PL118703B1 - Electrode glass and method for production thereofstekla - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest szklo elektrodowe do wytwarzania elektrod jonoselektywnych czulych na zmiane aktywnosci kationów jednowartosciowych szczególnie kationu sodowego w roztworach wodnych oraz sposób wytwarzania szkla elektrodowego.Elektrody szklane dzieki swoim wlasciwosciom, takim jak: wysoka selektywnosc, duza stabilnosc potencjalu i jego szybkie ustalanie sie, maja szerokie zastosowanie w analityce laboratoryjnej, badaniach oceanograficznych, przemysle chemicznym.Dotychczas do wytwarzania elektrod szklanych jonoselektywnych czulych na jony sodowe stosowano przewaznie trudnotopliwe szkla trójskladnikowe sodowo-glinowo-krzemianowe lub litowo-glinowo- krzemianowe. Z opisu patentowego St. Zjedn. Am. nr 3450604 znane jest szklo o skladzie Si02 67% mol., AI2O3 — 22,6% mol., Li20 — 10,4% mol.,a zczasopisma „Analytical Chimical Acta" — 1972str. 374szkloo skladzie chemicznym: SiQ2 — 71% mol., AI2O3 — 18% mol., Na20 — 11% mol.Takie szkla trójskladnikowe w obszarze temperatur obróbki masy szklanej nie sa dostatecznie plasty¬ czne, co utrudnia ich obróbke palnikowa, a ponadto maja one wysoka wlasciwa opornosc elektryczna oraz wykazuja sklonnosc do krystalizacji.Wprowadzenie do szkiel trójskladnikowych tlenku metalu przejsciowego znane z polskiego opisu patentowego nr 98 180 — nie wplynelo zdecydowanie na usuniecie powyzszych wad.Wedlug wynalazku szklo elektrodowe, sklada sie z Si02 w ilosci 60-68% mol., AI2O3 w ilosci 1-11% mol., Na20 w ilosci 14-25% mol., B2O3 w ilosci 8-15% mol., GaiOs w ilosci 0-3% mol. i 0,5-5% mol. tlenku metalu o zmiennej wartosciowosci, korzystnie V2Os i/lub FeiOj i/lub UO3 i/lub CrjOj i/lub T1O2. Zestaw moze zawierac równiez dodatek redukcyjny w postaci metalicznego glinu, metalicznej cyny, grafitu, kwasu winowego, skrobi w stosunku wagowym 1:20 do masy wprowadzonego tlenku metalu o zmiennej wartosciowosci.Wprowadzenie do skladu szkla elektrodowego tlenków metali o zmiennej wartosciowosci wplywa na podwyzszenie przewodnictwa elektrycznego szkla i szybkosc ustalania sie potencjalu elektrody.Warunkiem korzystnego wplywu wymienionych tlenków jest wystepowanie Wprowadzonych kationów wanadu, zelaza, uranu, chromu, tytanu w róznych stopniach utleniania. Przeprowadzenie wytopu szkla w atmosferze powietrza stwarza dogodne warunki do wystepowania tych kationów na wysokim stopniu utleniania.Dla przesuniecia równowagi w kierunku nizszego stopnia utleniania zalecane jest wp/owadzenie do zestawu substancji wytwarzajacych slabe warunki redukcyjne w topionej masie szklanej w postaci dodatków redukcyjnych takich jak: metaliczny glin, metaliczna cyna, grafit, kwas winowy, skrobia.2 118703 Sklad szkla wedlug wynalazku przedstawiony jest w przykladach wykonania: Przyklad I.Si02 — AI2O3 — B2O3 - Na20 — Ti02 — ykladll Si02 — AI2Oj- B203 - G2O3— NajO — Fe203 — 60% mol 11% mol 11% mol 14% mol 4% mol [. 62% mol 3% mol 12% mol 2% mol 20% mol 1% mol Duze znaczenie w uzyskaniu wysokiej jakosci szkla elektrodowego odgrywa odpowiedni proces jego wytwarzania. Z opisu patentowego francuskiego nr 1547915 znany jest dwustopniowy sposób wytapiania szkla litowo-glinowo-krzemianowego polegajacy na tym, ze topienie zestawu odbywa sie w temperaturze 1450°C w ciagu 90 min., zas wygrzewanie masy szklanej trwa 120 minut w temperaturze 1550°C, po czym nastepuje formowanie szkla w plytki metoda wylewania.Wygrzewanie przez 120 minut w temperaturze klarowaniajest zbyt krótkie dla calkowitego odgazowa- nia masy szklanej i jest powodem tworzenia sie wtórnych wtracen gazowych w trakcie pózniejszej obróbki palnikowej. Szklo w postaci plytek jest niedogodna forma pólfabrykatu szklanego do formowania membran elektrody szklanej.Sposób wytwarzania szkla elektrodowego wedlug wynalazku polega na tym, ze dokladnie ujednorod- niony zestaw szklarski wprowadza sie do pieca o temperaturze 1400-1450°C, po czym, w ciagu 60-90minut podgrzewa sie do temperatury 1460-1550°C i wygrzewa przez 180-300 minut, a nastepnie schladza do temperatury 1350-1400°C w ciagu 90-120 minut i rozpoczyna formowanie, korzystnie metoda pionowego wyciagania pretów szklarskich.Uzyskane szklo na elektrody do mierzenia aktywnosci jonów alkalicznych charakteryzuje sie wysoka czuloscia na obecnosc jonów sodu, szerokim zakresem pomiarowym stezen jonów, niskim wlasciwym oporem elektrycznym i znikoma sklonnoscia do krystalizacji.W celu wytworzenia wedlug wynalazku szkla o skladzie 63% mol. — SiOi, 4% mol. — Al203,10% mol.— B2O3, 2% mol. Ga203, 20% mol. — NaiO, 1% mol. — V2Os, dokladnie miesza sie nastepujace surowce: Si02 w ilosci 571,9g, Al(OH)3 w ilosci 98,2g, H3BO3 w ilosci 212,6g, Ga203 w ilosci 56,2g, Na2C03 w ilosci 332,8g, V2Os w ilosci 27,4g i 1,37g proszku metalicznego glinu. Jednorodny zestaw zasypuje sie malymi porcjami do tygla platynowego umieszczonego w piecu elektrycznym o temperaturze 1400°C. Nastepnie w ciagu 60 minut podwyzsza sie temperature do 1480°C, w której przetrzymuje sie mase przez 180 minut dla dokladnego wyklarowania. Po uplywie tego czasu, temperature w piecu obniza sie w ciagu 90 minut do 1360°C i rozpoczyna formowanie pretów o srednicy 3 mm metoda pionowego wyciagania. W czasie procesu formowania kilkakrotnie podgrzewa sie mase szklana powyzej temperatury wyrobowej przez wstawianie tygla do pieca o temperaturze 1380°C na okres 20 minut.Elektroda szklana wykonana z tak przygotowanego szkla elektrodowego charakteryzuje sie nastepuja¬ cymi parametrami: tant wspólczynnik selektywnosci K -1^ ' Qt015 Na, K nachylenie mV/p Na,20°C 57,5 zakres pomiarowyM 10°-10"7 opornoscMfl g0 zakrespH 5_H Zastrzezenia patentowe 1. Szklo elektrodowe, znamienne tym, ze sklada sie z Si02 w ilosci 60-68% mol., AlzOj w ilosci 1-11% mol., Na20 w ilosci 14-25% mol., B203 w ilosci 8-15% mol., Ga^ w ilosci 0-3% mol. i tlenku metalu o zmiennej wartosciowosci, korzystnieY^i/lub Fe203i/lubUQ3i/lub Cr203i/lubTi02wilosci0,5-5%mol118703 3 2. Szklo wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze zawiera dodatek redukcyjny w postaci metalicznego glinu, metalicznej cyny, grafitu, kwasu winowego, skrobi w stosunku wagowym 1:20 do masy wprowadzonego tlenku metalu o zmiennej wartosciowosci. 3. Sposób wytwarzania szkla elektrodowego polegajacy na topieniu, wygrzewaniu i schladzaniu masy szklanej przed formowaniem, znamienny tym, ze jednorodny zestaw szklarski wprowadza sie do pieca o temperaturze 1400-1450°C, po czym podgrzewa w ciagu 60-90 minut do temperatury 1460-1550°C i wygrzewa przez okres 180-300 minut, a nastepnie schladza do temperatury 1350-1400°C w ciagu 90-120 minut i rozpoczyna formowanie, korzystnie przez pionowe wyciaganie pretów szklanych. PL

Claims (3)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Szklo elektrodowe, znamienne tym, ze sklada sie z Si02 w ilosci 60-68% mol., AlzOj w ilosci 1-11% mol., Na20 w ilosci 14-25% mol., B203 w ilosci 8-15% mol., Ga^ w ilosci 0-3% mol. i tlenku metalu o zmiennej wartosciowosci, korzystnieY^i/lub Fe203i/lubUQ3i/lub Cr203i/lubTi02wilosci0,5-5%mol118703 3
2. 2. Szklo wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze zawiera dodatek redukcyjny w postaci metalicznego glinu, metalicznej cyny, grafitu, kwasu winowego, skrobi w stosunku wagowym 1:20 do masy wprowadzonego tlenku metalu o zmiennej wartosciowosci.
3. 3. Sposób wytwarzania szkla elektrodowego polegajacy na topieniu, wygrzewaniu i schladzaniu masy szklanej przed formowaniem, znamienny tym, ze jednorodny zestaw szklarski wprowadza sie do pieca o temperaturze 1400-1450°C, po czym podgrzewa w ciagu 60-90 minut do temperatury 1460-1550°C i wygrzewa przez okres 180-300 minut, a nastepnie schladza do temperatury 1350-1400°C w ciagu 90-120 minut i rozpoczyna formowanie, korzystnie przez pionowe wyciaganie pretów szklanych. PL