JPS6044861A - 水素イオン濃度の測定方法および装置 - Google Patents
水素イオン濃度の測定方法および装置Info
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- JPS6044861A JPS6044861A JP58152626A JP15262683A JPS6044861A JP S6044861 A JPS6044861 A JP S6044861A JP 58152626 A JP58152626 A JP 58152626A JP 15262683 A JP15262683 A JP 15262683A JP S6044861 A JPS6044861 A JP S6044861A
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- JP
- Japan
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- hydrogen
- gas
- solution
- hydrogen ion
- oxygen
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
- G01N27/416—Systems
- G01N27/4162—Systems investigating the composition of gases, by the influence exerted on ionic conductivity in a liquid
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- Electrochemistry (AREA)
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- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
■・発明の背景
〔技術分野〕
この発明は水素イオン濃度の測定票嚢紮↓#(装置に関
する。
する。
溶液中の水素イオン濃度を測定する機器の一つとして水
素電極が知られている。この水素電極は白金黒/白金電
極を用い、水素ガスの還元反応を電極電位として取り出
しこれに基いて溶液中の水素イオン濃度を測定するもの
であシ応答速度が早いという利点がある。しかし、この
ような水素電極においては、溶液中に水素ガスを直接吹
き込んでおシ、白金電極を定常的に水素ガスと接触させ
ることが困難であり電極電位が安定し難いという欠点が
あった。また、白金電極は酸素に敏感であシ、水素イオ
ン濃度の測定に際し、溶液中に溶存酸素が存在するとそ
の影響を受け、正確な水素イオン濃度の測定をおこなう
ことができない。
素電極が知られている。この水素電極は白金黒/白金電
極を用い、水素ガスの還元反応を電極電位として取り出
しこれに基いて溶液中の水素イオン濃度を測定するもの
であシ応答速度が早いという利点がある。しかし、この
ような水素電極においては、溶液中に水素ガスを直接吹
き込んでおシ、白金電極を定常的に水素ガスと接触させ
ることが困難であり電極電位が安定し難いという欠点が
あった。また、白金電極は酸素に敏感であシ、水素イオ
ン濃度の測定に際し、溶液中に溶存酸素が存在するとそ
の影響を受け、正確な水素イオン濃度の測定をおこなう
ことができない。
■・発明の目的
したがって、この発明の目的は溶液中の水素イオン濃度
を安定にまたは溶存酸素の影響を受けずに正確に測定す
るための丼抜寥↓写装置を提供することにある。
を安定にまたは溶存酸素の影響を受けずに正確に測定す
るための丼抜寥↓写装置を提供することにある。
この発明によれば、溶液中の水素イオン濃度を電位応答
で測定するために用いられる装置であって、溶液中の水
素イオン濃度に応答して電位を発生する手段として導電
体の一方の表面に疎水性の多孔質膜を被着しかつ該導電
体の他方の表面に溶液中の水素イオンを透過させる膜を
被着してなるセンサーを有し、かつ該センサーを該水素
イオン透過膜側において溶液と接触させる手段と該セン
サーを該多孔質膜側において水素ガスまたは酸素ガスと
接触させる手段とを具備することを特徴とする装置が提
供される。
で測定するために用いられる装置であって、溶液中の水
素イオン濃度に応答して電位を発生する手段として導電
体の一方の表面に疎水性の多孔質膜を被着しかつ該導電
体の他方の表面に溶液中の水素イオンを透過させる膜を
被着してなるセンサーを有し、かつ該センサーを該水素
イオン透過膜側において溶液と接触させる手段と該セン
サーを該多孔質膜側において水素ガスまたは酸素ガスと
接触させる手段とを具備することを特徴とする装置が提
供される。
上記導電体としては、貴金属(例えば、白金。
金、銀、)9ラジウム等)および炭素等水素の還元反応
の媒体として機能するものが用いられる。
の媒体として機能するものが用いられる。
ノ
上記水素イオン透過膜としては、プリ(ヒドロキシ芳香
族化合物)、、ZV<窒素含有芳香族化合物)もしくは
これらの共重合体、ポリカーデネート、ポリ(ビニル芳
香族化合物)、これらのアニオン系もしくはカチオン系
誘導体、ポリエーテルポリウレタン等が用゛いられる。
族化合物)、、ZV<窒素含有芳香族化合物)もしくは
これらの共重合体、ポリカーデネート、ポリ(ビニル芳
香族化合物)、これらのアニオン系もしくはカチオン系
誘導体、ポリエーテルポリウレタン等が用゛いられる。
また、上記多孔質膜としては、フッ未含有高分子2士ル
ロース系高分子、ポリ(塩化ビニル)およびその共重合
体、ポリ塩化ビニリデン、シリコーン、ポリアクリロニ
トリルおよびその共重合体が用いられる。
ロース系高分子、ポリ(塩化ビニル)およびその共重合
体、ポリ塩化ビニリデン、シリコーン、ポリアクリロニ
トリルおよびその共重合体が用いられる。
■・発明の詳細な説明
以下、この発明を図面に沿って詳しく説明する。
第1図は、この発明においてイオンセンサーとして用い
られる複合膜電極の構成を示している。図示のように、
このセンサー1oは導電体11の一方の表面11a上に
多孔質膜12が形成され、他方の表面Jib上に水素イ
オン透過膜13が形成された構造を取っているdすなわ
ち、多孔質膜12と水素イオン透過膜とは導電体11を
介して隔離・対向している。導電体11には銀ペースト
15等によってリー)I線14が接続されている。6膜
12.13の所定表面部分を除いて、この複合膜電極の
周囲にテフロン等の絶縁体(図示せず)を形成してもよ
い。
られる複合膜電極の構成を示している。図示のように、
このセンサー1oは導電体11の一方の表面11a上に
多孔質膜12が形成され、他方の表面Jib上に水素イ
オン透過膜13が形成された構造を取っているdすなわ
ち、多孔質膜12と水素イオン透過膜とは導電体11を
介して隔離・対向している。導電体11には銀ペースト
15等によってリー)I線14が接続されている。6膜
12.13の所定表面部分を除いて、この複合膜電極の
周囲にテフロン等の絶縁体(図示せず)を形成してもよ
い。
導電体11は水素の酸化還元反応を発現させる媒体とな
るものであシ、貴金属(白金、金。
るものであシ、貴金属(白金、金。
銀、)母ラジウム等)および炭素が用いられる。
厚さはo、oiμないし0.5μであることが望ましい
。
。
多孔質膜12は水素ガスおよび酸素ガスが透過し得ると
いう意味で多孔質のものでアシ、また液体の透過を防ぐ
ために疎水性であることが必要である。このような多孔
質膜としては、フポリ(塩化ビニル)およびその共重合
体(例えば、ポリ(塩化ビニル−エチレン))ポリ塩化
ビニリデン、シリコーン、ポリアクリロニトリルおよび
その共重合体(例えば、ポリ(アクリロニトリル−ブタ
ジェン))等が用いられる。
いう意味で多孔質のものでアシ、また液体の透過を防ぐ
ために疎水性であることが必要である。このような多孔
質膜としては、フポリ(塩化ビニル)およびその共重合
体(例えば、ポリ(塩化ビニル−エチレン))ポリ塩化
ビニリデン、シリコーン、ポリアクリロニトリルおよび
その共重合体(例えば、ポリ(アクリロニトリル−ブタ
ジェン))等が用いられる。
この多孔質膜12は不織布等の気体透過性担体(図示せ
ず)に担持させてもよい。多孔質膜の厚さは50μmな
いし1.0鱈であることが望ましい。
ず)に担持させてもよい。多孔質膜の厚さは50μmな
いし1.0鱈であることが望ましい。
水素イオン透過膜13は水素イオン濃度を測定しようと
する溶液と接してその溶液中の水素イオンを透過させる
ものである。このような水素イオン透過膜13としては
、ポリ(ヒドロキシ芳香族化合物)例えばポリフェノー
ル、ポリ(窒素含有芳香族化合物)例えばポIJ(1,
2−ジアミノベンゼン)もしくはこれらの共重合体。
する溶液と接してその溶液中の水素イオンを透過させる
ものである。このような水素イオン透過膜13としては
、ポリ(ヒドロキシ芳香族化合物)例えばポリフェノー
ル、ポリ(窒素含有芳香族化合物)例えばポIJ(1,
2−ジアミノベンゼン)もしくはこれらの共重合体。
ポリカーがネート、ポリ(ビニル芳香族化合物)例えば
ポリスチレン、これらのアニオン系もしくはカチオン系
誘導体例えばチリ(ビニルピリジン四級化物)、fリエ
ーテル、プリウレタン等が用いられる。この膜13の厚
さは、0.05I0nないし0.2.であることが望ま
しい。
ポリスチレン、これらのアニオン系もしくはカチオン系
誘導体例えばチリ(ビニルピリジン四級化物)、fリエ
ーテル、プリウレタン等が用いられる。この膜13の厚
さは、0.05I0nないし0.2.であることが望ま
しい。
以上述べたセンサーを作製するには、例えば多孔質膜1
2上にスノク、夕等によシ導電体11を被着し、その上
に水素イオン透過膜13を真空蓄積(スパッタ、蒸着等
)、電解酸化(特に、ポリ(ヒドロキシ芳香族化合物)
夛よび(または)ポリ(窒素含有芳香族化合物)の場合
)、塗布等によシ形成すればよい。
2上にスノク、夕等によシ導電体11を被着し、その上
に水素イオン透過膜13を真空蓄積(スパッタ、蒸着等
)、電解酸化(特に、ポリ(ヒドロキシ芳香族化合物)
夛よび(または)ポリ(窒素含有芳香族化合物)の場合
)、塗布等によシ形成すればよい。
以上述べたセンサー1oを用いて溶液中の水素イオン濃
度を測定するには、水素イオン濃度を測定すべき溶液を
センサー1oの水素イオン透過膜13と接触させ、酸素
ガスおよび水素ガスのいずれか一方をセンサー1oの多
孔質膜12と接触させる。そして、該溶液中に接触させ
た標準電極例えば飽和カロメル電極とセンサー10との
間に生じた起電力から該溶液の水素イオン濃度を知るこ
とができる。
度を測定するには、水素イオン濃度を測定すべき溶液を
センサー1oの水素イオン透過膜13と接触させ、酸素
ガスおよび水素ガスのいずれか一方をセンサー1oの多
孔質膜12と接触させる。そして、該溶液中に接触させ
た標準電極例えば飽和カロメル電極とセンサー10との
間に生じた起電力から該溶液の水素イオン濃度を知るこ
とができる。
この発明を実施するために、第2図に示す二基セルを用
いるとよい。このセル2oは液体室21と気体室22と
から構成され、それぞれの口部21mおよび22gが対
向して配置されている。液体室21には、水素イオン濃
度を測定すべき溶液23を収容シ、その上部に設けられ
た開口21bから栓25を介して標準電極24が溶液2
3に達して挿入されている。一方、気体室22内には、
その上部に設けられた開口22bから密栓26を介して
気体導入管27および気体排出管28が挿入され6管2
7,2Bには気体流量調節弁27m、28*が設けられ
ている。液体室21と気体室22との相対向する口部2
1hおよび22g間には、第1図に示したようなセンサ
ー10が口部21&および22mを密に塞ぐように挿入
されている。このために、ゴムで形成されたバッキング
を介挿してもよい。いうまでもなく、センサー10の多
孔質膜12が気体室22側に、そして水素イオン透過膜
13が液体室21側に位置するようにセンサー10は配
置される。
いるとよい。このセル2oは液体室21と気体室22と
から構成され、それぞれの口部21mおよび22gが対
向して配置されている。液体室21には、水素イオン濃
度を測定すべき溶液23を収容シ、その上部に設けられ
た開口21bから栓25を介して標準電極24が溶液2
3に達して挿入されている。一方、気体室22内には、
その上部に設けられた開口22bから密栓26を介して
気体導入管27および気体排出管28が挿入され6管2
7,2Bには気体流量調節弁27m、28*が設けられ
ている。液体室21と気体室22との相対向する口部2
1hおよび22g間には、第1図に示したようなセンサ
ー10が口部21&および22mを密に塞ぐように挿入
されている。このために、ゴムで形成されたバッキング
を介挿してもよい。いうまでもなく、センサー10の多
孔質膜12が気体室22側に、そして水素イオン透過膜
13が液体室21側に位置するようにセンサー10は配
置される。
標準電極24とセンサー10のリード線14とは電位計
29に接続されている。
29に接続されている。
気体室22に水素ガスを導入すると、起電力の平衡値(
平衡電位置)は安定となシ、一方、気体室22に酸素ガ
スを導入すると、溶液23中の溶存酸素ガスの影響を受
けることなく水素イオン濃度を測定できる。気体室22
に導入する酸素ガス分圧は、溶液中の溶存酸素分圧との
差が大きい方が溶存酸素の影響を受けにくい。
平衡電位置)は安定となシ、一方、気体室22に酸素ガ
スを導入すると、溶液23中の溶存酸素ガスの影響を受
けることなく水素イオン濃度を測定できる。気体室22
に導入する酸素ガス分圧は、溶液中の溶存酸素分圧との
差が大きい方が溶存酸素の影響を受けにくい。
従って、溶液から溶存酸素を除去することなく水素イオ
ン濃度を測定しようとする場合、気体室22内を全て酸
素で満たすこと力!望ましい。
ン濃度を測定しようとする場合、気体室22内を全て酸
素で満たすこと力!望ましい。
実施例1
まず、多孔質膜として限外ろ過膜として使用されている
/10グン化ポーリオレフイン膜()々イオメディカル
社製ダイヤフィルターMりを用い、この多孔質膜の片面
に二極式高速スノ母ツタ法(200WX3秒)によシ白
金を0.02μmの厚さに被着した。ついで、この白金
薄膜上に高周波ス・母ツタ法(200WX2分間)によ
シボリカーがネート(水素イオン透過膜)を0.15μ
mの厚さに被着した。次に、白金薄膜の端部に銀ペース
トを用いて銅リード線を接続した。こうして得たセンサ
ーの周囲(多孔質膜および水素イオン透過膜9所定表面
部分を除く)をエポキシ樹脂で被覆した。
/10グン化ポーリオレフイン膜()々イオメディカル
社製ダイヤフィルターMりを用い、この多孔質膜の片面
に二極式高速スノ母ツタ法(200WX3秒)によシ白
金を0.02μmの厚さに被着した。ついで、この白金
薄膜上に高周波ス・母ツタ法(200WX2分間)によ
シボリカーがネート(水素イオン透過膜)を0.15μ
mの厚さに被着した。次に、白金薄膜の端部に銀ペース
トを用いて銅リード線を接続した。こうして得たセンサ
ーの周囲(多孔質膜および水素イオン透過膜9所定表面
部分を除く)をエポキシ樹脂で被覆した。
このセンサーを第2図に示すように二基セルにセットし
、気体室22に水素ガス(約760wIHg)を導入し
、液体室21に標準緩衝液を入れた。
、気体室22に水素ガス(約760wIHg)を導入し
、液体室21に標準緩衝液を入れた。
液体室21は大気組成雰囲気(窒素ガス分圧標準緩衝液
の声値を4.01 、6.86 、9.18 。
の声値を4.01 、6.86 、9.18 。
5.40の順に変化させ(予め、ガラス電極で測定)、
その時々におけるセンサーの起電力(平衡電位)(対飽
和食塩カロメル電極(ssca) )を測定(25℃±
0.1℃)した。得られた平衡電位値(mV)と声値と
の関係をプロットすると、第3図に線aで示すように直
線関係が得られた。
その時々におけるセンサーの起電力(平衡電位)(対飽
和食塩カロメル電極(ssca) )を測定(25℃±
0.1℃)した。得られた平衡電位値(mV)と声値と
の関係をプロットすると、第3図に線aで示すように直
線関係が得られた。
この直線aの勾配は60 mV/ pHであシ、理想的
なネルンストの関係を満足している。なお、各起電力の
平衡電位が値95チまでに達・する時間(別称95チ応
答時間)は1分以内であった。
なネルンストの関係を満足している。なお、各起電力の
平衡電位が値95チまでに達・する時間(別称95チ応
答時間)は1分以内であった。
また、平衡電位の安定性も±2 mV以内で長時間安定
していた。
していた。
実施例2
気体室22に酸素ガス(p ニア60■Hgと2
14711@Hg)を導入しくP02が147■Hgの
場合は気体室22内の全圧が7601+lmHgとなる
ように窒素ガスで調節)、各場合において、液体室21
にpH6,86の緩衝液を入れこれに酸素ガスを吹き込
んで溶存酸素ガス分圧をθ〜760IIIIIIHgに
変化させ、実施例1のセンサーの標準電極との間の平衡
電位値を測定した(25℃±0,1℃)。
場合は気体室22内の全圧が7601+lmHgとなる
ように窒素ガスで調節)、各場合において、液体室21
にpH6,86の緩衝液を入れこれに酸素ガスを吹き込
んで溶存酸素ガス分圧をθ〜760IIIIIIHgに
変化させ、実施例1のセンサーの標準電極との間の平衡
電位値を測定した(25℃±0,1℃)。
結果を表1に示す。
表 1
注)*溶存酸素分圧は25℃の水蒸気圧23.8asH
gに基いて計算でめた。
gに基いて計算でめた。
**括弧内の数値は内挿値。
この結果から、気体室内の酸素ガス圧が760mmHg
の場合測定液中の溶存酸素ガス分圧が約220 mmH
gまでは平衡電位値は約387 mVで一定であシ、溶
存酸素ガス分圧が約220mHgを越えると、平衡電位
値は増加する傾向にあるが、その程度はわずかであるこ
とがわかる。また、この結果から、気体室内の酸素ガス
圧が147.Hgの場合測定液中の溶存酸素ガス分圧が
約70−gまでは平衡電位値は約340 mVでほぼ一
定であシ、溶存酸素ガス分圧が約7(h+an)[gを
越えると、平衡電位値は増加する傾向にあるが、・その
程度はわずかであることがわかる。
の場合測定液中の溶存酸素ガス分圧が約220 mmH
gまでは平衡電位値は約387 mVで一定であシ、溶
存酸素ガス分圧が約220mHgを越えると、平衡電位
値は増加する傾向にあるが、その程度はわずかであるこ
とがわかる。また、この結果から、気体室内の酸素ガス
圧が147.Hgの場合測定液中の溶存酸素ガス分圧が
約70−gまでは平衡電位値は約340 mVでほぼ一
定であシ、溶存酸素ガス分圧が約7(h+an)[gを
越えると、平衡電位値は増加する傾向にあるが、・その
程度はわずかであることがわかる。
さらに溶存酸素分圧と気体室内の酸素分圧の差が大きい
方が、溶存酸素の影響を受けにくいこともわかる。
方が、溶存酸素の影響を受けにくいこともわかる。
実施例3
緩衝液中の溶存酸素分圧を一定にし、緩衝液の−を変化
させそのときの平衡電位値を実施例2と同様に測定した
(気体室の酸素ガス圧は全て760WaHg)ところ第
4図に示す結果を得た。
させそのときの平衡電位値を実施例2と同様に測定した
(気体室の酸素ガス圧は全て760WaHg)ところ第
4図に示す結果を得た。
この結果をまとめると、表2のようになる。
表2
また、応答速度は数分以内であシ、平衡電位も±2 m
Vの範囲内で安定であった。
Vの範囲内で安定であった。
■・発明の具体的効果
以上述べたように、この発明によれば、溶液中の水素イ
オン濃度を測定するに当シ、センサーとして導電体の一
方の表面に水素イオン透過膜を被着し、他方の表面に多
孔質膜を被着したものを用い、水素イオン透過膜を溶液
と接触させ、多孔質膜を水素ガスまたは酸素ガスと接触
させている。水素ガスを用いた場合は、このイオンセン
サーの平衡電位値は安定し、酸素ガスを用いた場合は溶
液中の溶存酸素の影響を受けずに水素イオン濃度の測定
ができる。
オン濃度を測定するに当シ、センサーとして導電体の一
方の表面に水素イオン透過膜を被着し、他方の表面に多
孔質膜を被着したものを用い、水素イオン透過膜を溶液
と接触させ、多孔質膜を水素ガスまたは酸素ガスと接触
させている。水素ガスを用いた場合は、このイオンセン
サーの平衡電位値は安定し、酸素ガスを用いた場合は溶
液中の溶存酸素の影響を受けずに水素イオン濃度の測定
ができる。
第1図はこの発明に用いられるセンサーの断面図、第2
図はこの発明の水素イオン濃度測定装置の概略断面図、
第3図および第4図はこの発明の実施例で測定した結果
を示すグラフ図。 11・・・導電体、12・・・多孔質膜、13・・・水
素イオン透過膜、21・・・液体室、22・・・気体室
、24・・・基準電極、27・・・がス導入管。 出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦第3図 第4図
図はこの発明の水素イオン濃度測定装置の概略断面図、
第3図および第4図はこの発明の実施例で測定した結果
を示すグラフ図。 11・・・導電体、12・・・多孔質膜、13・・・水
素イオン透過膜、21・・・液体室、22・・・気体室
、24・・・基準電極、27・・・がス導入管。 出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦第3図 第4図
Claims (1)
- 溶液中の水素イオン濃度を電位応答で測定するために用
いられる装置であって、溶液中の水素イオン濃度に応答
して電位を発生する手段として導電体の一方の表面に疎
水性の多孔質膜を被着しかつ該導電体の他方の表面に溶
液中の水素イオンを透過させる膜を被着してなるセンサ
ーを有し、かつ該センサーを該水素イオン透過膜側にお
いて溶液と接触させる手段と該センサーを該多孔質膜側
において水素ガスまたは酸素ガスと接触させる手段とを
具備することを特徴とする装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58152626A JPS6044861A (ja) | 1983-08-22 | 1983-08-22 | 水素イオン濃度の測定方法および装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58152626A JPS6044861A (ja) | 1983-08-22 | 1983-08-22 | 水素イオン濃度の測定方法および装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6044861A true JPS6044861A (ja) | 1985-03-11 |
JPH0367222B2 JPH0367222B2 (ja) | 1991-10-22 |
Family
ID=15544488
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP58152626A Granted JPS6044861A (ja) | 1983-08-22 | 1983-08-22 | 水素イオン濃度の測定方法および装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6044861A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN117129645A (zh) * | 2023-10-26 | 2023-11-28 | 北京华科仪科技股份有限公司 | 一种用于水中溶解氢的数据监测方法及装置 |
-
1983
- 1983-08-22 JP JP58152626A patent/JPS6044861A/ja active Granted
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN117129645A (zh) * | 2023-10-26 | 2023-11-28 | 北京华科仪科技股份有限公司 | 一种用于水中溶解氢的数据监测方法及装置 |
CN117129645B (zh) * | 2023-10-26 | 2024-01-26 | 北京华科仪科技股份有限公司 | 一种用于水中溶解氢的数据监测方法及装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0367222B2 (ja) | 1991-10-22 |
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