SU322898A1

SU322898A1 - ELECTROCHEMICAL SENSOR FOR DETERMINATION OF OXYGEN

Info

Publication number: SU322898A1
Application number: SU1313780A
Authority: SU

Description

Изобретение относитс к электрохимическим устройствам дл определени содержани кислорода в жидкост х.The invention relates to electrochemical devices for the determination of the oxygen content in liquids.

Известен электрохимический датчик гальванического типа, состо щий из двух электродов , изготовленных из разных металлов и погруженных в анализируемый раствор.A galvanic type electrochemical sensor is known, consisting of two electrodes made of different metals and immersed in the analyzed solution.

В устройствах указанного типа происходит очень быстрое образование покровного сло на поверхност х электродов, и этот слой оказывает сильное отрицательное вли ние на чувствительность измерений устройства.In devices of this type, a very fast formation of a coating layer on the surfaces of the electrodes occurs, and this layer has a strong negative effect on the sensitivity of the device measurements.

В известном устройстве дл предовтращени образовани TioKpOBHoro Сло имеетс вращающийс металлический электрод, на активной поверхности которого закреплен ползунок, сделанный из того же металла. Этим достигаетс некоторый эффект очистки. Но активна поверхность электрода в результате износа измен етс со временем так, что необходимо часто делать выверку устройства.In the known device for preventing the formation of a TioKpOBHoro Layer, there is a rotating metal electrode, on the active surface of which a slider made of the same metal is fixed. This achieves some cleaning effect. But the active electrode surface changes with time as a result of wear, so that it is often necessary to do a device alignment.

Цель изобретени - сохранить активные поверхности электродов.The purpose of the invention is to preserve the active surfaces of the electrodes.

В Предлагаемом датчике это достигаетс тем, что электтроды помещены полностью в изолирующее тело из пластмассы, например термореактивной смолы, а в качестве приспособлени дл очистки электродов использован шлифовальный брусок, св занный с приводным механизмом и обращенный шлифующейIn the proposed sensor, this is achieved by placing the electrodes completely in an insulating body made of plastic, such as a thermosetting resin, and as a tool for cleaning the electrodes a grinding block is used, which is connected to a drive mechanism and reversed to grinding

поверхностью к част м поверхности тела из пластмассы и к торцовой поверхности цилиндрических электродов.surface to parts of the body surface of plastic and to the end surface of the cylindrical electrodes.

На фиг. 1 показан продольный разрез предл гаемого устройства дл электрохимического определени содержани кислорода в жидкости; на фиг. 2 - разрез по А-А на фиг. 1.FIG. 1 shows a longitudinal section of a proposed device for the electrochemical determination of the oxygen content in a liquid; in fig. 2 is a section along A-A in FIG. one.

Устройство, изображенное на чертеже, имеет цилиндрическую опорную трубу /, котора ,The device shown in the drawing, has a cylindrical support pipe /, which,

в свою очередь, снабжена на нижнем конце сравнительно толстой, направленной внутрь, фланцеобразной частью 2. На фланцевой части посажено полое цилиндрическое, электрически .изолирующее тело 5 из пластмассы, кЬторое при помощи пальцеобразных креплений 4, вцепл ющихс в выемки 5 или в прорезь 6 фланцеобразной части 2, жестко соединено с опорной трубой /. В полом цилиндрическом пластмассовом теле 3 коаксиально с ним вставлены в качестве электродов катод 7 и анод 8, которые имеют форму отрезков трубы с кольцевым поперечным сечением.in turn, it is provided at the lower end with a relatively thick, inwardly oriented, flange-shaped part 2. A hollow cylindrical, electrically insulating plastic body 5 is seated on the flange part, the second is fastened with pin-shaped fasteners 4, engaging the recesses 5 or slot 6 of the flange-shaped part 2, rigidly connected to the support pipe /. In the hollow cylindrical plastic body 3, cathode 7 and anode 8 are inserted coaxially with it as electrodes, which are in the form of pipe sections with an annular cross-section.

Электроды 7, 8 (кроме направленных вниз поверхностей 9, 10) помещены полностью вThe electrodes 7, 8 (except for the downward surfaces 9, 10) are placed completely in

тело 3 из пластмассы. Торцовые поверхности 9, 10 вместе с прилегающими к ним част м поверхности 11 пластмассового тела 3 лежат в одной плоскости, расположенной вертикально к оси опорной трубки / и к оси пластмассовогоbody 3 of plastic. The end surfaces 9, 10 together with the adjacent parts of the surface 11 of the plastic body 3 lie in one plane located vertically to the axis of the supporting tube / and to the axis of the plastic

положенных в радиальном направлении и на определенном друг от друга рассто нии, с инДикатором или самопищущим1регистрирую1цим прибором 1предусмотрены два провода 12, 13, которые проход т внутри опорной трубы /.placed in a radial direction and at a certain distance from each other, with an indicator or a self-detecting device; 1 device 2 provides for two wires 12, 13 that run inside the support pipe /.

Внутри опорной трубы / коаксиально с ней расположен вал 14, св занный с приводным механизмом (не показан). Этот вал П|роходит через фланцеобразную часть 2 опорной трубы /. На нижнем конце вала находитс цилиндрический держатель 15, расположенный частично -во фланцевой части 2 и -частично в коаксиальной |выемке 16 пластмассового тела 3 и имеющий поперечное отверстие 17, з котором помещен регулируемый шлифовальный брусок 18. Шлифовальный брусок представл ет собой продольно разрезанный цилиндр с поперечным сечением в форме полукруга, щлифующа гладка иов фхность 19 которого имеет пр -моугольную форму и ра Ъположена в одной Плоскости со свободными торцовыми поверхност ми 9, 10, 11 эл:ектродов 7, 8 и тела 3. Дл прижима шлифовального бруска 18 к торцовым поверхност м 9, 10, 11 (которые необходимо отшлифовать) внутри опорной трубы / находитс винтова нажимна пружина 20, котора охватывает коаксиально вал 14. Один конец винтовой нажимной пружины 20 опираетс на фланцеобразную ик/кнюю часть 2 опорной трубы /, а другой конец находитс на вращающемс относительно вала 14 кольце 21, прилегающем к буртику 22 вала 14.A shaft 14 is located inside the support tube / coaxially with it, which is connected to a drive mechanism (not shown). This shaft P | rises through the flange-shaped part 2 of the support pipe /. At the lower end of the shaft there is a cylindrical holder 15, partially located in the flange part 2 and partially in the coaxial recess 16 of the plastic body 3 and having a transverse hole 17, into which the adjustable grinding bar 18 is placed. The grinding bar is a longitudinally cut cylinder a cross-section in the shape of a semicircle, a slip smoothing, which has a rectangular shape and is placed in the same Plane with free end surfaces 9, 10, 11 of e: electrode 7, 8 and body 3. For clamping and the grinding bar 18 to the end surfaces 9, 10, 11 (which need to be sanded) inside the support pipe / there is a screw pressure spring 20 that coaxially encompasses the shaft 14. One end of the screw pressure spring 20 rests on the flange-shaped infrared part 2 of the support pipe A and the other end is located on a ring 21 rotating relative to the shaft 14, adjacent to the shoulder 22 of the shaft 14.

Сводные торцовые поверхности 9, 10, 11 электродов 7, 8 и тела 3 из ластмассы образовывают ограничивающую поверхность испытательного пространства 23 дл заполнени его исследуемой жидкостью. Остальные ограничивающие испытательное пространства 23 поверхности образовываютс , в основном, полой цилиндрической стенкой 24 и дном 25 чашеобразного станка 26, который расположен коакоиальио к пластмассовому телу 3. При этом тело 3 погружаетс полностью в стакан 26, остаетс свободной только кольцева щель 27 между внешней окружающей поверхностью тела 3 и внутренней окружающей поверхностью стенки 24 стакана 26.The consolidated end surfaces 9, 10, 11 of the electrodes 7, 8 and the body 3 made of elastic form the confining surface of the test space 23 for filling it with the test liquid. The remaining confining surfaces of the test space 23 are formed mainly by the hollow cylindrical wall 24 and the bottom 25 of the cup-shaped machine 26, which is located coacoially to the plastic body 3. The body 3 is immersed completely in the cup 26, only the annular gap 27 between the outer surrounding surface remains free body 3 and the inner surrounding surface of the wall 24 of the glass 26.

Дно стакана имеет сквозное цилиндрическое отвврст)ие 28, в «отором находитс укрепленна вращающе конечна часть дерлсател 15. Стакан 26 может перемещатьс в продольном направлении относительно тела 3 из пластмассы и относительно опорной трубы /, но оно не -может вращатьс . Дл этой цели в верхней конечнОй части стенки 24 стакана имеютс тр|И резьбовых болта 29, смещенных по отношению друг к другу под углом в 120° и направленных радиально. Внутренний конец каждого болта входит в зацепление с продольным пазом 5( опорной трубы /. Конечна часть держател 15, котора помещена в сквозноим отверстии 28 на дно 25 ctaKaHa 26, снабжена круговым, пазом, замкнутым- в окружности кольцом, развертка которого имеет приблизительно фо1рму одного периода синусоидальной кривой, т. е. очертани развертки кругового паза по кольцу 31 хоть отчасти направлены косо к образующей цилиндрического держател 15. В Круговой паз, замкнутый в кольце 31 держател /5, вставлен как направл юща деталь внутренний конец резьбового болта 32, который ввинчен в со ответственное отверстие 33, просверленное в дне стакана 26. В описанном устройстве стакан 26 и опорна труба / со своей нижней фланцеобразной частью 2 изготовлены из поливинилхлорида, а тело 3 отлито из термореактивной эпоксидной смолы. При этом был влит в пластмассовое тело 3 анодный отрезок трубы из цинка, и после отвердевани пластмассового тела в нем был расточен кольцевой паз дл катода 7. Материалом дл Последного был выбран , результате многочисленных экспериментов сплав из серебра и ртути (так называема амальгама серебра ), который набиваетс в выточенный кольцевой паз в пластмассовом теле 3. Самым подход щим дл катода этой конструкции оказалс сплав, который -содержит 5 вес. -ч. ртути и 1 вес. ч. серебра. Можно примен ть в качестве катодного материалатакже золото, платину, серебро и никель в числом виде. Но эти металлы имеют ПО сравнению с амальгамой один существенный недостаток: -во 1В-рем отшлиф-овки свободных поверхностей катода на них по вл етс дополнительный, со временем затухаюший , остаточ-ный ток, который нарушает желательную пропорциональность между током и содержанием кислорода в жидкости. Благодар Применению катода из амальгамы удаетс полностью из-бежать этого.The bottom of the cup has a through cylindrical hole 28, in the "opener" there is a reinforced rotating end part of the barrel 15. The cup 26 can move in the longitudinal direction relative to the plastic body 3 and relative to the support pipe /, but it cannot rotate. For this purpose, in the upper end part of the wall 24 of the cup, there are tr | And threaded bolts 29 that are offset from each other at an angle of 120 ° and directed radially. The inner end of each bolt engages with a longitudinal groove 5 (support pipe /. The end part of the holder 15, which is placed in the through hole 28 to the bottom 25 ctaKaHa 26, is equipped with a circular, groove-closed ring in a circle, the sweep of which has approximately one the period of the sinusoidal curve, i.e., the outlines of the sweep of the circular groove along the ring 31 are at least partially directed obliquely towards the generator of the cylindrical holder 15. In the circular groove closed in the ring 31 of the holder / 5, inserted as a guide part the inner end of the re A wedge bolt 32, which is screwed into a responsible hole 33, drilled in the bottom of glass 26. In the described device, the glass 26 and the support pipe / with its lower flange-shaped part 2 are made of polyvinyl chloride, and the body 3 is molded from a thermosetting epoxy resin. an anodic piece of zinc pipe into the plastic body 3, and after hardening the plastic body an annular groove for the cathode 7 was bored therein. The material for the last was chosen, as a result of numerous experiments, an alloy of silver and mercury (so-called silver amalgam), which is stuffed into a machined annular groove in a plastic body 3. The alloy most suitable for the cathode of this design turned out to be an alloy containing 5 wt. -h mercury and 1 wt. silver h. It is also possible to use gold, platinum, silver and nickel in the form of cathode material. But these metals have one major disadvantage compared to amalgam: - 1B-rem grinding of free surfaces of the cathode on them appears additional, decaying over time, residual current, which violates the desired proportionality between current and oxygen content in the liquid . Thanks to the use of the amalgam cathode, it completely eliminates this.

Внешний и внутренний диаметры электродов в насто щем эксперименте со-ставл ют соответственно около 35 и 29 мм у анода 8 и .приблизительно 25 и 21 мм у катода. Ори определении размеров установки диаметр Не имеет большого значени , но лучше сохранить достаточно малое рассто ние между катодом 7 И анодом 8 и выбрать радиальную толщину катода тримерио равной рассто нию между электродами.The external and internal diameters of the electrodes in the present experiment are approximately 35 and 29 mm, respectively, at the anode 8 and approximately 25 and 21 mm at the cathode. The orientation of the size of the installation diameter is not important, but it is better to keep a sufficiently small distance between the cathode 7 and the anode 8 and choose the radial thickness of the trimerio cathode equal to the distance between the electrodes.

Шлифовальный брусок в этом приспособлении содержит в ка-честВе а-бразивного материала мелкозернистый корунд. Благодар этому при вращении шлифовального бруска 27 безупречно очищаютс торцовые поверхности электродов 7 и S и части поверхности пла1стм аосо1воро тела, изготовленного ИЗ эпоксидной смолы, и со временем равномерно сиимаетс покров с поверхностей. Благодар форме Обоих электродов их активные поверхности 9, 10 остаютс ©се йрем одинаковыми по размеру и неизменными в своей первоначальной конфигурации. Прижимное усилие шлифоБальногобруска составл ет приблизительно 1 кг/см.The grinding bar in this fixture contains fine-grained corundum in the caustic of the a-brazivnogo material. Due to this, when the grinding bar 27 is rotated, the end surfaces of electrodes 7 and S and parts of the surface of the plasterboard of the body made of FROM epoxy resin are perfectly cleaned, and over time the surface is shed evenly. Due to the shape of both electrodes, their active surfaces 9, 10 remain serially identical in size and unchanged in their original configuration. The clamping force of the grinding bar is approximately 1 kg / cm.

врем работы устройства наход тс посто н ,но в сопр косновениИ с Жидко стью. Вместо .указанного могут найти применение также и другие материалы, обладающие достаточно большой механической твердостью и стойкостью против коррозии,the operating time of the device is constant, but in contact with the liquid. Instead of this, other materials with a sufficiently high mechanical hardness and resistance to corrosion can also be used.

Принцип действи описанного устройства заключаетс в следующем. Устройство опускаетс в испытуемую жидкость до полного покрыти чашеобразного стакана 26. Про(вода 12 и 13 соедин ютс с Хорошо выверенными и урегулированными индикатором тока ли регистрирующим прибором. От приводного механизма (не показан на чертеже) передаетс посто нна скорость вращени валу 14. При эксперименте было установлено, что наиболее выгодное число оборотов - около 10 об/мин. Благодар вращению вала 14 с одной стороны Лосто ино очищаютс и шлифуютс торцовые поверхности пластмассового тела 3 и активные поверхности электродов, а с другой стороны, благодар периодическому передвил :ению стакана 26 вверх и вниз, испытательное пространство 23 периодически уменьшаетс и увеличиваетс относительно тела 3. Так как жидкость в испытательном пространстве 23 соединена посредством кольцевой щели 27с жидкостью, наход щейс вне стакана 26, то происходит посто нное леремешивалие жидкости в испытательном пространстве .камеры с другой жидкостью, котора находитс вне стакана .The principle of operation of the described device is as follows. The device is lowered into the test liquid to completely cover the cup-shaped glass 26. Pro (water 12 and 13 are connected to a well calibrated and regulated current indicator or a recording device. A constant rotation speed is transmitted to the shaft 14 from the drive mechanism. During the experiment it was found that the most favorable number of revolutions was about 10 rpm Due to the rotation of the shaft 14 on one side, the end surfaces of the plastic body 3 and the active surfaces of the electrodes were cleaned and polished, on the other hand, due to the periodic relocation of the cup 26 up and down, the test space 23 periodically decreases and increases relative to the body 3. As the fluid in the test space 23 is connected by an annular gap 27 with a fluid outside the cup 26, then This fluid is mixed in the test space of the chamber with another fluid that is outside the glass.

Из-за сравнительно медленного подъема и спуска стакана скорость втекающей в испытательное пространство или вытекающей из него жидкости становитс очень малой и не зависит от того, неподвижна жидкость вне стакана или течет с большой скоростью. Дл измерени важен слой жидкости, который прилегает к активным поверхност м электродов, - это посто нный поток в попраничном слое, который вращаетс с .малой скоростью вращени щлифовального бруска. Такое свойство устройства имеет большое значение, так как текущий по внешней электрической цепи между электродами ток и ири посто нном содержании кислорода в жидкости сильно зависит от потокаDue to the relatively slow ascent and descent of the glass, the velocity of the liquid flowing into the test space or flowing out of it becomes very small and does not depend on whether the stationary liquid is outside the glass or flows at a high speed. To measure the important layer of fluid that is adjacent to the active surfaces of the electrodes, is a constant flow in the back-end layer, which rotates with a slow rotational speed of the grinding block. This property of the device is of great importance, since the current flowing through the external electric circuit between the electrodes and the constant oxygen content in the liquid strongly depends on the flow.

жидкости, «прилегающей к активным поверхност м электродов, и только при сравнительно высоких скорост х потока достигаетс насыщение тока. Этот эффект насыщени может быть использован, если при помощи насосаthe fluid adjacent to the active surfaces of the electrodes, and only at relatively high flow rates does current saturation occur. This saturation effect can be used if

создать достаточно высокую скорость потока жидкости, протекающей вдоль активных поверхностей электродов. Но в этом случае мен етс не только электропроводимость жидкости , но и ток. Кроме того, вмонтирование вcreate a fairly high flow rate of the fluid flowing along the active surfaces of the electrodes. But in this case not only the electrical conductivity of the fluid changes, but also the current. In addition, the build in

устройство насоса св зано с дальнейшими издержками . Предлагамое устройство имеет то преимущество, что при вращении шлифовального бруска со скоростью в 10 об/мин измер емое значение тока не зависит ни от величиныthe pump device is associated with further costs. The proposed device has the advantage that when the grinding bar rotates at a speed of 10 rpm, the measured current value does not depend on the value

скорости потока жидкости, наход щейс вне стакана, ни от электропроводимости жидкости , если эта электропроводимОсть больше, чем 50 сименс/см. Это нижнее предельное значение электропроводимости испытуемой жидкости практически не вл етс недостатком, так как электропроводимость исследуемых жидкостей (чистой воды, сто чей воды) в практике значительно выше.liquid flow velocity outside the glass, neither from the electrical conductivity of the liquid, if this electrically conductive is greater than 50 siemens / cm. This lower limit of the conductivity of the test liquid is practically not a disadvantage, since the conductivity of the studied liquids (pure water, standing water) is much higher in practice.

Предмет изобретени Subject invention

Электрохи.мический датчик дл определени кислорода, состо щий из двух электродов, представл ющих собой коаксиально расположенные цилиндры, отличающийс тем, что, сAn electrochemical sensor for detecting oxygen, consisting of two electrodes that are coaxially arranged cylinders, characterized in that

целью сохранени активных поверхностей электродов, они помещены полностью в изолирующее тело из пластмассы, например термореактивной смолы, а в качестве приспособлени дл очистки электродов использован шлифовальный брусок, св занный с приводным механизмом и обращенный шлифующей поверхностью к част м поверхности тела из пластмассы и к торцовой поверхности электродов.In order to preserve the active surfaces of the electrodes, they are placed completely in an insulating body made of plastic, such as a thermosetting resin, and as a tool for cleaning the electrodes, a grinding block is used, connected with a drive mechanism and turned with a grinding surface to parts of the body surface made of plastic and to the end surface electrodes.

2727

1515

2929