RU2150108C1 - Device for electrochemical measurements - Google Patents

Device for electrochemical measurements Download PDF

Info

Publication number
RU2150108C1
RU2150108C1 RU98120614A RU98120614A RU2150108C1 RU 2150108 C1 RU2150108 C1 RU 2150108C1 RU 98120614 A RU98120614 A RU 98120614A RU 98120614 A RU98120614 A RU 98120614A RU 2150108 C1 RU2150108 C1 RU 2150108C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
electrode
working
flexible
electrodes
working electrode
Prior art date
Application number
RU98120614A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Х.З. Брайнина
А.В. Иванова
Л.И. Колядина
В.А. Каменских
Original Assignee
Уральский государственный экономический университет
Товарищество с ограниченной ответственностью Научно-производственное внедренческое предприятие "Ива"
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 Уральский государственный экономический университет, Товарищество с ограниченной ответственностью Научно-производственное внедренческое предприятие "Ива" filed Critical Уральский государственный экономический университет
Priority to RU98120614A priority Critical patent/RU2150108C1/en
Priority to PCT/RU1999/000181 priority patent/WO2000029840A1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2150108C1 publication Critical patent/RU2150108C1/en

Links

Images

Classifications

    • 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
    • G01N27/48—Systems using polarography, i.e. measuring changes in current under a slowly-varying voltage

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Sampling And Sample Adjustment (AREA)
  • Electroluminescent Light Sources (AREA)

Abstract

FIELD: chemistry, metallurgy, food industry, ecology, in particular, for monitoring of natural and drain waters and biological objects. SUBSTANCE: device has measuring chamber, which is designed as either pneumonic two-port or non-circulating chamber using segment-slit access and has electrodes, which are made from graphite plates as segments and are arranged in parallel to one another. One electrode is used for preparation of sample. They embrace section-insulation flexible working electrode, which has alternating working, insulating and contact regions. Additional electrode is connected through resistor to section-insulation flexible working electrode. In addition device has mixer, which is driven by electric motor. In addition device may have mechanism for cleaning working surface of electrodes. EFFECT: increased speed and simplified process, increased precision and sensitivity of analysis (detection threshold is up to 1 mcg/l), increased range of elements to be detected, elimination of metallic mercury and its soluble saline compounds. 2 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к области электрохимических измерений, а именно к вольтамперометрическому анализу состава раствора, и может использоваться в химической, металлургической, пищевой промышленности, экологии, и, в частности, для контроля состава природных, сточных вод, биологических объектов. The invention relates to the field of electrochemical measurements, namely to voltammetric analysis of the composition of the solution, and can be used in the chemical, metallurgical, food industry, ecology, and, in particular, to control the composition of natural, waste water, biological objects.

Известны устройства для проведения лабораторного анализа растворов вольтамперометрическим методом, где в качестве рабочего электрода используется ртутный капельный электрод [1]. Known devices for laboratory analysis of solutions by voltammetric method, where a mercury droplet electrode is used as a working electrode [1].

Недостатками таких устройств является высокая токсичность металлической ртути, сложность автоматизации таких устройств для проточного анализа, необходимость регенерации и утилизации отработанной ртути. The disadvantages of such devices are the high toxicity of metallic mercury, the complexity of automation of such devices for flow analysis, the need for regeneration and disposal of spent mercury.

Известны устройства, где используют рабочие электроды из платины или других металлов [2]. Known devices that use working electrodes made of platinum or other metals [2].

Недостатком таких устройств является возможность их использования для определения лишь узкого круга элементов, что обусловлено низким перенапряжением водорода и электрохимическим растворением металла, что ограничивает рабочую область электрода; пассивация или другие изменения поверхности электрода приводят к необходимости механической регенерации его поверхности, что удлиняет анализ и делает невозможным проведение анализа в автоматическом режиме. The disadvantage of such devices is the possibility of their use to determine only a narrow circle of elements, which is due to the low overvoltage of hydrogen and electrochemical dissolution of the metal, which limits the working area of the electrode; passivation or other changes in the surface of the electrode lead to the need for mechanical regeneration of its surface, which lengthens the analysis and makes it impossible to conduct analysis in automatic mode.

Известны устройства, где рабочие электроды изготовлены из графитового материала, пропитанного полимерными наполнителями [3]. Known devices where the working electrodes are made of graphite material impregnated with polymer fillers [3].

Недостатком таких устройств является необходимость механической зачистки поверхности электрода между анализами, что исключает возможность выполнения анализа в автоматическом режиме. The disadvantage of such devices is the need for mechanical cleaning of the electrode surface between analyzes, which eliminates the possibility of analysis in automatic mode.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является устройство, содержащее гибкий рабочий электрод с обновляемой рабочей поверхностью, вспомогательный электрод, подающий и приемный барабаны, привод и токосъем, проточную щелевую измерительную камеру, оснащенную плавающими валиками, огибаемыми петлеобразно гибким рабочим электродом, подаваемым пошагово в щель измерительной камеры, электродом сравнения, при этом гибкий рабочий и вспомогательный электроды, токосъем изготовлены из инертного по отношению к анализируемому раствору материала, например из углеродной нити, графита и стеклоуглерода, кроме того, устройство содержит элементы, обеспечивающие пошаговое перемещение гибкого рабочего электрода и сигнализирующие об израсходовании или обрыве последнего (по первому варианту), причем у электрохимического устройства измерительная камера может быть выполнена непроточной, имеет заданный объем и оснащена перемешивающим механизмом (по второму варианту)[4] (патент N 2097754, G 01 N 27/28, 27/30, 27/48 - прототип)
На подающий барабан наматывается гибкий рабочий электрод, который, огибая промежуточный валик, находящийся в растворе, перематывается на принимающий барабан.Closest to the proposed invention is a device containing a flexible working electrode with an updated working surface, an auxiliary electrode, supply and receiving drums, a drive and a current collector, a flow-through slotted measuring chamber equipped with floating rollers, enveloped by a loop-like flexible working electrode, supplied stepwise into the slot of the measuring chamber , a reference electrode, while the flexible working and auxiliary electrodes, the current collector are made of a mat inert with respect to the analyzed solution rial, for example from carbon filament, graphite and glassy carbon, in addition, the device contains elements that provide step-by-step movement of a flexible working electrode and signal about the consumption or breakage of the latter (according to the first option), and the electrochemical device can be made non-flowing, has a given volume and is equipped with a stirring mechanism (in the second embodiment) [4] (patent N 2097754, G 01 N 27/28, 27/30, 27/48 - prototype)
A flexible working electrode is wound around the feed drum, which, reeling around the intermediate roller in solution, is rewound onto the receiving drum.

Это устройство содержит сложный механизм прижима гибкого электрода к промежуточным валикам, однако отсутствует прижим гибкого рабочего электрода к токосъемным стержням, что делает ненадежным электрический контакт. This device contains a complex mechanism for clamping the flexible electrode to the intermediate rollers, but there is no clamping of the flexible working electrode to the collector rods, which makes the electrical contact unreliable.

Это устройство не содержит элементов, позволяющих проводить пробоподготовку. Однако, в анализе реальных объектов, например природных и сточных вод, мешающим фактором является наличие в них органических веществ. This device does not contain elements that allow sample preparation. However, in the analysis of real objects, such as natural and wastewater, the presence of organic substances in them is a hindering factor.

Использование таких способов пробоподготовки, как ультрафиолетовое облучение (УФО) или химическое разложение, требует длительного времени и трудноосуществимо в проточном варианте. Использование электрохимической подготовки пробы в проточном варианте при данной конструкции ячейки требует многокамерности, что усложняет систему, а в стационарном варианте, кроме того, значительно увеличивает время анализа. The use of such sample preparation methods as ultraviolet irradiation (UV) or chemical decomposition requires a long time and is hardly feasible in a flow-through version. The use of electrochemical sample preparation in the flow-through version with this cell design requires multi-chamber, which complicates the system, and in the stationary version, in addition, significantly increases the analysis time.

Использование в качестве гибкого рабочего электрода углеродной нити, промокающей при погружении в раствор, не позволяет создать воспроизводимую рабочую поверхность электрода, что приводит к увеличению погрешности измерения. Также, использование этого электрода дает возможность определять узкий круг элементов при достаточно высоком пределе обнаружения (на уровне 5-10 мкг/л меди, свинца, кадмия и цинка). Необходимость введения растворимых солей ртути (II) приводит к загрязнению стоков. Кроме того, намокание нити приводит к увеличению рабочей поверхности электрода, что приводит к увеличению фоновых токов и соответственно к необходимости повышения требований к аппаратуре. The use of a carbon filament as a flexible working electrode, soaking when immersed in a solution, does not allow creating a reproducible working surface of the electrode, which leads to an increase in the measurement error. Also, the use of this electrode makes it possible to determine a narrow circle of elements with a sufficiently high detection limit (at the level of 5-10 μg / l of copper, lead, cadmium and zinc). The need for the introduction of soluble salts of mercury (II) leads to pollution of effluents. In addition, wetting the filament leads to an increase in the working surface of the electrode, which leads to an increase in the background currents and, accordingly, to the need to increase the requirements for the equipment.

В протоке перемешивание осуществляется за счет движения раствора и определяется скоростью движения раствора. В свою очередь, увеличение скорости движения раствора ограничено выбранными оптимальными условиями пробоподготовки. In the flow, mixing is carried out due to the movement of the solution and is determined by the speed of movement of the solution. In turn, the increase in the speed of the solution is limited by the selected optimal conditions for sample preparation.

Изобретение направлено на сокращение длительности и упрощение процесса за счет возможности совмещения процессов электрохимической пробоподготовки и измерения в одном блоке. Повышение точности и чувствительности анализа (снижение предела обнаружения до 1 мкг/л), расширения спектра определяемых элементов (возможность определения меди, свинца, олова, кадмия, цинка, никеля, хрома, марганца, молибдена, вольфрама, селена, сурьмы, ртути, мышьяка, сульфидов), исключение использования металлической ртути и ее растворимых солей за счет использования секционно-изолированных гибких рабочих электродов различных типов и равномерного перемешивания. Также, предложенные нами секционно-изолированные гибкие рабочие электроды могут служить в качестве подложки для биосенсоров, таким образом выполняя функции мультисенсора (т.е. химического сенсора и биосенсора). The invention is aimed at reducing the duration and simplifying the process due to the possibility of combining the processes of electrochemical sample preparation and measurement in one unit. Improving the accuracy and sensitivity of the analysis (reducing the detection limit to 1 μg / l), expanding the spectrum of the elements being determined (the ability to determine copper, lead, tin, cadmium, zinc, nickel, chromium, manganese, molybdenum, tungsten, selenium, antimony, mercury, arsenic sulfides), the exclusion of the use of metallic mercury and its soluble salts through the use of sectionally-insulated flexible working electrodes of various types and uniform mixing. Also, the sectionally-insulated flexible working electrodes that we proposed can serve as a substrate for biosensors, thus acting as a multisensor (i.e., a chemical sensor and a biosensor).

Это достигается тем, что
- два электрода, выполненных из графитовых пластин в виде сегментов (графитовые пластинчатые сегменты), размещаются друг против друга, между пластинами задается электрический ток. На аноде (электрод пробоподготовки) происходит окисление органических соединений в результате электрохимических и химических реакций. Одновременно на катоде (вспомогательный электрод) происходит восстановление избытка окислителя;
- между графитовыми пластинчатыми сегментами помещается секционно-изолированный гибкий рабочий электрод, который выполнен в виде графитовой нити либо металлической проволоки, либо фольги или в виде гибкой полимерной пленки с нанесенной токопроводящей дорожкой из углеродсодержащих композиций, при этом секционно-изолированный гибкий рабочий электрод содержит рабочие и контактные зоны, ограниченные зонами, покрытыми слоем изолирующего материала (изолированные участки), причем рабочие зоны чередуются с изолированными участками и контактными зонами. В случае определения амальгамообразующих элементов (медь, свинец, олово, кадмий, цинк) электрод модифицирован труднорастворимыми соединениями ртути;
- устройство содержит прижимной токосъемный механизм, где совмещены функции прижима гибкого электрода и токосъема;
- перемешивание раствора происходит при помощи механической мешалки, управляемой электродвигателем, что позволяет интенсифицировать электрохимическую пробоподготовку и доставку ионов металла к поверхности рабочего электрода, что приводит к снижению предела обнаружения;
- графитовый пластинчатый сегмент, являющийся катодом (вспомогательным электродом) во время пробоподготовки соединен с гибким электродом через сопротивления, это позволяет поддерживать потенциал на гибком модифицированном электроде, необходимый для электрохимического формирования его поверхности. Таким образом, удается совместить эту стадию со стадией пробоподготовки;
- измерительная камера выполнена с сегментной щелевой выборкой, что делает процесс изготовления камеры более технологичным и упрощает процесс промывки измерительной камеры ввиду устранения застойных зон.This is achieved by the fact that
- two electrodes made of graphite plates in the form of segments (graphite plate segments) are placed against each other, an electric current is set between the plates. At the anode (sample preparation electrode), organic compounds are oxidized as a result of electrochemical and chemical reactions. At the same time, the excess oxidizer is restored at the cathode (auxiliary electrode);
- between the graphite plate segments is placed a sectionally insulated flexible working electrode, which is made in the form of a graphite filament or metal wire or foil or in the form of a flexible polymer film coated with a conductive path of carbon-containing compositions, while the sectionally insulated flexible working electrode contains working and contact zones bounded by zones covered by a layer of insulating material (isolated areas), and the working areas alternate with isolated areas and domestic zones. In the case of determination of amalgam-forming elements (copper, lead, tin, cadmium, zinc), the electrode is modified with sparingly soluble mercury compounds;
- the device comprises a clamping current collection mechanism, where the functions of pressing the flexible electrode and the current collection are combined;
- the solution is mixed using a mechanical stirrer controlled by an electric motor, which makes it possible to intensify the electrochemical sample preparation and delivery of metal ions to the surface of the working electrode, which reduces the detection limit;
- the graphite plate segment, which is the cathode (auxiliary electrode) during sample preparation, is connected to the flexible electrode through resistances, this allows you to maintain the potential on the flexible modified electrode, necessary for the electrochemical formation of its surface. Thus, it is possible to combine this stage with the stage of sample preparation;
- the measuring chamber is made with segmented slit sampling, which makes the manufacturing process of the chamber more technological and simplifies the washing process of the measuring chamber due to the elimination of stagnant zones.

На фиг. 1 представлена схема секционно-изолированного гибкого рабочего электрода, выполненного из углеродной нити либо металлической проволоки или фольги 1 (например, вольфрамовой, серебряной, золотой). Нить, проволока или фольга изолированы таким образом, что неизолированная рабочая зона 2, погруженная в анализируемый раствор, чередуется с изолированными участками 3 (зоны, покрытые слоем изолирующего материала) и неизолированными контактными участками 4. In FIG. 1 is a diagram of a sectionally insulated flexible working electrode made of carbon fiber or metal wire or foil 1 (for example, tungsten, silver, gold). The thread, wire or foil is insulated so that the uninsulated working zone 2 immersed in the analyzed solution alternates with insulated sections 3 (zones covered with a layer of insulating material) and uninsulated contact sections 4.

На фиг. 2 представлена схема секционно-изолированного гибкого рабочего электрода, представляющего собой гибкую полимерную пленку (например, полиамид, лавсан, целлулоиды) 1 с нанесенной токопроводящей дорожкой из углеродсодержащих композиций (например, угольная паста) 2, на которую через интервал наносятся участки графитовой пасты либо наклеиваются отрезки металлической фольги (например, золотой фольги). Участки из графитовой пасты или металлической фольги являются рабочими зонами электрода 3, которые ограничены зонами, покрытыми слоем изолирующего материала. Рабочие зоны электрода могут быть модифицированы малорастворимыми соединениями ртути, также как известные электроды [5]. Рабочие зоны электрода чередуются с изолированными и неизолированными контактными участками 4. In FIG. 2 is a diagram of a sectionally insulated flexible working electrode, which is a flexible polymer film (for example, polyamide, lavsan, celluloid) 1 with a conductive path made of carbon-containing compositions (for example, carbon paste) 2, on which sections of graphite paste are applied at intervals and glued pieces of metal foil (e.g. gold foil). Areas of graphite paste or metal foil are the working areas of the electrode 3, which are limited to areas covered by a layer of insulating material. The working areas of the electrode can be modified with sparingly soluble mercury compounds, as well as known electrodes [5]. The working areas of the electrode alternate with insulated and non-insulated contact areas 4.

Изоляционными материалами являются лаки и клеи водоустойчивые, инертные по отношению к анализируемым растворам, сохраняющие гибкость электрода, например клей цементит, клей компаунд К-68. Insulating materials are varnishes and adhesives that are waterproof, inert with respect to the analyzed solutions, preserving the flexibility of the electrode, for example cementite adhesive, K-68 compound adhesive.

На фиг. 3 представлен общий вид устройства для электрохимических измерений с использованием секционно-изолированного гибкого рабочего электрода. In FIG. 3 shows a general view of a device for electrochemical measurements using a sectionally insulated flexible working electrode.

На фиг. 4 изображено сечение А-А фиг. 3. In FIG. 4 shows a section AA of FIG. 3.

Устройство содержит изготовленную из электроизоляционного материала (эбонит, оргстекло, фторопласт) подставку 1 (фиг. 3) с двумя стойками 2, на которых закреплен корпус 3 с сегментной щелевой выборкой измерительной ячейки. Корпус изготовлен из электроизоляционного материала. В корпус измерительной ячейки встроены входной 4 и выходной 5 штуцера (он же является ограничителем уровня жидкости в ячейке) для подвода и слива анализируемого раствора в проточном варианте. Для стационарного варианта - на входной штуцер устанавливается заглушка 6. Сбоку корпуса на кронштейне 7 через направляющую втулку 8 устанавливается электрод сравнения 9. Устройство также содержит прижимной токосъемный механизм, состоящий из рычага 10, на коротком плече которого закреплен графитовый стержень 11, являющийся контактом токосъема и механизма фиксации рычага 12. Механизм фиксации рычага 12 имеет два положения: положение прижима электрода и положение разомкнутого контакта. Контактирование производится прижатием графитового стержня 11 к направляющей поверхности планки 13. The device comprises a stand 1 made of electrical insulating material (ebonite, plexiglass, fluoroplastic) 1 (Fig. 3) with two racks 2, on which the housing 3 is fixed with a segmented slotted sample of the measuring cell. The housing is made of electrical insulating material. The inlet 4 and outlet 5 nozzles are integrated into the body of the measuring cell (it is also a limiter of the liquid level in the cell) for supplying and draining the analyzed solution in a flow-through version. For the stationary version, a plug 6 is installed on the inlet fitting. A comparison electrode 9 is installed on the side of the housing on the bracket 7 through the guide sleeve 8. The device also includes a clamping current collection mechanism, consisting of a lever 10, on the short arm of which a graphite rod 11 is fixed, which is a current collection contact and the mechanism for fixing the lever 12. The mechanism for fixing the lever 12 has two positions: the position of the clamp electrode and the position of the open contact. Contacting is performed by pressing the graphite rod 11 against the guide surface of the strip 13.

Устройство также содержит мешалку 14, подающий 15 и приемный 16 барабаны, которые расположены на съемном основании 17. Внутри корпуса 3 с сегментной щелевой выборкой стационарно установлены два графитовых пластинчатых сегмента - электроды 18 (электрод пробоподготовки), 19 (вспомогательный электрод) (фиг. 4) площадью 8 см2 каждый параллельно друг другу на расстоянии 4-10 мм. Электроды 18, 19 поджимаются с помощью накладок 20 (фиг. 4) к стержням 21, являющимся токосъемом для электродов 18, 19.The device also contains a mixer 14, supplying 15 and receiving 16 drums, which are located on a removable base 17. Inside the housing 3 with a slit segment sampling two graphite plate segments are permanently installed - electrodes 18 (sample preparation electrode), 19 (auxiliary electrode) (Fig. 4 ) with an area of 8 cm 2 each parallel to each other at a distance of 4-10 mm. The electrodes 18, 19 are pressed using pads 20 (Fig. 4) to the rods 21, which is the current collector for the electrodes 18, 19.

Между электродами 18, 19 расположен направляющий цилиндр 22 для гибкого секционно-изолированного рабочего электрода. К гибкому электроду подведена мешалка 14 в виде стержня с винтовой проточкой для лучшего перемешивания. Мешалка установлена на валу электродвигателя 23. Between the electrodes 18, 19 there is a guide cylinder 22 for a flexible sectionally insulated working electrode. A stirrer 14 in the form of a rod with a screw groove is brought to a flexible electrode for better mixing. The mixer is mounted on the shaft of the electric motor 23.

Гибкий рабочий электрод 24, намотанный на подающий барабан 15, проходит по направляющему ролику 25, по направляющей поверхности планки 13, огибая направляющий цилиндр 22, и наматывается на приемный барабан 16. A flexible working electrode 24, wound on the feed drum 15, passes along the guide roller 25, along the guide surface of the bar 13, around the guide cylinder 22, and wound on the take-up drum 16.

Смена гибкого рабочего электрода производится пошагово вручную или автоматически с помощью электрического привода 26. The change of the flexible working electrode is performed step by step manually or automatically using an electric drive 26.

Устройство для электрохимических измерений работает следующим образом. A device for electrochemical measurements works as follows.

При работе в проточно-дискретном режиме открывается клапан на входном штуцере 4 и ячейка промывается фоновым раствором. Затем ячейка заполняется анализируемым раствором. Клапан на штуцере 4 закрывается. Механизм фиксации рычага 12 устанавливается в положении разомкнутого контакта, вручную или автоматически с помощью электрического привода 26 вращением приемного барабана 16 осуществляется замена гибкого рабочего электрода. Анализируемый раствор находится между графитовыми пластинчатыми сегментами рабочего электрода пробоподготовки 18 и вспомогательного электрода 19. Включается перемешивающее устройство, включающее мешалку 14 и электродвигатель 23. После этого начинается совмещенный процесс формирования поверхности гибкого рабочего электрода и электрохимической подготовки пробы и дальнейший анализ пробы. When working in flow-discrete mode, the valve opens at the inlet fitting 4 and the cell is washed with a background solution. Then the cell is filled with the analyzed solution. The valve on the fitting 4 closes. The locking mechanism of the lever 12 is installed in the open contact position, manually or automatically using the electric drive 26 by rotating the receiving drum 16, the flexible working electrode is replaced. The analyzed solution is located between the graphite plate segments of the working sample preparation electrode 18 and the auxiliary electrode 19. A mixing device is turned on, including a mixer 14 and an electric motor 23. After this, the combined process of forming the surface of a flexible working electrode and electrochemical sample preparation and further analysis of the sample begins.

При работе в непроточном варианте, предназначенном для проведения разовых измерений, ячейка промывается фоновым электролитом, затем на входной штуцер 4 устанавливается заглушка 6. Ячейка заполняется анализируемым раствором. Далее работа устройства аналогична проточно-дискретному варианту. When working in a non-flowing version, designed for one-time measurements, the cell is washed with background electrolyte, then a plug 6 is installed on the inlet 4. The cell is filled with the analyzed solution. Further, the operation of the device is similar to the flow-discrete version.

Для определения элементов, где используются адсорбционные процессы (хром, селен, марганец и др.), механическая регенерация поверхности все же необходима. В этом случае предусмотрен механизм зачистки, состоящий из электродвигателя 27 с редуктором и прижимным роликом 28 с абразивным материалом. To determine the elements where adsorption processes are used (chromium, selenium, manganese, etc.), mechanical surface regeneration is still necessary. In this case, a stripping mechanism is provided, consisting of an electric motor 27 with a gearbox and a pressure roller 28 with abrasive material.

При работе в проточно-дискретном режиме при использовании механизма зачистки открывается клапан на входном штуцере 4 и ячейка промывается фоновым раствором. Затем ячейка заполняется анализируемым раствором. Клапан на штуцере 4 закрывается. Механизм фиксации рычага 12 устанавливается в положении разомкнутого контакта, вручную или автоматически с помощью электрического привода 26 вращением приемного барабана 16 осуществляется замена гибкого рабочего электрода. Одновременно с вращением приемного барабана 16 при помощи электродвигателя 27 начинает вращаться прижимной ролик 28 с абразивным материалом, тем самым осуществляя механическую зачистку рабочей поверхности гибкого секционно-изолированного электрода, изготовленного на основе графитовой пасты. Далее работа устройства аналогична проточно-дискретному варианту без использования механизма зачистки. When working in flow-discrete mode, using the stripping mechanism, the valve on the inlet fitting 4 opens and the cell is washed with a background solution. Then the cell is filled with the analyzed solution. The valve on the fitting 4 closes. The locking mechanism of the lever 12 is installed in the open contact position, manually or automatically using the electric drive 26 by rotating the receiving drum 16, the flexible working electrode is replaced. Simultaneously with the rotation of the receiving drum 16 by means of an electric motor 27, the pressure roller 28 with abrasive material starts to rotate, thereby mechanically cleaning the working surface of a flexible sectionally insulated electrode made on the basis of graphite paste. Further, the operation of the device is similar to a flow-discrete version without using a stripping mechanism.

Использование предлагаемого устройства для электрохимических измерений обеспечивает по сравнению с существующими устройствами следующие преимущества. Using the proposed device for electrochemical measurements provides the following advantages compared to existing devices.

Предлагаемое устройство для электрохимических измерений обеспечивает сокращение длительности анализа за счет совмещения стадий электрохимического формирования поверхности гибкого модифицированного рабочего электрода и электрохимической подготовки пробы. The proposed device for electrochemical measurements provides a reduction in the duration of the analysis by combining the stages of electrochemical surface formation of a flexible modified working electrode and electrochemical sample preparation.

В предложенном устройстве в процессах электрохимической пробоподготовки и последующем измерении в качестве вспомогательного используется один и тот же электрод, что приводит к упрощению конструкции, кроме того, во время электрохимической пробоподготовки через вспомогательный электрод задается потенциал на гибкий электрод, необходимый для электрохимического формирования его поверхности, что приводит к упрощению электрической схемы и к сокращению длительности анализа. In the proposed device, in the processes of electrochemical sample preparation and subsequent measurement, the same electrode is used as an auxiliary, which leads to a simplification of the design, in addition, during the electrochemical sample preparation, the potential on the flexible electrode necessary for the electrochemical formation of its surface is set through the auxiliary electrode, which leads to a simplification of the electrical circuit and to reduce the duration of the analysis.

Использование перемешивающего устройства, включающего мешалку 14 и электродвигатель 23, позволяет интенсифицировать процесс электрохимической пробоподготовки, повысить точность измерения и снизить предел обнаружения. The use of a mixing device, including a mixer 14 and an electric motor 23, allows you to intensify the process of electrochemical sample preparation, increase the accuracy of measurements and reduce the detection limit.

Конструктивное решение прижимного токосъемного механизма позволяет совместить функции токосъема и прижима в одном механизме, расширить функциональные возможности устройства и использовать разные виды электродов в анализе, что дает возможность расширить круг определяемых элементов. The constructive solution of the clamping current-collecting mechanism allows combining the functions of current-collecting and clamping in one mechanism, expanding the device’s functionality and using different types of electrodes in the analysis, which makes it possible to expand the range of defined elements.

Использование гибких секционно-изолированных электродов в качестве подложки для биосенсоров позволяет проводить определение органических соединений в биологических объектах, что дает возможность расширить сферу применения устройства. The use of flexible sectionally-isolated electrodes as a substrate for biosensors allows the determination of organic compounds in biological objects, which makes it possible to expand the scope of the device.

Использование секционно-изолированного гибкого электрода (фиг. 1 и 2) ограничивает его рабочую поверхность. Это приводит к увеличению отношения тока аналитического сигнала к фоновому току, к улучшению воспроизводимости сигналов, что позволяет упростить применяемую в анализе аппаратуру. The use of a sectionally insulated flexible electrode (Fig. 1 and 2) limits its working surface. This leads to an increase in the ratio of the current of the analytical signal to the background current, to an improvement in the reproducibility of the signals, which makes it possible to simplify the equipment used in the analysis.

Использование механизма зачистки дает возможность определять элементы, где используются адсорбционные реакции, то есть расширить круг определяемых элементов. The use of the stripping mechanism makes it possible to determine the elements where adsorption reactions are used, that is, to expand the circle of the determined elements.

Использование модифицированного секционно-изолированного гибкого рабочего электрода, изготовленного из графитовой пасты, обеспечивает экологическую безопасность отработанных растворов. The use of a modified sectionally insulated flexible working electrode made of graphite paste ensures the environmental safety of spent solutions.

Конструктивное решение измерительной ячейки в виде сегментно-щелевой выборки позволяет сделать процесс изготовления ячейки более технологичным, устраняет застойные зоны в ячейке и сокращает время промывки. The constructive solution of the measuring cell in the form of a slit-slot sampling makes it possible to make the cell manufacturing process more technologically advanced, eliminates stagnant zones in the cell and reduces the washing time.

Источники информации
1. Гейровский Я., Куга Я. Основы полярографии. М.: Мир, 1965 г.Sources of information
1. Geyrovsky Y., Kuga Y. Fundamentals of polarography. M .: Mir, 1965

2. Делимарский Ю.К., Городыский А.В. Электродные процессы и методы исследования в полярографии. К.: АН УССР, 1960. 2. Delimarsky Yu.K., Gorodsky A.V. Electrode processes and research methods in polarography. K .: AN USSR, 1960.

3. Х. З. Брайнина, Е.Я. Нейман. Твердофазные реакции в электроаналитической химии. М.: Химия, 1982. 3. Kh. Z. Brainina, E.Ya. Neumann. Solid-phase reactions in electroanalytical chemistry. M .: Chemistry, 1982.

4. Патент РФ N 2097754, G 01 N 27/28, 27/30, 27/48, 1997 г., БИ N 33 - прототип. 4. RF patent N 2097754, G 01 N 27/28, 27/30, 27/48, 1997, BI N 33 - prototype.

5. Kh. Brainina, A.Ivanova, N.Malachova. /Disposable thick film modified graphite electrodes for stripping voltammetry/ Anal. Chim. Acta 349 (1997), p. 85-91. 5. Kh. Brainina, A. Ivanova, N. Malachova. / Disposable thick film modified graphite electrodes for stripping voltammetry / Anal. Chim. Acta 349 (1997), p. 85-91.

Claims (2)

1. Устройство для электрохимических измерений, содержащее измерительную камеру, включающую гибкий рабочий электрод с обновляемой рабочей поверхностью, вспомогательный электрод, электрод сравнения, подающий и приемный барабаны, привод и токосъемный механизм, отличающееся тем, что измерительная камера выполнена в виде сегментно-щелевой выборки проточно-дискретной или непроточной и оснащена электродами, выполненными из графитовых пластин в виде сегментов и размещенными параллельно друг другу, при этом один из них - электрод пробоподготовки, причем между ними расположен секционно-изолированный гибкий рабочий электрод, который выполнен в виде графитовой нити, либо металлической проволоки, либо фольги или в виде гибкой полимерной пленки с нанесенной токопроводящей дорожкой из углеродсодержащих композиций, при этом он содержит рабочие и контактные зоны, ограниченные зонами, покрытыми слоем изолирующего материала, причем рабочие зоны чередуются с изолированными участками и контактными зонами, при этом секционно-изолированный гибкий электрод, проходя через направляющую планку и прижимной токосъемный механизм, огибает направляющий цилиндр, закрепленный на держателе, вспомогательный электрод соединен через сопротивление с секционно-изолированным гибким рабочим электродом, измерительная камера также оснащена мешалкой, управляемой электродвигателем. 1. Device for electrochemical measurements, comprising a measuring chamber including a flexible working electrode with an updated working surface, an auxiliary electrode, a reference electrode, supply and receiving drums, a drive and a current collection mechanism, characterized in that the measuring chamber is made in the form of a slit-slot flow-through sample discrete or non-flowing and equipped with electrodes made of graphite plates in the form of segments and placed parallel to each other, one of them being a sample preparation electrode wok, and between them there is a sectionally insulated flexible working electrode, which is made in the form of a graphite thread, or a metal wire, or foil or in the form of a flexible polymer film with a conductive path made of carbon-containing compositions, while it contains working and contact zones, limited areas covered with a layer of insulating material, and the working areas alternate with isolated areas and contact areas, while the sectionally-insulated flexible electrode passing through the guide Lanka and a collector presser mechanism encloses a guide cylinder fixed to the holder, the auxiliary electrode being connected through a resistance with sectional-insulated flexible working electrode, the measuring chamber is also equipped with a stirrer, a controlled motor. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно оснащено механизмом зачистки рабочей поверхности электродов. 2. The device according to claim 1, characterized in that it is equipped with a mechanism for cleaning the working surface of the electrodes.
RU98120614A 1998-11-17 1998-11-17 Device for electrochemical measurements RU2150108C1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU98120614A RU2150108C1 (en) 1998-11-17 1998-11-17 Device for electrochemical measurements
PCT/RU1999/000181 WO2000029840A1 (en) 1998-11-17 1999-05-31 Device for electrochemical measurements

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU98120614A RU2150108C1 (en) 1998-11-17 1998-11-17 Device for electrochemical measurements

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2150108C1 true RU2150108C1 (en) 2000-05-27

Family

ID=20212305

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU98120614A RU2150108C1 (en) 1998-11-17 1998-11-17 Device for electrochemical measurements

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2150108C1 (en)
WO (1) WO2000029840A1 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2192002C1 (en) * 2001-04-05 2002-10-27 Уральский государственный экономический университет Apparatus for electrochemical measurements
CN102353708B (en) * 2011-09-23 2013-06-26 中国科学院海洋研究所 Detachable electrode

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BE797389A (en) * 1972-03-27 1973-07-16 Kernforschung Gmbh Ges Fuer CONTINUOUS POLAROGRAPHY DEVICE OF PROCESS CURRENT CONSTITUENTS
US3964981A (en) * 1972-04-14 1976-06-22 Iowa State University Research Foundation, Inc. Method for polarographic analysis using an electrode of tantalum/carbon material
RU2045056C1 (en) * 1991-09-03 1995-09-27 Уральский институт народного хозяйства Device for determination of concentration of ions of heavy and toxic elements
RU2097754C1 (en) * 1995-05-25 1997-11-27 Уральский государственный экономический университет Device for electrochemical measurements (variants)

Also Published As

Publication number Publication date
WO2000029840A1 (en) 2000-05-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Brett Electrochemical sensors for environmental monitoring. Strategy and examples
EP0679253B1 (en) Improvements in or relating to electrochemical reactions
Ugo et al. Ion‐exchange voltammetry at polymer‐coated electrodes: Principles and analytical prospects
EP1203950B1 (en) Plating bath analysis
Zaouak et al. Electroanalytical Device for Cadmium Speciation in Waters. Part 1: Development and Characterization of a Reliable Screen‐Printed Sensor
Palchetti et al. Characterisation of screen-printed electrodes for detection of heavy metals
Jacobs Anodic Stripping Voltammetry of Gold and Silver with Carbon Paste Electrodes.
JP4215132B2 (en) Electrochemical analysis method using boron-doped conductive diamond electrode
WO2009123645A1 (en) Simultaneous electrochemical detection of multiple heavy metal ions in liquid
Nagy et al. Copper electrode based amperometric detector cell for sugar and organic acid measurements
JP2008216061A5 (en)
US20120304743A1 (en) Carbon quantifying apparatus and method
GB1576984A (en) Monitoring of the concentration of heavy metals in aqueous liquors
RU2150108C1 (en) Device for electrochemical measurements
RU2192002C1 (en) Apparatus for electrochemical measurements
Baldo et al. Lead and copper deposition from dilute solutions onto carbon disc microelectrodes. Assessment of quantification procedures by anodic stripping voltammetry
Wang Anodic stripping voltammetry at graphite-epoxy microelectrodes for in vitro and in vivo measurements of trace metals
Haken et al. Determination of traces of thallium in urine by anodic stripping ac voltammetry
JP2013024776A (en) Electrochemical analysis method and device for cadmium
JP2007155671A (en) Method and apparatus for analyzing aqueous solution
Brainina et al. Long-lived sensors with replaceable surface for stripping voltammetric analysis: Part I
Radi Voltammetric study of nifuroxazide at unmodified and Sephadex-modified carbon paste electrodes
Agüí et al. Determination of the antioxidant Irganox 1076 by anodic voltammetry and flow injection with pulsed amperometric detection at a glassy carbon electrode
JPH03180747A (en) Moisture measuring instrument and moisture measuring method
RU2076316C1 (en) Electrochemical sensor to determine content of glucose

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20081118