JPH0560548B2 - - Google Patents

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JPH0560548B2
JPH0560548B2 JP18299186A JP18299186A JPH0560548B2 JP H0560548 B2 JPH0560548 B2 JP H0560548B2 JP 18299186 A JP18299186 A JP 18299186A JP 18299186 A JP18299186 A JP 18299186A JP H0560548 B2 JPH0560548 B2 JP H0560548B2
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JP
Japan
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working electrode
electrolytic
current collector
flow
electrode
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JP18299186A
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JPS6338153A (ja
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Tsugyoshi Hara
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Toshiba Corp
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Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30Nuclear fission reactors
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50Reuse, recycling or recovery technologies

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  • Electrodes For Compound Or Non-Metal Manufacture (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) この発明は電気化学的測定器、詳細には、溶液
中の高濃度の溶解物質、例えば、核燃料再処理施
設のウランやプルトニウムの原子価および濃度を
電気化学的な方法によつて測定する検出器に関す
る。
(従来の技術) 核燃料再処理の主工程は、溶媒抽出法により、
使用済核燃料に含まれるウランおよびプルトニウ
ムを、核分裂生成物から分離し、さらにウランお
よびプルトニウムを精製するものである。この工
程を連続的かつ経済的に運転するために、温度、
圧力、流量などの他に、溶液中のウランおよびプ
ルトニウムの濃度およびこれらの原子価などの化
学状態を検知する必要がある。
この溶液中の濃度および原子価を測定する装置
には、従来、定電位電解法によるフロークーロメ
トリ用電解セルがある(参照、特開昭59年第
68662号公報)。この従来のフロークーロメトリ用
電解セルの例を第2図に示す。この電解セル例で
は、筒状のアルミナ多孔質体などの電解隔膜11
中に使用電位範囲が広くとれる炭素繊維やグラシ
ーカーボン繊維の束などが作用電極12として充
填され、前記電解隔膜11の表面に液絡部がくる
ように参照電極13が、また、隔膜11の周囲に
貴金属製の対極14が、それぞれ配設されてい
る。この対極には、被検液と同種の溶液もしくは
塩化カリウム溶液などの対極液15が満され、さ
らに、被検液の上流側に電気絶縁性収納容器16
の入口ノズル17が設けられ、作用電極12のみ
を通流した被検液の出口ノズル18が下流側に設
けられている。この測定は、入口ノズル17より
被検液を導入し、作用電極部に挿入されたグラシ
ーカーボン製などの集電体19を介して、作用電
極に電位を印加して、また電解電流を取り出して
行なう。ここで、簡単にこのセルで定量分析する
場合について説明する。被測定イオンを定量分析
するためには、被検液が作用電極部を通過する間
に被測定イオンを全部電解(酸化または還元)す
る必要がある。このときの酸化または還元反応
は、作用電極の表面反応であることから、電解隔
膜内には反応の進行を速めるために、直径数十μ
以下の細い炭素繊維などの束を用い、被検液流路
断面に対する束の充填率を88%前後にして作用電
極の表面積を広くする。このために、作用電極部
の流動抵抗が非常に大きくなり、被検液の導入に
大きな圧力を必要とする。このような条件下で、
電解隔膜の孔径、気孔率、厚さなどは、電解隔膜
を通して作用電極側から対極へ漏洩する被検液の
量が被検液の全流量に比べて無視できる範囲内に
おさまるように選択される。このようなフローク
ーロメトリ用電解セルでは、作用電極に参照電極
の電位を基準とした被測定イオンの電解電位をポ
テンシヨスタツトより印加し、被測定イオンを含
む被検液を一定流量で流したときに、作用電極−
対極間に次式に示す大きさの電解電流が流れる。
i=n・F・c・f (式中、iは電解電流(A)、nは被測定イオンの電
解に関与する数、Fはフアラデー定数(クロー
ン/mol)、cは分析物質の濃度(mol/l)、f
は被検液流量(l/sec)を示す) nとFは既知であるため、作用電極−対極間を
流れる電解電流を測定することにより、被測定イ
オンの濃度を求めることができる。
上述のように、核燃料再処理工程における硝酸
溶液に含まれるウランイオン(UO2 2+、U4+)お
よびプルトニウムイオンPu3+、Pu4+)の定量分
析が10-3mol/l程度の濃度まで行なうことがで
きる。
(発明が解決しようとする問題点) 従来のフロークーロメトリ用電解セルでは、作
用電極側から対極側への被検液の漏洩量を少なく
するために電解隔膜の孔径、気孔率を小さくし、
あるいは厚さを大きくするので、電解隔膜の導電
率が小さい。従つて、作用電極−対極間に流する
ことのできる電解電流が少なく、測定可能な最大
濃度は約10-3mol/l以下の低濃度に限定され
る。
これに対して、高濃度のイオンを測定するため
に、電解隔膜の孔径、気孔率を大きくし、あるい
は、厚さを薄くして導電率を大きくしても、多量
の被検液が対極側に漏洩して正確な測定を困難に
する。また被検液の流量を制限して高濃度のイオ
ンを測定しようとしてもその流量を極端に少なく
する必要がある。
この発明は上述の事情を背景としてなされたも
のであり、その目的とするところは、ウランやプ
ルトニウムの濃度が0.1mol/lを越える再処理
工程溶液のような高濃度の被検液であつても、被
測定イオンの濃度を正確かつ迅速に測定すること
のできるフロークーロメトリ用電解セルを提供す
ることである。
〔発明の構成〕
(問題点を解決するための手段) 孔径、気孔率を大きくしあるいは厚さを薄くし
て導電率の大きい電解隔膜を用いた場合でも、対
極側に漏洩する被検液の量を微量にするには、作
用電極部の流動抵抗を小さくして被検液に加わる
圧力を小さくすることが考えられる。本発明者
は、作用電極の充填率を種々に変えて実験してい
たところ、作用電極と集電体との電気的接続が確
実に行なわれており、かつ作用電極の表面積が十
分に大きければ、流路断面積に対する作用電極の
充填率が約20〜約80%の低い範囲であつても、被
測定イオンが全部電解されることとの知見を得
た。この知見に基づき、作用電極と集電体との接
触圧を大きくし、かつ作用電極の充填率を低くす
れば、この発明の目的達成に有効であることを見
出し、この発明を完成するに到つた。
すなわち、本発明は、電解隔膜および集電体を
備えかつ内部を被検液が流れる作用電極収納体
と、この作用電極収納体内に充填された作用電極
と、作用電極収納体の外側に設けられた対極およ
びこれを満す対極液ならびに参照電極からなる電
解部と、この電解部を外側から収納する収納容器
とからなるフロークーロメトリ用電解セルであつ
て、被検液が流れる方向に対して下流側の電解隔
膜の端に集電体を接続することにより作用電極が
形成され、この作用電極収納体内に、これの略2
倍長の可撓性繊維状作用電極材料を必要本数まと
めて、この材料の中央部で2つ折りにし、折り曲
げられた先を作用電極収納体の集電体側に配置さ
せて作用電極が充填されていることを特徴とする
フロークーロメトリ用電解セルを提供するもので
ある。
この発明の好ましい態様として、作用電極収納
体の内部の流路断面に対する作用電極の充填率を
約20〜約75%、好ましくは20〜70%、より好まし
くは20〜65%とすることができる。
さらに、他の態様として、作用電極材料が、直
径数十μ以下の炭素繊維および/またはグラシー
カーボン繊維から成るものとすることができる。
以下、この発明をより詳細に説明する。
この発明におけるフロークーロメトリ用電解セ
ルの特徴の一つは、集電体と作用電極とが確実に
電気的に接続されていることである。この発明に
おいて、この接続の方式は、このフロークーロメ
トリ用電解セルの目的に反しない限り任意であ
る。例えば、作用電極材料として可撓性のものを
用い、この材料を折り曲げ、その復元力を利用し
て作用電極と集電体との接触圧を高め、これらの
電気的接触を確実に行なうことができる。また、
その他の機械的方法で作用電極と集電体との接触
を行うこともできる。
この発明において、好ましくは、作用電極収納
体内部の流路断面に対する作用電極の充填率を低
くする。これは、被検液の送液圧力を低くするこ
とができるからである。この充填率は、作用電極
の表面積を広くすることと被検液の送液圧力を低
くすることとの両観点から適宜決定することが望
ましい。例えば、その充填率を約20〜約75%、好
ましくは、20〜70%、より好ましくは、20〜65%
とすることができる。
(作用) 従来の電解セルでは、作用電極の表面積を大き
くするためにと考えて作用電極の充填率を80%前
後まで高めていた。しかしながら、本発明者は、
上述のように、高い充填率を必要としたのは、作
用電極の表面積を大きくするだけでなく、作用電
極と集電体との接触圧を大きくして両者の電気的
接続をより確実に行なうためであつたとの知見を
得ている。この発明において、作用電極と集電体
の電気的接続が確保されているので、特に充填率
を高める必要がなく、従つて作用電極部の流動抵
抗を小さくして、被検液の送液圧力を低くするこ
とができる。
このように作用電極部の流動抵抗が小さくなれ
ば、被検液の加わる圧力が小さくなり、作用電極
側と対極液側との圧力差も小さくなる。このよう
な圧力差の小さい条件下では、電解隔膜の孔径、
気孔率を大きくしあるいは厚さを薄くして電解隔
膜の導電率を大きくし、さらに電解隔膜を透過し
て作用電極側から対極側へ漏洩する被検液の量が
少なくなる。
(実施例) この発明を、以下の実施例によつて具体的に説
明する。
この発明のフロークーロメトリ用電解セルの一
例を、第1図の縦断面図に示す。このフロークー
ロメトリ用電解セルは、円筒状のアルミナ多孔質
体の電解隔膜1とその一端に接着された同一径の
黒鉛製の集電体2から成る作用電極収納体と、こ
の作用電極収納体の電解隔膜1の外側表面に液絡
部が位置するように配置された参照電極3と、前
記電解隔膜部の周囲に配置した筒状の白金網製の
対極4と、被検液入口ノズル5と出口ノズル6と
を有する電気絶縁性の収納容器7と、前記収納容
器内に満された対極液8と、作用電極収納体内に
中央部30で2つ折りにし折り曲げた先が前記集
電体側に位置するように充填された炭素繊維の束
からなる作用電極9とから構成されている。
この電解セル例では、電解隔膜1は平均孔径
0.58μmφ、気孔率42%のアルミナ焼結体からな
り、その寸法は、内径6mmφ、外径14mmφで長さ
40mmある。また、集電体2の寸法は電解隔膜と同
一の内外径で長さ10mmである。この集電体の外側
表面には作用電極リード線10として金線が接続
されており、集電体の外側表面と作用電極リード
線には、対極液との接触を防ぐために電気絶縁物
をコーテングしてある。前記作用電極は平均直径
8.6μmφ、長さ100mmの炭素繊維140000本の無撚
の束で、中央部30で2つ折りにし折り曲げた先
が集電体内にくるように作用電極収納体内に充填
されている。この状態における作用電極の作用電
極収納体内の被検液流路断面に対する充填率は58
%である。被検液は前記入口ノズルより流入し、
作用電極収納体内の作用電極部を通流後、前記出
口ノズルより流出する。
このように構成されたフロークーロメトリ用電
解セルを用いて、0.1mol/lのFe3+イオンを含
む0.2mol/lの硝酸溶液を被検液として検出効
率(電解電流の実測値と理論値の比)と被検液流
量の関係を測定した。その結果を第3図の実線に
示す。尚、ここで対極液は1mol/lの硝酸とし
た。これより、被検液の流量が1ml/minまでは
99%以上の効率でFe3+イオンが検出されている
ことがわかる。一方、従来のように作用電極の充
填率が80%になるように平均直径8.6μmφ、長さ
50mmの炭素繊維を390000本充填して同様に測定し
た結果を第3図に破線で示す。この場合、被検液
流量が1mol/minのとき検出効率は84%程度で
ある。
この例からも明らかなように、被検液の流量を
特別小さくすることなく高濃度イオンの濃度測定
を精度よく測定できる。
なお、本発明は上述した実施例に限定されるも
のではない。すなわち、実施例では電解隔膜およ
び集電体を、円筒状としたが、種々の形状が可能
である。さらに、電解隔膜の材質、孔径、気孔
率、内径、厚さ、長さおよび集電体の材質、長さ
も実施例に限定されるものではない。またセルを
複数直列に接続した各段階フロークーロメトリ用
電解セルであつてもよい。
〔発明の効果〕
本発明によれば、炭素繊維またはグラシーカー
ボン繊維などの可撓性繊維材料を作用電極として
使用し、中央部で2つ折りにし、折曲げた先が集
電体部分にくるように作用電極収納体に充填して
あるため、これら繊維を2つ折りにした場合に生
じる復元力によりこれら繊維と集電体の接触圧が
大きく低充填率においても作用電極と集電体との
電気的接続を確実に行うことができる。この結
果、作用電極の充填率を20%程度まで小さくでき
作用電極部における流動抵抗は従来の充填率80%
前後の場合に比べて1/20程度になる。このため、
被検液に加わる圧力も1/20程度になり、作用電極
側と対極液側の圧力差も小さくなる。これより電
解隔膜の孔径、気孔率を大きくあるいは厚さを薄
くできるため電解隔膜の導電率を大きくできる。
したがつて、作用電極−対極間に流れる電解電流
が大きくなり、高濃度の被測定イオンの濃度測定
が可能になる。
集電体が被検液の流れる方向に対して上流側に
くるように作用電極収納体を配置した場合に、高
濃度のイオンを測定しようとすると、異常な電流
が作用電極−対極間に流れ濃度の測定ができなく
なつてしまう。これは集電体内の作用電極と対極
間にイオン導電性が確保されないことによる。そ
こで、この発明では、電解反応が殆んで起らない
下流側に集電体がくるように作用電極収納体を配
置し、高濃度のイオンの測定を可能にする。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例に係るフロークー
ロメトリ用電解セルの縦断面図、第2図は従来の
フロークーロメトリ用電解セルの縦断面図、第3
図は実施例および従来例による検出効率−被検液
流量特性図を示す線図である。 1……電解隔膜、2……集電体、3……参照電
極、4……対極、5……入口ノズル、6……出口
ノズル、7……収納容器、8……対極液、9……
作用電極、10……作用電極リード線、11……
電解隔膜、12……作用電極、13……参照電
極、14……対極、15……対極液、16……収
納容器、17……入口ノズル、18……出口ノズ
ル、19……集電体、30……中央部。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 電解隔膜および集電体を備えかつ内部を被検
    液が流れる作用電極収納体と、この作用電極収納
    体内に充填された作用電極と、作用電極収納体の
    外側に設けられた対極およびこれを満す対極液な
    らびに参照電極からなる電解部と、この電解部を
    外側から収納する収納容器とからなるフロークー
    ロメトリ用電解セルであつて、被検液が流れる方
    向に対して下流側の電解隔膜の端に集電体を接続
    することにより作用電極が形成され、この作用電
    極収納体内に、これの略2倍長の可撓性繊維状作
    用電極材料を必要本数まとめて、この材料の中央
    部で2つ折りにし、折り曲げられた先を作用電極
    収納体の集電体側に配置させて作用電極が充填さ
    れていることを特徴とするフロークーロメトリ用
    電解セル。 2 作用電極収納体の内部の流路断面に対する作
    用電極の充填率が20〜75%である、特許請求の範
    囲第1項記載のフロークーロメトリ用電解セル。 3 作用電極材料が、炭素繊維もしくはグラシー
    カーボン繊維、または、炭素繊維およびグラシー
    カーボン繊維である特許請求の範囲第1項記載の
    フロークーロメトリ用電解セル。
JP61182991A 1986-08-04 1986-08-04 フロ−ク−ロメトリ用電解セル Granted JPS6338153A (ja)

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JPH03220870A (ja) * 1990-01-26 1991-09-30 Ricoh Co Ltd 可変長符号の復号化テーブルの自動作成方法
JP3886046B2 (ja) 2002-12-18 2007-02-28 シャープ株式会社 プラズマcvd装置と、それを用いた成膜方法および半導体装置の製造方法

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