JP6554272B2 - 水素イオン選択性電極、pH測定方法及び感応膜 - Google Patents
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Description
一般に、水素イオン選択性電極と参照電極とが対になったものをpHセンサあるいはpH電極、水素イオン電極などと呼ぶことが多い。本明細書では、水素イオン選択性電極と参照電極とが対になったものをpH電極と表記する。
図1に示した構成を有する水素イオン選択性電極を作製した。
応答電位Eの測定は、参照電極として、多孔質フッ素樹脂を液絡部に使用し飽和塩化カリウム水溶液を内部液に用いた銀−塩化銀電極(東亜ディーケーケー製、ELCP型電極)を用い、直流電位差計としてイオンメータ(東亜ディーケーケー製、IM−55G)を用い、恒温槽により水温を25℃として行った。
作製した水素イオン選択性電極を用いて、フッ化水素酸を有する溶液のpHを測定することによって試験を行った。試験に用いる試料溶液として、フッ化水素酸と塩酸を混合してpH 0.5〜4の範囲にある異なる複数の溶液をそれぞれ調製した。溶液の調製に際し、混合するフッ化水素酸及び塩酸の量から計算によってpH値を求めた。作製した水素イオン選択性電極と参照電極とをpH 4.0の試料溶液から順次浸漬させ、応答電位Eを測定し記録した。試験終了後は、pH 0.5の試料溶液に浸漬させたまま、次の測定時期が来るまで放置した。
作製した水素イオン選択性電極について、フッ化水素酸を含む溶液での試験とは独立して、フッ化水素酸を含まない溶液を用いてpH応答範囲の確認を行った。pH応答範囲の確認では、10mM トリスヒドロキシメチルアミノメタン(Tris(hydroxymethyl)aminomethane、略号Tris)+10mM NaOH溶液を準備し、作製した水素イオン選択性電極と参照電極を浸漬させ、塩酸を適宜添加しながら応答電位の推移を記録した。溶液のpHは、別途、市販のpHガラス電極を用い測定した。
アニオン排除剤の種類による水素イオン選択性電極の特性の違いを調べるために、水素イオン選択性分子としてイソニコチン酸オクタデシル(Octadecyl isonicotinate)(シグマアルドリッチ社製・商品名Hydrogen ionophore IV、略号Ionophore IV)を用い、アニオン排除剤として、テトラキス[3,5−ビス(トリフルオロメチル)フェニル]ホウ酸カリウム(Potassium tetrakis[3,5-bis(trifluoromethyl)phenyl]borate)(シグマアルドリッチ社製、略号TFPB)、テトラキス[3,5−ビス(1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ−2−メトキシ−2−プロピル)フェニル]ホウ酸ナトリウム三水和物(Sodium tetrakis[3,5-bis(1,1,1,3,3,3-hexafluoro-2-methoxy-2-propyl)phenyl]borate trihydrate)(シグマアルドリッチ社製、略号HFPB)、テトラキス(4−クロロフェニル)ホウ酸カリウム(Potassium tetrakis(4-chlorophenyl)borate)(シグマアルドリッチ社製、略号TCPB)、及び、テトラフェニルホウ酸カリウム(Potassium tetraphenylborate)(シグマアルドリッチ社製、略号TPB)のいずれかを用い、可塑剤として2−ニトロフェニルオクチルエーテル(2-Nitrophenyl octyl ether、略号NPOE)を用いた感応膜をそれぞれ作成し、水素イオン選択性電極を作製した。
比較のため、特許文献1に記載された水素イオン選択性電極について、フッ化水素酸を含む溶液に浸漬した後の特性の変化を調べた。
水素イオン選択性分子として4−ノナデシルピリジン(4-Nonadecylpyridine)(シグマアルドリッチ製・商品名Hydrogen ionophore II、略号Ionophore II)を、アニオン排除剤としてTFPB、可塑剤としてNPOEを用いた水素イオン選択性電極を作製した。
感応膜に含まれる可塑剤の種類の影響を調べるため、水素イオン選択性分子としてIonophore IVを用い、アニオン排除剤としてTFPBを用い、可塑剤としてNPOE、BBPA、DOS及びTEHPのいずれかを用いた水素イオン選択性電極をそれぞれ作製した。
フッ化水素酸溶液測定用として市販されているガラス電極(東亜ディーケーケー製・型式ELP−040)について、フッ化水素酸を1000mg/L含む溶液におけるpHに対する応答電位Eの挙動を求めた。その結果、pH 1〜4の強酸性領域においてpHが1異なるごとに−59mV前後のネルンスト勾配が得られた。
2 参照電極
10 直流電位差計
20 溶液
31,41 内部電極
32,42 内部液
33,43 外筒
34 感応膜
35 導電体
36 リード線
44 液絡部
Claims (17)
- アミン系の水素イオン選択性分子と、
下記式(1)で示されるアニオン排除剤と、
を含む感応膜を有し、フッ化水素酸を含む溶液のpHを測定するために用いる水素イオン選択性電極;
- 前記置換基R6は、少なくとも1個のトリフルオロメチル基を有する置換基である、請求項2に記載の水素イオン選択性電極。
- 前記置換基R6は、−CF3または−C(CF3)2OCH3である、請求項2に記載の水素イオン選択性電極。
- 前記アミン系の水素イオン選択性分子は、ピリジン誘導体を含む水素イオン選択性分子である、請求項1乃至4のいずれか1項に記載の水素イオン選択性電極。
- フッ化水素酸を含む溶液に、水素イオン選択性電極及び参照電極を浸漬し、前記水素イオン選択性電極と前記参照電極との間に発生する応答電位を測定して前記溶液のpHを測定する方法において、
アミン系の水素イオン選択性分子と、下記式(3)で示されるアニオン排除剤と、を含む感応膜を有する水素イオン選択性電極を用いることを特徴とするpH測定方法;
- 前記置換基R6は、少なくとも1個のトリフルオロメチル基を有する置換基である、請求項7に記載のpH測定方法。
- 前記置換基R6は、−CF3または−C(CF3)2OCH3である、請求項7に記載のpH測定方法。
- 前記アミン系の水素イオン選択性分子は、ピリジン誘導体を含む水素イオン選択性分子である、請求項6乃至9のいずれか1項に記載のpH測定方法。
- フッ化水素酸を含みpHが2以下である溶液のpHを測定する、請求項6乃至10のいずれか1項に記載のpH測定方法。
- フッ化水素酸を1000mg/L以上含む溶液のpHを測定する、請求項6乃至11のいずれか1項に記載のpH測定方法。
- 水素イオンに感応する感応膜において、
アミン系の水素イオン選択性分子と、
下記式(5)で示されるアニオン排除剤と、
を有し、フッ化水素酸を含む溶液のpHを測定するために用いることを特徴とする感応膜;
- 前記置換基R6は、少なくとも1個のトリフルオロメチル基を有する置換基である、請求項14に記載の感応膜。
- 前記置換基R6は、−CF3または−C(CF3)2OCH3である、請求項14に記載の感応膜。
- 前記アミン系の水素イオン選択性分子は、ピリジン誘導体を含む水素イオン選択性分子である、請求項13乃至16のいずれか1項に記載の感応膜。
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