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

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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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hydrogen
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oxygen
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秀一郎 山口
Takeshi Shimomura
猛 下村
Noboru Koyama
昇 小山
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/416Systems
    • G01N27/4162Systems investigating the composition of gases, by the influence exerted on ionic conductivity in a liquid

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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。

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。
〔先行技術および問題点〕
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。
■・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。
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。
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。
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。
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。
■・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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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 。
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。
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。
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。
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℃)。
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。
**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。
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。
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。
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。
■・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。
【図面の簡単な説明】
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

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  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。
JP58152626A 1983-08-22 1983-08-22 水素イオン濃度の測定方法および装置 Granted JPS6044861A (ja)

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JPH0367222B2 JPH0367222B2 (ja) 1991-10-22

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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

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