a pH-elektród, vagy az amperometriás oxigén érzékelő a mérőcella közepén helyezkedik el és felette - előnyösen 1—10 mm magasságig - töltőoldat részére kiképzett tárolótér van.In a further embodiment, the pH electrode or amperometric oxygen sensor is positioned vertically upwardly in the measuring cell with the flat measuring glass so that the pH electrode or amperometric oxygen sensor is located in the center of the measuring cell and preferably at a height of 1-10 mm. there is a trained storage space for the filling solution.

Egy másik lehetséges kiviteli alakjában apH-elektród, vagy az amperometriás oxigén érzékelő a mérőcellában a vízszintes és a függőleges pozíció közötti szögtartomány bármelyikében van elhelyezve.In another embodiment, the pH electrode, or amperometric oxygen sensor, is positioned within the measuring cell at any angle between the horizontal and vertical positions.

A találmányt egy kiviteli példa kapcsán rajzok alapján ismertetjük közelebbről. A mellékelt rajzokon az.The invention will now be described in more detail with reference to the drawings. The attached drawings show.

1. ábra a 2. ábrán bejelölt I-I egyenes mentén felvett metszet, aFigure 1 is a sectional view taken along line I-I in Figure 2, a

2. ábra a találmány szerinti gázelektród egy lehetséges kiviteli alakjának vázlatos hosszmetszete.Figure 2 is a schematic longitudinal sectional view of an embodiment of a gas electrode according to the invention.

A példaként bemutatott kiviteli alaknak - mint az 1. és 2. ábrán látszik — a mérendő közeg be- és kivezetésére szolgáló 3 és 3’ csőcsonkokkal, a mérendő közeg befogadására alkalmas 8 térrel, a mérendő közeg átáramoltatására szolgáló 2 csatornával ellátott 1 mérőcellája van. Az 1 mérőcellában 4 pH-elektród függőlegesen, 5 mérőüvegével felfelé van elhelyezve, az 5 mérőüveg felett öt mm magasságtól 10 referencia-elemig a 4 pH-elektród közül a töltőoldat befogadására szolgáló alsó- és felső 7 és 9 tárolótér van kialakítva. Az 1 mérőcella és a 4 pH-eíektród közé a töltőoldat kifolyását megakadályozó 11 tömítőgyűrű van elhelyezve. Az 1 mérőcellához változtatható légteret eredményező állítható 6 sapka van csatlakoztatva.As shown in Figures 1 and 2, the exemplary embodiment has a measuring cell 1 provided with inlet and outlet ports 3 and 3 'for receiving the medium to be measured, a space 8 for receiving the medium to be measured and a channel 2 for passing the medium to be measured. In the measuring cell 1, the pH electrode 4 is positioned vertically with the measuring glass 5 upwardly, the lower and upper storage areas 7 and 9 for receiving the filling solution from the pH electrode 4 between the height of 5 mm and the reference element 10. Between the measuring cell 1 and the pH electrode 4, a sealing ring 11 is provided to prevent leakage of the filling solution. An adjustable cap 6 is connected to the measuring cell 1 for variable air space.

A találmány szerinti gázelektród működése - folyadékban oldott gázok mérése esetén - a következő:The operation of the gas electrode according to the invention, when measuring gases dissolved in a liquid, is as follows:

Az 1 mérőcellát 6 sapka nélkül ráhúzzuk a 4 pH-elektród 5 mérőüveg felőli részére, majd a nyitott 4 mérőcellán át 4 pH-elektród 5 mérőüvegére alsó és felső 7 és 9 tárolótérben annyit cseppentünk az adott komponens méréséhez szükséges töltőoldatból, hogy az a teljes felületet lefedje, illetve az 5 mérőüveg és a 10 referencia-elem közti teret kitöltse. (A töltőoldat a 7 tárolótérből történő lefolyását all tömítőgyűrű akadályozza meg.) Ezután 6 sapkát ráhelyezzük az 1 mérőcellára és a 6 sapka fel·, illetve lefelé történő mozgatásával beállítjuk az 1 mérőcellában lévő gáztér nagyságát, illetve a 1 mérőcella válaszidejét, Megkezdjük a 8 mérendő közeg áramoltatását az 1 mérőcellának erre a célra kiképzett 2 csatornájában 3 csőcsonkokon keresztül. A 4 pH-elektród által felvett potenciálértéket, illetve áramerősséget - ami 8 mérendő gázkomponens koncentrációjának logaritmusával arányos - a beállított válaszidőtől függően (0,1-10,0 perel az egyensúlyi érték beállítása után olvassuk le a 4^,pH-elektródhoz csatlakoztatott nagy bemeneti ellenállású mV-mérőn, vagy ampermérőn.The measuring cell 1 is pulled onto the measuring glass face 5 of the pH electrode 4 without the cap 6, and through the open measuring cell 4, the filling surface required for measuring the given component is dripped onto the measuring glass 5 of the pH electrode 4. cover or fill the space between the measuring glass 5 and the reference element 10. (The filling solution is prevented from leaking from the storage compartment 7.) Then a cap 6 is placed on the measuring cell 1 and by moving the cap 6 upwards and downwards, the gas space in the measuring cell 1 and the response time of the measuring cell 1 are adjusted. flow of fluid through the specially designed channel 2 of the measuring cell 1 through pipe ports 3. Potential value recorded by the four pH electrode or current - which is proportional to eight measured gas component concentration of the logarithm - depending on the set response time (0.1 to 10.0 Sue after adjustment of the equilibrium value is read off the ^4-connected pH electrode high input resistance mV meter or ammeter.

A találmány szerinti gázelektród előnye, hogy a szennyeződésre rendkívül érzékeny gázáteresztő membránt nem tartalmaz. Ennek következtében sze-21The gas electrode according to the invention has the advantage that it does not contain a highly impermeable gas-permeable membrane. As a result, Mon-21

194.406 relése egyszerű, karbantartás igénye minimális, lehetővé teszi olajos szennyvizek vizsgálatát is és válaszideje szabályozható.The 194,406 relay is simple, requires minimal maintenance, allows for the analysis of oily wastewater and has an adjustable response time.

Claims

PATENT CLAIMS

1. A gas electrode for measuring the concentration of acid, base anhydride, and oxygen in gases, vapors and aqueous solutions with a pH electrode having a gas electrode reference element or an amperometric oxygen sensor, a measuring glass connected thereto, a measuring cell a filling solution reservoir, characterized in that it has a measuring cell (1 and 3 ') for receiving and discharging the medium to be measured, a space (8) for receiving the medium to be measured, * ® a channel (1) for passing the medium to be measured. ), a lower and upper storage space (7 and 9) for accommodating the filling solution is formed around the pH electrode (4) and the amperometric oxygen sensor, at least up to the reference element (10), the measuring cell (1) and the pH between the electrode and the amperometric oxygen sensor the fill solution is out A sealing ring (11) is provided to prevent flow, and an adjustable cap (6) is provided connected to the measuring cell (1) for variable air space.

Gas electrode according to claim T, characterized in that in the measuring cell (1) the pH electrode (4) or the amperometric oxygen sensor is positioned vertically with the measuring glass (5) so that the pH electrode (4) ) or located in the center of the ammetric oxygen sensor and above it is an upper storage space (9) for a filling solution, preferably up to a height of 1 to 10 mm.

Gas electrode according to claim 1, characterized in that the pH electrode (4) or the amperometric oxygen sensor is located in the measuring cell (1) at any angle between the horizontal and vertical positions.