SU828055A1 - Устройство дл электрохимическихизМЕРЕНий - Google Patents

Description

Цель изобретени  - оиределение удельного потока и концеитрации газа, растворенного в л идкости, и диффузионной проводимости носледней.

Указанна  цель достигаетс  тем, что устройство дл  электр охимических измерений , содержащее измерительный и вспомогательный электроды, погруженные в раствор электролита, и отдел ющую их от анализируемой жидкости газапронинаемую .мембрану, снабжено расположенной на внешней поверхности газопроницаемой мембраны подложкой со сквозными отверсти ми , глубина которых находитс  из соотношени 

a,D. (,),

где / - глубина сквозного отверсти ; а и jD - коэффициенты растворимости и диффузии газа в анализируемой жидкости;

j, и э - диффузионные сопротивлени  газопроницаемой мембраны и сло  раствора электролита, расноложенного между поверхностью измерительного электрода и газопроницаемой мембраной ,

иричем каждое сквозиое отверстие подложки выиолиено соосиым с нормалью к поверхности измерительного электрода, а поверхность подложки выполнена рифленой. На чертеже дана иринципиальиа  схема предлагаемого з стройства.

Устройство содержит измерительный У и вспомогательный 2 электроды, погруженные в корпус 3 с раствором 4 электролита, газопроницаемую мембрану 5, закреилен ную на торцовой части корпуса и образующую iC иоверхиостью измерительного электрода тонкий слой 6 электролита.

Устройство снабжено расположенной на внешней поверхности газопроницаемой мемраны 5 подложкой 7 с отверсти ми 8 и 9, при этом отверсти  8 выполнены сквозныМИ и-проницаемыми дл  анализируемой жидкости , а отверсти  9 - несквозными. Каждое сквозное отверстие выполнено соосным с нормалью к новерхности измерительного электрода /. Глубина сквозных отверстий находитс  из соотношени 

.( + ),

где /

глубина сквозного отверсти ; а н D коэффициенты растворимости и диффузии газа в анализируемой жидкости;

U Кэ - диффузионные сопротивлени  газопроницаемой мембраны 5 и сло  6 электролита, расположенного между поверхностью измерительного электрода / и газопроницаемой мембраной.

Дл  уменьшени  вли ни  конвекции, распростран ющейс  на анализируемую жидкость, наход щуюс  в сквозных отверсти х 8, внешн   поверхность подложки 7 выполнена рифленой.

Устройство работает следующим образом .

Потенциал измерительного электрода 1 поддерживаетс  на участке предельного диффз зионного тока вольт-амперной характеристики , соответствующей восстановлению (окислению) электрохимически активного газа, например кислорода. При этом его концентраци  на поверхности измерительного электрода близка к нулю.

Кислород из анализируемой жидкости под действием градиента активности диффундирует через газопроницаемую мембрану 5 и слой 6 электролита в зону электрохимической реакции, в которой он восстанавливаетс . Это приводит к возникновению тока во внешней цепи измерительного электрода /, функционально св занного с удельным потоком кислорода к его поверхности. Вел11 1ина тока /, во внешней цени измерительного электрода определ етс  из уравнени 

I n.F-S-q,(2)

где II - число электронов, участв ющих в электрической реакции;

F - число Фараде ; 5 - эффективна  площадь измерительного электрода ./; q удельный поток кислорода к поверхности измерительного электрода .

Так как уделькый поток кислорода к иоверхности измерительного электрода 7 в стационарных услови х пр мо пропорционален его парциальному давлению в анализируемой жидкости и обратно пропорционален сумме его диффузионных сопротивлений в слое 6 электролита и анализируемой лшдкости, уравнение (2) преобразовать

РО.,

(3)

f nF-S м-Ь Э + а.ж.

где Р Оз - парциальное давление кислорода в перемешиваемой анализируемой жидкости;

.ж. - диффузионное сопротивление анализируемой жидкости, наход щейс  в сквозных отверсти х 8 подложки 7.

Дл  обеспечени  стационарного значени  тока, его линейной зависимости от удельного потока Q и концентрации С газа , растворенного в анализируемой жидкости , диффузионной ироводимости к носледней анализируема  жидкость фиксируетс  в отверсти х 8 лодложки 7, а за ее нределами перемешиваетс . При этом диффузионные сопротивлени  газопрони .цаемой мембраны 5 и сло  6 электролита ..незначительны по сравнению с диффузионным сопротивлением анализируемой жидкости , наход щейс  в сквозных отверсти х подложки.

Математически это выражаетс  соотношением (1), ири выполнении которого, уравнение (3) преобразуетс  к виду Я О, / -«f-S .a.D.PO.,-«-Q Аа ж. К-РО.-К КО-С, n-F-S тде коэффициент пропорциональности . Диаметр сквозных отверстий выбираетс  так, чтобы наход ща с  в них анализируема  жидкость не перемещивалась. Глубина сквозных отверстий 8, толщины сло  6 электролита, газопроницаемой мембраны 5 и ее материал выбран из соотнощени  (1) при минимизации посто нной времени устройства . Благодар  наличию по.дложки 7 с отверсти ми 8 и 9, из которых одно, по крайней мере, сквозное и проницаемо дл  анализируемой жидкости, а глубина выбрана из соотношени  (1), измерительный сигнал устройства  вл етс  линейной функцией удельного потока Q электрохимически активного газа, растворенного в анализируемой жидкости. Пр« известном парциальном давлении газа в анализируемой жидкости измерительный сигнал  вл етс  линейной функцией ее диффузионной проводимости ККроме того, как следует из уравнени  (4), измерительный сигнал  вл етс  линейной . функцией концентрации С электрохимически активного газа с точностью до посто нства его коэффициента диффузии в анализируемой жидкости. Предлагаемое устройство повыщает эффективность технологического контрол . В биомедицинских исследовани х это ;устройство определ ет такие параметры, как удельный поток кислорода в биологических жидкост х и их диффузионные проводимости , что  вл етс  особенно важным при диагностике, профилактике и лечении различных заболеваний, св занных с кислородной недостаточностью.

Claims (2)

1. Кроме того, данное устройство может найти применение при определении концентрации кислорода в природных и сточных водах. Формула изобретени  Устройство дл  электрохимических измерений , содержащее измерительный и вспомогательный электроды, погруженные в раствор электролита, и отдел ющую их от анализируемой жидкости газопроницаемую мембрану, отличающеес  тем, что, с целью определени  удельного потока и концентрации газа, растворенного в жидкости , и диффузионной проводимости последней , оно снабжено расположенной па внешней поверхности мембраны подложкой со сквозными отверсти ми, глубина которых находитс  ИЗ соотношени  / а. D. (/ „-;-/ э), где / - глубина сквозного отверсти ; а и D - коэффициенты растворимости и диффузии газа в анализируемой жидкости; 1, и RS - диффузионные сопротивлени  газопроницаемой мембраны и сло  раствора электролита, расположенного между поверхностью измерительного электрода н газопроницаемой мем браиой, ричем каждое сквозное отверстие подложи выполнено соосным с нормалью к поерхности измерительного электрода, а поерхность подложки выполнена рифленой. Источники информации, прин тые во нимание при экспертизе: 1.Патент США № 4058447, кл. 204-195, публик. 1977.
2. 2.Патент ФРГ № 1281182, кл. 42 L 3/04, пзблик. 1974.

   //.

   1/f измериr/7fC/76//ffy

   ) ffjfeMe