RU2165615C1 - METAL-OXIDE pH-ELECTRODE - Google Patents
METAL-OXIDE pH-ELECTRODE Download PDFInfo
- Publication number
- RU2165615C1 RU2165615C1 RU99125319/28A RU99125319A RU2165615C1 RU 2165615 C1 RU2165615 C1 RU 2165615C1 RU 99125319/28 A RU99125319/28 A RU 99125319/28A RU 99125319 A RU99125319 A RU 99125319A RU 2165615 C1 RU2165615 C1 RU 2165615C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- metal
- electrode
- ion
- glass
- metal oxide
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
Abstract
Description
1. Область техники
Изобретение относится к технике электрохимических анализов, а именно: к электродам для измерения pH растворов, и может быть использовано в различных областях химической технологии.1. The technical field
The invention relates to techniques for electrochemical analyzes, namely: electrodes for measuring the pH of solutions, and can be used in various fields of chemical technology.
2. Уровень техники
Известны электроды: pH-электрод/патент 1582106/ и стеклянный pH-электрод /В. М. Кантер, А. В.Кузаков, М.В.Кулаков, Потенциометрические и титрометрические приборы, изд. "Машиностроение", М., 1970 г., стр.38/.2. The level of technology
Known electrodes: pH electrode / patent 1582106 / and a glass pH electrode / B. M. Kanter, A. V. Kuzakov, M. V. Kulakov, Potentiometric and titrometric instruments, ed. "Engineering", Moscow, 1970, p. 38 /.
В первом случае, чувствительный элемент, размещенный в изоляционной трубке, помещен в металлический корпус. In the first case, the sensing element placed in the insulating tube is placed in a metal case.
Во-втором случае, чувствительный элемент/полуэлемент/ помещен в ионопроводящий раствор, размешенный во внутренней емкости стеклянного электрода. In the second case, the sensitive element / semi-element / is placed in an ion-conducting solution, placed in the inner container of the glass electrode.
При этом отбор полезного сигнала, в первом случае, милливольты производится с наружной поверхности чувствительного элемента, а во-втором случае, - милливольты с внутренней поверхности стеклянного чувствительного элемента/мембраны/. In this case, the selection of a useful signal, in the first case, millivolts is made from the outer surface of the sensitive element, and in the second case, millivolts from the inner surface of the glass sensitive element / membrane /.
Как отмечается в литературных источниках, данные pH-электроды, обладая достаточно высокой степенью стабильности потенциала, не всегда могут работать в крайне тяжелых производственных условиях:
- наличие осадков и суспензий со значительной адгезионной способностью;
- влияние нестабильности движения и перемешивания жидкости;
- недостаточно прочной конструкцией: с течением времени под действием сильных окислителей имеет место разъедание компонентов связывания различных деталей pH-электрода;
- повреждения наружной поверхности чувствительного элемента/полуэлемента/ под воздействием фтор-иона.As noted in the literature, these pH electrodes, having a fairly high degree of stability of the potential, can not always work in extremely difficult production conditions:
- the presence of sediments and suspensions with significant adhesive ability;
- the effect of instability of movement and mixing of the liquid;
- insufficiently strong design: over time, under the action of strong oxidizing agents, corrosion of the binding components of various parts of the pH electrode takes place;
- damage to the outer surface of the sensing element / half element / under the influence of fluorine ion.
В результате происходит снижение надежности работы pH-электродов, с точки зрения временного фактора их непрерывной работы в растворах без принудительного восстановления функциональной зависимости к измерению pH среды /требуется либо чистка наружной поверхности чувствительного элемента, либо замена его на новый/, что приводит к уменьшению ресурса эксплуатации pH-электрода. As a result, the reliability of the operation of pH electrodes decreases, from the point of view of the time factor of their continuous operation in solutions without forcibly restoring the functional dependence on measuring the pH of the medium / it requires either cleaning the outer surface of the sensitive element or replacing it with a new one /, which reduces the resource operation of the pH electrode.
Наиболее близким к заявленному изобретению является сообщение, помещенное в литературном источнике /Бейтс Р., Определение pH. Теория и практика, изд. "Химия", Ленинградское отделение, 1972 г., стр. 288-289/ о том, что можно обойтись без внутреннего раствора. Электрический контакт с внутренней поверхностью стеклянной мембраны осуществляется заполнением бульбы ртутью или покрытием внутренней поверхности тонким слоем серебра. Изданы патенты, предлагающие применение для этой цели металла и сплавов /П.А.Крюков, А.А. Крюков, авт. свид. 51509, 31 июня 1937 г.; H.Bender, O.J. Pyc, U.S. Patent 2117596, (May 17, 1938). Closest to the claimed invention is a message placed in a literary source / Bates R., Determination of pH. Theory and Practice, ed. "Chemistry", Leningrad Branch, 1972, pp. 288-289 / about what you can do without an internal solution. Electrical contact with the inner surface of the glass membrane is carried out by filling the bulb with mercury or coating the inner surface with a thin layer of silver. Patents are published offering the use of metal and alloys for this purpose / P.A. Kryukov, A.A. Kryukov, ed. testimonial. 51509, June 31, 1937; H. Bender, O.J. Pyc, U.S. Patent 2117596, (May 17, 1938).
Причем там же отмечается, что в одном из вариантов устройства стеклянного электрода внешняя поверхность его покрыта металлом и солевой мост помещен внутри pH-электрода. Металл, таким образом, обеспечивает необходимый электрический контакт со стеклом и одновременно служит электрической защитой. Moreover, it is also noted that in one embodiment of the device for the glass electrode, its outer surface is covered with metal and the salt bridge is placed inside the pH electrode. Metal, thus, provides the necessary electrical contact with the glass and at the same time serves as electrical protection.
Однако, как отмечается там же, покрытые металлом электроды не столь удовлетворительны, как с внутренним вспомогательным полуэлементом, поэтому широкого применения они не нашли. However, as noted there, metal-coated electrodes are not as satisfactory as with the internal auxiliary semi-element, so they did not find wide application.
Перечисленные признаки прототипа являются общими с заявленным изобретением:
- осуществление электрического контакта с внутренней поверхностью стеклянной мембраны за счет бульбы ртути;
- покрытие внешней поверхности стеклянного электрода металлом или сплавом.These features of the prototype are common with the claimed invention:
- the implementation of electrical contact with the inner surface of the glass membrane due to the bulb of mercury;
- coating the outer surface of the glass electrode with metal or alloy.
В этом случае, целью изобретения является получение требуемого технического решения:
- независимости потенциала pH-электрода от перемешивания жидкости;
- стабильности потенциала pH-электрода во времени;
- независимости потенциала pH-электрода от адгезионной способности примесей и суспензий в растворе;
- стойкости к сильным окислителям, в том числе и к фтор-иону;
- механической прочности:
- возможности работы pH-электрода в средах под большим давлением;
- стойкости крутизны pH-электрода от перепада температуры жидкости;
- отсутствие во внутренней полости pH-электрода солевого мостика;
позволяет значительно расширить арсенал технических средств применения изобретения для измерения pH в растворах технологических процессов химических производств.In this case, the aim of the invention is to obtain the required technical solution:
- independence of the potential of the pH electrode from mixing the liquid;
- stability of the potential of the pH electrode over time;
- independence of the potential of the pH electrode from the adhesive ability of impurities and suspensions in solution;
- resistance to strong oxidizing agents, including fluorine ion;
- mechanical strength:
- the possibility of the pH electrode in environments under high pressure;
- stability of the steepness of the pH electrode from the temperature drop of the liquid;
- the absence of a salt bridge in the internal cavity of the pH electrode;
allows you to significantly expand the arsenal of technical means of applying the invention for measuring pH in solutions of technological processes of chemical industries.
3. Сущность изобретения
Изобретение направлено на решение задачи расширения арсенала технических средств применения pH-электродов для измерения pH в растворах при потенциометрических измерениях.3. The invention
The invention is aimed at solving the problem of expanding the arsenal of technical means of using pH electrodes for measuring pH in solutions with potentiometric measurements.
Технический результат, решение указанной задачи, заключается в реализации данного назначения. The technical result, the solution of this problem, lies in the implementation of this purpose.
Данный технический результат достигается тем, что чувствительным элементом является ионочувствительная наружная поверхность корпуса, выполненного из металла в виде стакана, с размещенным в его внутренней полости в центре по осевой линии, электрически соединенного с донным основанием стакана с помощью другого металла или ионопроводящего раствора, металлического стержня - электрического проводника. This technical result is achieved by the fact that the sensitive element is the ion-sensitive outer surface of the housing made of metal in the form of a glass, placed in its inner cavity in the center along an axial line, electrically connected to the bottom base of the glass using another metal or ion-conducting solution, a metal rod - electrical conductor.
В качестве другого металла служит, для прочного электрического соединения с поверхностью внутренней полости стакана и металлическим стержнем - электрическим проводником, другой контактный металл, выполненный из "мягкого" материала-металла: припой-смесь свинца и олова. Данный контакт осуществляется путем нагревания во внутренней полости корпуса, выполненного из металла в виде стакана, небольшого количества припоя до образования его жидкого/расплавленного/ состояния и, после размещения в расплавленный припой металлического стержня - электрического проводника, дают ему остынуть до его первоначального физического состояния. В этом случае обеспечивается надежный электрический контакт типа спайки между собой металлических изделий. It serves as another metal, for a strong electrical connection with the surface of the inner cavity of the glass and a metal rod - an electric conductor, another contact metal made of a "soft" metal material: solder-mixture of lead and tin. This contact is carried out by heating in the internal cavity of the body made of metal in the form of a glass, a small amount of solder to form its liquid / molten / state and, after placing a metal rod in the molten solder - an electrical conductor, allow it to cool to its original physical state. In this case, reliable electrical contact of the type of adhesion between metal products is ensured.
Другим контактным материалом может служить ионопроводящий раствор, свойства электропроводимости которого должны сохраняться во времени от влияния его нагрева неизменными длительное время. Another contact material can be an ion-conducting solution, the electrical conductivity of which should be preserved over time from the influence of its heating unchanged for a long time.
Как показывает практика, основанная на литературных данных /см.лит. А.Г. Кульман, Общая химия, М., 1961, стр. 193, Рис. XII-2/, наиболее применимым для данного случая является ионопроводящий раствор, приготовленный на основе использования хлористого натрия /NaCl/ - поваренной соли, для которой растворимость, влияющая на степень проводимости ионного тока от изменения температуры раствора в пределах до 100oC, незначительна. Это свойство хлористого натрия полезно еще и в том отношении, что уменьшается от влияния температуры коррозионный процесс разрушения металла как корпуса, выполненного из металла в виде стакана, так и металлического стержня - электрического проводника.As practice shows, based on literature data / cm. A.G. Kuhlman, General Chemistry, M., 1961, p. 193, Fig. XII-2 /, the most applicable for this case is an ion-conducting solution prepared on the basis of the use of sodium chloride / NaCl / - sodium chloride, for which the solubility, which affects the degree of conductivity of the ion current from a change in the temperature of the solution up to 100 o C, is negligible. This property of sodium chloride is also useful in that it decreases from the influence of temperature the corrosion process of metal destruction of both the body made of metal in the form of a glass and the metal rod - an electrical conductor.
На фиг.1 изображен предлагаемый металлооксидный pH-электрод. Figure 1 shows the proposed metal oxide pH electrode.
Металлооксидный pH-электрод содержит:
1 - металлический стержень - электрический проводник;
2 - изоляционная прокладка;
3 - изоляционный уплотнитель;
4 - металлический стакан - чувствительный элемент;
5 - изоляционная прокладка;
6 - металл типа "припой": смесь свинца и олова или ионопроводящий раствор.The metal oxide pH electrode contains:
1 - metal rod - electrical conductor;
2 - insulating gasket;
3 - an insulating sealant;
4 - a metal cup - a sensitive element;
5 - insulating gasket;
6 - metal type "solder": a mixture of lead and tin or an ion-conducting solution.
Работа металлооксидного pH-электрода основана на электростатической индукции, при помещении его в исследуемый раствор, возникающей на его наружной ионочувствительной поверхности корпуса за счет окислительно-восстановительной реакции, электрического потенциала на поверхность внутренней полости донного основания стакана 4. В этом случае измерение данного индуцированного электрического потенциала осуществляется с помощью металлического стержня - электрического проводника, изолированного от его боковой внутренней поверхности изоляционными прокладками 2, 3 и 5, электрически соединенного с донным основанием стакана 4 другим металлом 6 или ионопроводящим раствором 6. The operation of the metal oxide pH electrode is based on electrostatic induction, when it is placed in the test solution arising on its outer ion-sensitive surface of the body due to the redox reaction, the electric potential on the surface of the inner cavity of the bottom base of the glass 4. In this case, the measurement of this induced electric potential is carried out using a metal rod - an electrical conductor isolated from its lateral inner surface of the
РАБОТА МЕТАЛЛООКСИДНОГО pH-ЭЛЕКТРОДА
Металлооксидный pH-электрод работает следующим образом. При помещении металлооксидного pH-электрода в исследуемый раствор на его наружной ионочувствительной поверхности корпуса за счет окислительно-восстановительной реакции возникает электрический потенциал, заряд которого в полном объеме индуцируется на поверхность внутренней полости донного основания стакана обратной полярности /см. лит. К.Круг, Основы электротехники, изд. 4-е, М., 1935 г. , стр. 92-93/. Этот эффект достаточно полно просматривается при отсоединении металлического стержня - электрического проводника - от поверхности внутренней полости донного основания.WORK OF METAL OXIDE pH ELECTRODE
Metal oxide pH electrode works as follows. When a metal oxide pH electrode is placed in the test solution, an electric potential arises on its outer ion-sensitive surface of the housing due to the redox reaction, the charge of which is fully induced on the surface of the inner cavity of the bottom base of the glass of reverse polarity / cm. lit. K. Krug, Fundamentals of Electrical Engineering, ed. 4th, M., 1935, pp. 92-93 /. This effect is quite visible when disconnecting a metal rod - an electrical conductor - from the surface of the internal cavity of the bottom base.
При этом если присоединить металлический стержень к поверхности внутренней полости донного основания, то возникает положительный эффект: металлический стержень становиться проводником электрических зарядов электродного потенциала наружной ионочувствительной поверхности металлооксидного pH-электрода той же полярности, происшедшего за счет пропадания/исчезновения/ электрического поля внутри его корпуса. Moreover, if a metal rod is attached to the surface of the inner cavity of the bottom base, a positive effect arises: the metal rod becomes a conductor of electric charges of the electrode potential of the outer ion-sensitive surface of the metal oxide pH electrode of the same polarity, which occurred due to the disappearance / disappearance / electric field inside its body.
То же самое происходит и при непосредственном применении ионопроводящего раствора, так же, как и металлический стержень - его часть, в качестве контактного материала. В этом случае ионопроводящий раствор обеспечивает не только надежный электрический контакт, но и выполняет роль дополнительного резистора в цепи измерения. The same thing happens with the direct use of an ion-conducting solution, just like a metal rod - part of it, as a contact material. In this case, the ion-conducting solution provides not only a reliable electrical contact, but also acts as an additional resistor in the measurement circuit.
На фиг.2 приведен график функциональной зависимости ЭДС металлооксидного pH-электрода от pH раствора по данным лабораторных измерений:
pH раствора 9,5, 0,75
Е, мВ-ЭДС металлооксидного pH-электрода -240, +230
θ
На фиг. 3 и 4 приведены суточные диаграммы работы соответственно стеклянного и металлооксидного pH-электродов в производственных условиях технологического процесса получения серной кислоты.Figure 2 shows a graph of the functional dependence of the EMF of the metal oxide pH electrode on the pH of the solution according to laboratory measurements:
pH of the solution 9.5, 0.75
E, mV-EMF of metal oxide pH electrode -240, +230
θ
In FIG. Figures 3 and 4 show daily diagrams of the operation of glass and metal oxide pH electrodes, respectively, under production conditions of the sulfuric acid production process.
Из данных диаграмм видно, что изобретение обладает высокой степенью эффективности работы с достаточной для практики точностью измерения pH раствора-кислоты, получаемой в кислотном цехе Краснокамского целлюлозно-бумажного комбината Пермской области. From these diagrams it can be seen that the invention has a high degree of operational efficiency with practical accuracy in measuring the pH of the solution-acid obtained in the acid shop of the Krasnokamsk pulp and paper mill in the Perm region.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU99125319/28A RU2165615C1 (en) | 1999-11-30 | 1999-11-30 | METAL-OXIDE pH-ELECTRODE |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU99125319/28A RU2165615C1 (en) | 1999-11-30 | 1999-11-30 | METAL-OXIDE pH-ELECTRODE |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2165615C1 true RU2165615C1 (en) | 2001-04-20 |
Family
ID=20227617
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU99125319/28A RU2165615C1 (en) | 1999-11-30 | 1999-11-30 | METAL-OXIDE pH-ELECTRODE |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2165615C1 (en) |
-
1999
- 1999-11-30 RU RU99125319/28A patent/RU2165615C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
БЕИТС P. Определение рН. Теория и практика. - Л.: Химия, 1972, с.288-289. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US3103480A (en) | Double bridge electrode for electro- | |
Kappes et al. | Electrochemical detection methods in capillary electrophoresis and applications to inorganic species | |
CN105823814B (en) | Potentiometric sensor | |
US4052285A (en) | Ion selective electrodes | |
CN107300580B (en) | Electrochemical sensor | |
Atta et al. | Electrochemical sensor based on ionic liquid crystal modified carbon paste electrode in presence of surface active agents for enoxacin antibacterial drug | |
US3282817A (en) | Glass electrode and method of making the same | |
JP2015190939A (en) | Electrode tip and quantitative method of chemical material | |
Movlaee et al. | Strategy for simultaneous determination of droxidopa, acetaminophen and tyrosine using carbon paste electrode modified with graphene and ethyl 2-(4-ferrocenyl-[1, 2, 3] triazol-1-yl) acetate | |
Kappes et al. | Recent developments in electrochemical detection methods for capillary electrophoresis | |
US4360415A (en) | Noise suppressing bypass for reference electrode | |
US3882011A (en) | Electrode for electroanalytic studies | |
US4818366A (en) | Long life reference electrode | |
JPS6117949A (en) | Solid ph sensor | |
Yao et al. | Electrochemical sensor for dissolved carbon dioxide measurement | |
US4338175A (en) | All solid state electrode system | |
KR980700567A (en) | UNIVERSAL ION-SELECTIVE METER | |
RU2165615C1 (en) | METAL-OXIDE pH-ELECTRODE | |
CN111007130B (en) | Sensor with non-porous reference junction | |
Rehm et al. | An all solid-state reference electrode based on a potassium chloride doped vinyl ester resin | |
US20130221971A1 (en) | Electrode for Application in Electrochemical Measuring Systems | |
Gorelov et al. | A solid-state ion-selective electrode with an ionic-electronic transducer for determining chlordiazepoxide | |
US4314896A (en) | System for measurement of specific ions, such as sodium | |
Kriksunov et al. | Development of glass pH sensors for use at temperatures of 200− 250° C | |
JPH08114569A (en) | Field measurement electrode device for corrosion potential of hot-water supply piping |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20041201 |