PL235222B1 - Cienkowarstwowy czujnik woltamperometryczny do badań analitów w roztworach pozbawionych tlenu - Google Patents

Cienkowarstwowy czujnik woltamperometryczny do badań analitów w roztworach pozbawionych tlenu Download PDF

Info

Publication number
PL235222B1
PL235222B1 PL426464A PL42646418A PL235222B1 PL 235222 B1 PL235222 B1 PL 235222B1 PL 426464 A PL426464 A PL 426464A PL 42646418 A PL42646418 A PL 42646418A PL 235222 B1 PL235222 B1 PL 235222B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
electrode
working electrode
housing
sensor
steel tube
Prior art date
Application number
PL426464A
Other languages
English (en)
Other versions
PL426464A1 (pl
Inventor
Bogusław Baś
Bogusła W Baś
Katarzyna Jedlińska
Krystian Węgiel
Krys Tian Węgiel
Original Assignee
Akademia Gorniczo Hutnicza Im Stanislawa Staszica W Krakowie
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Akademia Gorniczo Hutnicza Im Stanislawa Staszica W Krakowie filed Critical Akademia Gorniczo Hutnicza Im Stanislawa Staszica W Krakowie
Priority to PL426464A priority Critical patent/PL235222B1/pl
Publication of PL426464A1 publication Critical patent/PL426464A1/pl
Publication of PL235222B1 publication Critical patent/PL235222B1/pl

Links

Landscapes

  • Testing Resistance To Weather, Investigating Materials By Mechanical Methods (AREA)
  • Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)

Abstract

Cienkowarstwowy czujnik woltamperometryczny do badań analitów w roztworach pozbawionych tlenu, zawiera cylindryczny prowadnik elektrody (3) w postaci stalowej rurki (4), zewnętrznie pokrytej warstwą chemoodporną (5), na dolnym końcu mający cylindryczną elektrodę roboczą (1) wykonaną z metalu szlachetnego, korzystnie srebra, przy czym prowadnik elektrody (3) jest suwliwie pionowo prowadzony przez zatyczkę osadzoną (10) w górnym końcu obudowy (6), która na dolnym końcu ma zamocowany elastyczny pierścień (7) uszczelniający elektrodę roboczą (1), wprowadzaną w jego mikrootwór. Do dolnego końca rurki stalowej (4) jest współosiowo zamocowana rurka teflonowa (2) mająca taką samą średnicę zewnętrzną i stożkowe zakończenie, którym połączona jest z elektrodą roboczą (1) o średnicy mniejszej. Na rurce stalowej (4), czujnik ma suwliwie zamocowany ogranicznik skoku (11) dolnego położenia prowadnika elektrody (3). W pierścieniu uszczelniającym (7) wykonane jest współosiowe z jego mikrootworem na elektrodę roboczą (1) stożkowe gniazdo o kącie pochylenia pobocznicy takim samym jak na stożkowym zakończeniu rurki teflonowej (2). Gniazdo to wypełnione jest ciekłym eutektycznym stopem galinstanu (8). Ponad pierścieniem uszczelniającym (7) strefa dolna obudowy (6) napełniona jest roztworem chemicznego reduktora tlenu atmosferycznego (9).

Description

Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest cienkowarstwowy czujnik woltamperometryczny do badań analitów w roztworach pozbawionych tlenu, w szczególności stosowany w woltamperometrycznej analizie metali ciężkich zawartych w wodach środowiskowych, ściekach, elektrolitach przemysłowych i płynach ustrojowych.
W analizie woltamperometrycznej wykorzystuje się elektrody robocze o szerokim zakresie polaryzacji, wysokim nadnapięciu wydzielania wodoru, niskim prądzie szczątkowym, dobrze zdefiniowanej powierzchni, łatwo odnawialnej przed każdym pomiarem. Rejestrowany sygnał prądu redukcji lub utleniania analitu w funkcji zewnętrznego potencjału polaryzacji elektrody roboczej przyjmuje kształt fali lub piku. Wartość potencjału półfali lub piku jest wielkością charakterystyczną dla danego rodzaju analitu, stąd możliwe jest jego oznaczenie jakościowe, natomiast wartość prądu granicznego lub prądu piku, mierzona od podstawy fali/piku dostarcza informacji o stężeniu analitu w próbce.
Znany jest z opisu patentowego PL 183 763 B1 cylindryczny czujnik woltamperometryczny z odnawialnym filmem ciekłego amalgamatu srebra, który ma obudowę w postaci plastikowej rurki, zamkniętej od dołu dnem z zatyczką wykonaną z elastycznego tworzywa, korzystnie silikonowego. Na dnie obudowy znajduje się niewielka ilość rtęci, natomiast od góry obudowa zamknięta jest zatyczką z osiowym otworem, w którym suwliwie prowadzony jest pręt nośnika elektrodowego. Nośnik na dolnym końcu ma zamocowaną elektrodę ze srebrnego drutu, natomiast w strefie górnego końca zamocowany jest ruchomy ogranicznik ustalający wymaganą wysokość skoku. Podczas ruchu nośnika do góry elektroda zanurza się w rtęci i następuje jej odnawianie. W trakcie przesuwania elektrody w dół, drut srebrny pokryty grubą warstwą rtęci jest przeciskany przez elastyczne tworzywo, umieszczone na dnie obudowy i następuje usuwanie nadmiaru rtęci i niestabilnej mechanicznie warstwy amalgamatu srebra.
Podobną budowę do wyżej opisanego ma czujnik przedstawiony w opisie patentowym PL 213 750 B1. W tym rozwiązaniu, nośnik elektrodowy jest połączony współosiowo górnym końcem z siłownikiem liniowym, a w strefie dolnego końca ma elektrodę pierścieniową, ze stałego amalgamatu srebra, osadzoną na stalowym pręcie. Na całej długości nośnik elektrodowy jest pokryty powłoką chemoodporną o średnicy zewnętrznej równej średnicy elektrody pracującej. Na dnie obudowy czujnika znajdują się dwa ustalone w pewnym odstępie pierścienie uszczelniające: górny i dolny, a przestrzeń między nimi jest częściowo napełniona ciekłym amalgamatem srebra. Podczas ruchu nośnika do góry elektroda pierścieniowa jest zanurzana w rtęci i następuje jej odnawianie. W trakcie przesuwania nośnika w dół, pierścień ze stałego amalgamatu pokryty grubą warstwą ciekłego amalgamatu przeciska się przez dolny pierścień i następuje usuwanie jego nadmiaru, a także tlenków rtęci i stałych fragmentów amalgamatu.
Stosowanie w praktyce laboratoryjnej opisanych powyżej czujników, pomimo jakościowo dobrej powtarzalności i odtwarzalności powierzchni elektrody roboczej, ze względu na wysoką toksyczność par rtęci jest znacznie ograniczone, ponieważ przepisy obowiązującej Dyrektywy Wspólnoty Europejskiej nr 2007/51 AA/E z dnia 25 września 2007 r., zakazują wprowadzania do obrotu urządzeń pomiarowych zawierających rtęć.
Celem wynalazku jest opracowanie odnawialnego cienkowarstwowego czujnika woltamperometrycznego do badań analitów w roztworach pozbawionych tlenu, zapewniającego bardzo dobrą powtarzalność i odtwarzalność powierzchni elektrody roboczej, niski prąd tła, szeroki zakres polaryzacji, wysoki stosunek sygnału do szumu, możliwość regulacji czułości czujnika poprzez zmianę powierzchni elektrody roboczej, ale bez konieczności stosowania toksycznej rtęci.
Cienkowarstwowy czujnik woltamperometryczny do badań analitów w roztworach pozbawionych tlenu, według wynalazku, zawiera cylindryczny prowadnik elektrody w postaci stalowej rurki, zewnętrznie pokrytej warstwą chemoodporną, na dolnym końcu mający cylindryczną elektrodę roboczą wykonaną z metalu szlachetnego, korzystnie srebra, przy czym prowadnik elektrody jest suwliwie pionowo prowadzony przez zatyczkę osadzoną w górnym końcu obudowy, która na dolnym końcu ma zamocowany elastyczny pierścień uszczelniający elektrodę roboczą, wprowadzaną w jego mikrootwór.
Istota rozwiązania charakteryzuje się tym, że do dolnego końca rurki stalowej jest współosiowo zamocowana rurka teflonowa, mająca taką samą średnicę zewnętrzną i stożkowe zakończenie, którym połączona jest z elektrodą roboczą, o średnicy mniejszej. Na rurce stalowej czujnik ma suwliwie zamocowany ogranicznik skoku dolnego położenia prowadnika elektrody, natomiast w pierścieniu uszczelniającym wykonane jest współosiowe z jego mikrootworem na elektrodę roboczą, stożkowe gniazdo o kącie pochylenia pobocznicy takim samym, jak na stożkowym zakończeniu rurki teflonowej. Gniazdo
PL 235 222 B1 wypełnione jest ciekłym eutektycznym stopem galinstanu. Ponad pierścieniem uszczelniającym strefa dolna obudowy napełniona jest roztworem chemicznego reduktora tlenu atmosferycznego.
Korzystnie stop galinstanu składa się z 62% masowych galu, 22% masowych indu oraz 16% masowych cyny.
Korzystnie roztwór chemicznego reduktora tlenu atmosferycznego jest przesyconym roztworem siarczanu (IV) sodu w wodzie podwójnie destylowanej, w temperaturze 20°C.
Korzystnie obudowa wykonana jest z polipropylenu, nośnik elektrodowy ma warstwę chemoodporną z lakieru epoksydowego, a pierścień uszczelniający jest wykonany z silikonu.
Cienkowarstwowy czujnik woltamperometryczny do badań analitów w roztworach pozbawionych tlenu, według wynalazku, zapewnia bardzo dobrą powtarzalność i odtwarzalność powierzchni elektrody roboczej, o wskaźniku RSD<5%, uzyskaną przez nałożenie cienkiego filmu galinstanu, zamiast stosowanej do tej pory niebezpiecznej dla zdrowia ludzi i środowiska rtęci. Galinstan to ciekły, eutektyczny stop galu, indu i cyny, stabilny w temperaturze od -19°C do 1300°C, o dobrym przewodnictwie elektrycznym (3.4-106 S-m-1), wykorzystywany czasem jak substytut rtęci w termometrach, czujnikach ciśnienia krwi, przekaźnikach elektrycznych, gdzie stosuje się atmosferę beztlenową. Galinstan, w przeciwieństwie bowiem do rtęci, bardzo łatwo utlenia się pod wpływem tlenu atmosferycznego. Pokryty warstwą tlenków nie tworzy regularnych kropli, wykazuje chemiczną pasywność i wysoki opór elektryczny. Ponadto wykazuje bardzo silną adhezję do wszystkich materiałów, również szkła, ceramiki i teflonu. W niniejszym wynalazku tlen atmosferyczny jest redukowany w nasyconym roztworze siarczanu (IV) sodu, co pozwala na zastosowanie galinstanu zamiast toksycznej rtęci.
Przedmiot wynalazku wyjaśniony jest opisem przykładowego cienkowarstwowego czujnika woltamperometryczny do badań analitów w roztworach pozbawionych tlenu, pokazanego na rysunku, którego Fig. 1 przedstawia pionowy przekrój osiowy czujnika, natomiast Fig. 2a, Fig. 2b i Fig. 2c - kolejne położenia prowadnika elektrody, przy odnawianiu elektrody roboczej.
Cienkowarstwowy czujnik woltamperometryczny do badań analitów w roztworach pozbawionych tlenu, zawiera cylindryczny prowadnik elektrody 3 w postaci stalowej rurki 4, zewnętrznie pokrytej warstwą lakieru epoksydowego 5, na dolnym końcu mający cylindryczną elektrodę roboczą 1 wykonaną ze srebra. Prowadnik elektrody 3 jest suwliwie pionowo prowadzony przez teflonową zatyczkę 10 osadzoną w górnym końcu obudowy 6 wykonanej z polipropylenu, która na dolnym końcu ma zamocowany elastyczny silikonowy pierścień uszczelniający 7 elektrodę roboczą 1, wprowadzaną w jego mikrootwór.
Do dolnego końca rurki stalowej 4 jest współosiowo zamocowana rurka teflonowa 2 mająca taką samą średnicę zewnętrzną i stożkowe zakończenie, którym połączona jest z elektrodą roboczą 1 o średnicy mniejszej. Na rurce stalowej 4, czujnik ma suwliwie zamocowany ogranicznik skoku 11 dolnego położenia prowadnika elektrody 3. W silikonowym pierścieniu uszczelniającym 7 wykonane jest współosiowe z jego mikrootworem na elektrodę roboczą 1 stożkowe gniazdo o kącie pochylenia pobocznicy takim samym jak na stożkowym zakończeniu rurki teflonowej 2. Gniazdo to wypełnione jest ciekłym stopem eutektycznym galinstanu 8 składającego się z 62% masowych galu, 22% masowych indu oraz 16% masowych cyny. Ponad silikonowym pierścieniem uszczelniającym 7 strefa dolna obudowy 6 napełniona jest roztworem chemicznego reduktora tlenu atmosferycznego 9, który stanowi przesycony roztwór siarczanu (IV) sodu, Na2SO3 w wodzie podwójnie destylowanej, w temperaturze 20°C.
Podczas ruchu prowadnicy elektrody 3 w stronę gniazda wypełnionego ciekłym stopem galinstanu 8, elektroda robocza 1 zanurza się w tym stopie i następuje nałożenie cienkiej warstwy galinstanu 8. Następnie, w trakcie wsuwania rurki teflonowej 2 do stopu galinstanu 8, elektroda robocza 1 pokryta nową, niejednorodną warstwą galinstanu 8 jest przeciskana przez elastyczny pierścień uszczelniający 7, a w efekcie usuwane są resztki tlenków metali stopu i mikrokryształki Na2SO3 pochodzące z roztworu chemicznego reduktora tlenu atmosferycznego 9, natomiast film galinstanu 8 zostaje ujednorodniony.

Claims (4)

1. Cienkowarstwowy czujnik woltamperometryczny do badań analitów w roztworach pozbawionych tlenu, zawierający cylindryczny prowadnik elektrody w postaci stalowej rurki, zewnętrznie pokrytej warstwą chemoodporną, na dolnym końcu mający cylindryczną elektrodę roboczą wykonaną z metalu szlachetnego, korzystnie srebra, przy czym prowadnik elektrody jest suwliwie pionowo prowadzony przez zatyczkę osadzoną w górnym końcu obudowy, która na dolnym końcu ma zamocowany elastyczny pierścień uszczelniający elektrodę roboczą, wprowadzaną w jego mikrootwór, znamienny tym, że do dolnego końca rurki stalowej (4) jest współosiowo zamocowana rurka teflonowa (2) mająca taką samą średnicę zewnętrzną i stożkowe zakończenie, którym połączona jest z elektrodą roboczą (1) o średnicy mniejszej, a na rurce stalowej (4), czujnik ma suwliwie zamocowany ogranicznik skoku (11) dolnego położenia prowadnika elektrody (3), natomiast w pierścieniu uszczelniającym (7) wykonane jest współosiowe z jego mikrootworem na elektrodę roboczą (1) stożkowe gniazdo o kącie pochylenia pobocznicy takim samym, jak na stożkowym zakończeniu rurki teflonowej (2), które to gniazdo wypełnione jest ciekłym eutektycznym stopem galinstanu (8), przy czym ponad pierścieniem uszczelniającym (7) strefa dolna obudowy (6) napełniona jest roztworem chemicznego reduktora tlenu atmosferycznego (9).
2. Czujnik według zastrz. 1, znamienny tym, że stop galinstanu (8) składa się z 62% masowych galu, 22% masowych indu oraz 16% masowych cyny.
3. Czujnik według zastrz. 1, znamienny tym, że roztwór chemicznego reduktora tlenu atmosferycznego (9) jest przesyconym roztworem siarczanu (IV) sodu w wodzie podwójnie destylowanej, w temperaturze 20°C.
4. Czujnik według zastrz. 1, znamienny tym, że obudowa (6) wykonana jest z polipropylenu, nośnik elektrodowy (3) ma warstwę chemoodporną (5) z lakieru epoksydowego, a pierścień uszczelniający (7) jest wykonany z silikonu.
PL426464A 2018-07-26 2018-07-26 Cienkowarstwowy czujnik woltamperometryczny do badań analitów w roztworach pozbawionych tlenu PL235222B1 (pl)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL426464A PL235222B1 (pl) 2018-07-26 2018-07-26 Cienkowarstwowy czujnik woltamperometryczny do badań analitów w roztworach pozbawionych tlenu

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL426464A PL235222B1 (pl) 2018-07-26 2018-07-26 Cienkowarstwowy czujnik woltamperometryczny do badań analitów w roztworach pozbawionych tlenu

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL426464A1 PL426464A1 (pl) 2020-01-27
PL235222B1 true PL235222B1 (pl) 2020-06-15

Family

ID=69184934

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL426464A PL235222B1 (pl) 2018-07-26 2018-07-26 Cienkowarstwowy czujnik woltamperometryczny do badań analitów w roztworach pozbawionych tlenu

Country Status (1)

Country Link
PL (1) PL235222B1 (pl)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
PL447200A1 (pl) * 2023-12-20 2025-03-17 Uniwersytet Marii Curie-Skłodowskiej Elektroda woltamperometryczna przeznaczona do analiz elektrochemicznych

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2451596A (en) * 2007-06-07 2009-02-04 Sensor Innovations Inc Semiconductor electrochemical sensors
CN102262112A (zh) * 2011-04-02 2011-11-30 中国科学院烟台海岸带研究所 一种用于检测痕量重金属的合金电极电化学传感器
PL213750B1 (pl) * 2010-03-09 2013-04-30 Akademia Górniczo Hutnicza Im Stanislawa Staszica W Krakowie Odnawialna, cylindryczna elektroda amalgamatowa do elektrochemicznych pomiarów, zwłaszcza woltamperometrycznych, polarograficznych i tensametrycznych
US20130248364A1 (en) * 2010-12-16 2013-09-26 Sensor Innovations, Inc. Electrochemical sensors

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2451596A (en) * 2007-06-07 2009-02-04 Sensor Innovations Inc Semiconductor electrochemical sensors
PL213750B1 (pl) * 2010-03-09 2013-04-30 Akademia Górniczo Hutnicza Im Stanislawa Staszica W Krakowie Odnawialna, cylindryczna elektroda amalgamatowa do elektrochemicznych pomiarów, zwłaszcza woltamperometrycznych, polarograficznych i tensametrycznych
US20130248364A1 (en) * 2010-12-16 2013-09-26 Sensor Innovations, Inc. Electrochemical sensors
CN102262112A (zh) * 2011-04-02 2011-11-30 中国科学院烟台海岸带研究所 一种用于检测痕量重金属的合金电极电化学传感器

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
PL447200A1 (pl) * 2023-12-20 2025-03-17 Uniwersytet Marii Curie-Skłodowskiej Elektroda woltamperometryczna przeznaczona do analiz elektrochemicznych

Also Published As

Publication number Publication date
PL426464A1 (pl) 2020-01-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Hersch Trace monitoring in gases using galvanic systems
US11686702B2 (en) Electrochemical sensor
US4049525A (en) Corrosion test cell
US4221651A (en) Electrochemical cell for measuring hydrogen in metal
Navrátil et al. Voltammetric determination of phenylglyoxylic acid in urine using graphite composite electrode
KR930010545A (ko) 용융금속중의 수소용해량 측정용 센서 프로우브 및 수소농도 측정방법
PL235222B1 (pl) Cienkowarstwowy czujnik woltamperometryczny do badań analitów w roztworach pozbawionych tlenu
US11486816B2 (en) Corrosion measurement device
Liu et al. Experimental and finite element method studies for femtomolar cobalt ion detection using a DHI modified nanochannel
US3793158A (en) Device and method for measuring relative concentration changes in gas stream components
KR20160077125A (ko) 정전위 전해식 가스 센서
US4182666A (en) Oxygen sensors
De Souza et al. Characterization and Use of Copper Solid Amalgam Electrode for Electroanalytical Determination of Triazines‐Based Herbicides
Tatsumi et al. Nearly reversible polarographic waves of ferrocenecarboxylate at dropping carbon fluid electrodes
CN115078949B (zh) 载流子浓度镓基液态金属测量探头及其装置
Galus Mercury electrodes
Laitinen et al. Potentiometric Determination of Oxygen Using the Dropping Mercury Electrode1
JP7518236B2 (ja) 電気化学測定装置および金属材料の電気化学測定方法
US4207162A (en) Chemical detector utilizing an electrolytic gel
CN217766708U (zh) 载流子浓度镓基液态金属测量探头及其装置
Müller et al. Effect of pressure on the potentiometric response of ion-selective electrodes and reference electrodes
Yosypchuk et al. Reference electrodes based on solid amalgams
Musil et al. In situ collection of volatile silver species in a new modular quartz tube atomizer for atomic absorption spectrometry
Gutz et al. Adaptation of poly (tetrafluoroethylene) tips to mercury drop electrodes and evaluation by flow injection analysis
Zhang et al. Electrochemical stripping analysis of cadmium on tantalum electrode