RU8123U1 - Стационарный ртутный капельный электрод - Google Patents

Abstract

Стационарный ртутный капельный электрод, включающий капилляр из токонепроводящего электрохимически и химически инертного материала с продольным каналом для заполнения ртутью, в верхнем устье которого установлен клапан конусного или плоского типа, отличающийся тем, что верхнее устье капилляра выполнено в виде втулки из токопроводящего нерастворимого в ртути материала, например нержавеющей стали, причем соотношение внутреннего диаметра втулки и диаметра продольного канала составляет не менее 10 : 1, а соотношение длины втулки и длины канала не более 1 : 100.

Description

Пре.цлагаемая полезная модель относится к области элетрохимии и электрохи1жч§ких методов анализа, в частности, к инверсионной вольтшлперометрии и может быть использована в качестве рабочего (индикаторного) электрода в вольтамперометр.ических анализаторах и полярографах для анализа воды, , металлов и сплавов.

При использовании стационарных ртутных капельных электродов в аналитической практике ОСНОРНКШ проблемами являются - со;гдание электрического контакта со ртутью внутри капилляра и обеспечение воспроизводимости размеров ртутной капли, являющейся рабочей частью электрода. Эти две проблемы связаны с тем, что в известных устройствах рабочим электродом, используемъм для получения аналитического сигнала, ртутная , подвешенная в ни-тнем устье капилляра. Первая проблема вытекает из того, что для подвешивания ртутной капли необходкаю заткнуть верхнее устье клапаном, который выполняется, как правило из токонепроводящего материала, что делает невозмо}шым осуществление контакта мезду рабочей частью электрода и измерительной цепью. Наиболее часто встречаю;цимся техническим решением этой проблемы является впаивание платиновой проволочки в стенку каш1яляра. Таким образом через внутренний канал капилляра и платиновзп;о проволоку осуществляется электрический контакт ме:1щу ртутной каплей и измерительной цепью. Измеряемым аналитическим сигналом служит сила Т01Ш, проходян;его через ртутный электрод, причем величина сигнала прямо пропорционально зависит от площади электрода. Поскольку каждое измерение выполняется на новой калле, то воспроизводимость анализа зависит от воспроизводимости размеров ртутной капли.

Наиболее близким по тешической суцности к, предлагаемой полезной модели явлюется стационарный ртутный капельный электрод, описанный в книге РМ-. Салихдаановой и Г.И.Гинзбурга Полярографы и их эксплуатация в практическом анализе и исследованиях, М., Химия, 1988, стр.12-14 (прототип). Известикй стационарный ртутный ка.пельный электрод содержит капилляр из токонепрово.пящего электрохи;чически и химически инертного материала с продоль , ным каналом для заполнения ртутью. Ртуть в капилляр поступает из резервуара, в который помещается его верхнее устье. Нижнее устье капилляра с подвешенной в нем ртутной каплей помещено в анализируемый раствор. Электрический контакт осуществляется с помощью платиновой проволочки, впаянной в капилляр. В верхнем устье капилляра установлен клапан конусного или плоского типа, а в нижнем устье капилляра впаяна или впрессована платиновая или иридиевая втулка малого внутреннего диаметра для более прочного удержания капли ртути и предотвращения засасывания раствора в нижнее устье, которое приводит к з еньшению точности анализа за счет увеличения рабочей поверхности ртути. Данная конструкция обеспечивает хорошую воспроизводимость ртутной капли, но так как электрический контакт осуществляется с помощью пла-, тиновой проволочки, растворяющейся в ртути, это приводит к уменьшению точности анализа. Выполнение в устье 1сапилляра втулки из платины ИЛИ иридйя также отрицательно сказывается на точности анализа, поскольку при изменении потенциала электрода происходит разложение амальгамы и оголение поверхности благородного металла. Уменьшение точности анализа при использовании для контактов амальгамируемых материалов связано с тем, что теоретические закономерности, положенные в основу данного метода, строго выполняются только на чистой ртути, а растворенный в ртути металл может приводать к искажению результатов анализа. Такая конструкция трудна в исполнении из-за сложности и нетехнологичности осуществления электрического контакта, связанного с необходимостью впаивания платиновой проволоки в стенку капилляра. Кроме того, капилляр с впаянным контактом имеет сравнительно большую длину, что приводит к громоздкости, материалоемкости, неуниверсальности датчиков, использующих такие капилляры. Целью предполагаемой полезной модели является увеличение точности анализа и упрощение конструкции. казанная цель достигается за счет того, что в стационарном ртутном капельном электроде, включающем капилляр яз токонепроводящего электрохимически и химически инертного материала с продольным.каналом .шгя заполнения ртутью, в верхнем устье которого установлен клапан конусного или плоского типа, согласно полезной модели, верхнее устье капилляра выполнено в виде втулки из токопроводящего нерастворимого в ртути материала, например нержавеющей стали, .причем соотношение внутреннего диаметра втулки (Дв) и дмаметра продольного канала (Дк) составляет не менее 10 : i, а соотношение .длины втулки () к длине канала (аС) не более I : IUO. Такое выполнение конструкции позволяет упростить осуществление электрического контакта, а использование для этого втулки из нержавеющей стали, нерастворимой в ртути, позволяет избавиться от влияния платинового контакта, снижающего точность анализа и сократить размеры капилляра, что делает его более универсальньш и удобным. Выбранные соотношения размеров втулки я продольного канала определены авторами из условия соз.язнйя буферной емкости со ртутью во втулке, обеспечивающей демпфирование двшхения ртути вверх при открытии клапана и р,1еньшенйе засасывания раствора в нижнее устье капилляра, что приводит к увеличению точности анализа. При равенстве соотношений и : y I:IQO обеспечивается равенство объемов, создающее буферность. При 10:1 и 1 1:100 объем втулки больше объема .Ешпилляра, что также обеспечивает буферность и увеличение размеров связано только с конструктивными огранйчения ли. Преимущества данной модели заключаются в следующем: -использование ртути не контактирующей с а1йадьгалшр:71эщилшся глатериалшли приводит к CTporosviy выполнению теоретических законолюрностей, присущих данно - у методу, и посЫлению точности анализа; -применение верхнего устья капилляра в вдпе втул-ЕШ яз iiepKaBeioш.8й стали обеспечивает простоту создания электрического контакта рабочей частью электрода и внешней электрической цепью; -ЕспользоБание внутрйннего канала втулки и рсанала капилляра о -.казаннымй соотно пенйямй размеров обеспечн-рает воспроизводимость размеров ртутной капли без применения капилляров с устьем в которое впаяна втулка из платины йлш иридия, за счет создания в канале т ерхнего устья (.втулки из нержавеюще стали) буферной емкости т е Ш рзвщей движения вверх в калале капилляра, что исктгочает засасывание анализируемого раствора и не приводит к искажению аналитического сигнала; -возможность использования капилляров с меньшей, по ср. внению с прототипом, .длиной позволяет создавать менее у1атериалое.1кие и более универсальные конструкции датчиков. На фиг.1 лзобраг.ен предлагаемый стагдионарный капельный электрод, где I- клапан конусного типа из полистирола или резины, установленный в верхнем устье капилляра, выполненного в виде втулки 2 из нержавеющей стали с внутренним диаметром Д и длиной Jo;g. Капй-лляр 3 с диаметром продольного канала Д и .илпной канала . вхигеен во втулргу 2. Токоподвод 4 в виде проволоки из материала, не раствориг/юго в ртути.

например, нерясавеющей стали, ощпден в ртуть, Еонтактирд1ощх 1) с 1 тз лкой. Верхнее jGSbe погружено в резерЕЗар с ртутью 5. а нижнее - в кювету с исследуемым раствором.

Электрод работает следуюгдим образов . Клапан Т открывает вертнее устье капилляра, в результате чего рт.уть протекает через капилляр 3 и при закрытии клап.ана I в устье кэли-яляра повисает каля.я ртути, служашдя рабочей частью электрода. При этом электрически контакт между каплей и внеганим то юподводом 4, пограбленным в ртуть, осуществляется через залолненный ртутью канал .пилляра I и соприкасарзщутося с ней металляческр- втулку 2.

На электрод через внеашш) цепь подается напря яение и иямер тется ток, протекающий черев рабо-чую часть электрода и служащий аяалитическил сигналом.

Авторами был изготовлен опытный образец стационарного ртутного капельного электрода, состояи18го из стеклянного кади.)1яяра с диаметром внутреннего канала П,, длиной 120 шл и втулки из нержавеющей ста.тш с диаметром внутреннего канала I шл и длиной 10мм.

Данный электрод был опробован для анализа Аюдельных растворов, в которых определялись ионы Gii-j2/ - Рв - Сс методом инверсионной вольтшлперометрии.

В результате были получены следрощие метрологические характеристики - воспроизводимость - 1,о%. точность - 2%, что BRiiie на 0,5; показателей, получаемых с помощью известны.х электродов. В отличие от известных электродов длина предлагаемого по крайней мере в два раза меныде.

Технико-экономическая э(:1и ектявность предлагаемой полезно: модели заключается:

-в повышении точности анализа в среднем на С,5,

-увеличении количества анализируемых объектов и определяемых веsqecTB за счет устранения мешающего вли,яния платины,

-упрощении конструкции и повыоиении её технологичности,

-з аешевлений за счет отсутствия бла.горо,дных метажяов,

-снижении матералоемкости.

Сущ.ественное упро цение и удешевление электродов при сохранении воспроизводимости и увеличении точности анализа имеет особенно важное значение при реализации их в отечественной промышленности.

Claims (1)

1. Стационарный ртутный капельный электрод, включающий капилляр из токонепроводящего электрохимически и химически инертного материала с продольным каналом для заполнения ртутью, в верхнем устье которого установлен клапан конусного или плоского типа, отличающийся тем, что верхнее устье капилляра выполнено в виде втулки из токопроводящего нерастворимого в ртути материала, например нержавеющей стали, причем соотношение внутреннего диаметра втулки и диаметра продольного канала составляет не менее 10 : 1, а соотношение длины втулки и длины канала не более 1 : 100.