Состав промежуточного слоя ионоселективного электрода с твердым контактом

Состав промежуточного слоя ионоселективного электрода с твердым контактом

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СОСТАВ ПРОМЕЖУТОЧНОГО СЛОЯ ИОНОСЕЛЕКТИВНОГО ЭЛЕКТРОДА С ТВЕРДЫМ КОНТАКТОМ, содержащий мембранную композицию , в состав которой входит электродноактивное вещество, дисперсное электронопроводящее вещество, f г.-.; - -«;;г . .5д. %4..-- д и / tf/t-j,/ --- --Й/ . окислительно-восстановительное вещество и вещеотво, образующее буферность системы по рН, отличающ и и с я тем, что, с целью увеличения срока службы ионоселективного электрода и упрощения его изготовления , в качестве окислительно-восстановительного вещества.использована электроионообменная смола в металлической форме, в качестве вещества, образующего буферность системы по рН - электроноионообменная смола в Н-форме, в качестве электродноактив-ного вещества - вещество электролитной природы при следующем соотношении ингредиентов, вес.%: (Л Электроноионнообменная смола в металлической форме32,5-42,0 Электроноионообменная смола в Н-форме3 ,0-6,5 Дисперсное электропроводящее вещество 20,5-24,5 Мембранная композиция , содержащая вещество электролитной природы Остальное О 4

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

Э(я) G 01 N 27/30

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Остальное

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3402554/18-25 .(22) 26.11.81 (46) 07, 09. 83. Бюл. Р 33 (72) 3.С.Алагова, О.К.Стефанова, H.Ï. Øåâ÷åíêo, Å.A.Ìàòåðîâà и Т.A. Êðàâ" ченко (71) Ленинградский ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени государственный университет им. A.À.Жданова (53) 543.217 (088.8) (56) 1. Никольский Б.П., Матерова E.A. Ионоселективные электроды.

Л., Химия, 1980, с. 239. 2. Susuki et all Coated wire ion

selective electrode for nitrate,— Bunseki kagaku . 1980, ч. 29, Р 12, р,р. 816-820.

3. Авторское свидетельство СССР

Р 898314, кл. G 01 N 27/30, 1980 (протатип) . (54)(57) СОСТАВ ПРОМЕЖУТОЧНОГО СЛОЯ

ИОНОСЕЛЕКТИВНОГО ЭЛЕКТРОДА С ТВЕРДЫМ

КОНТАКТОМ, содержащий мембранную композицию, в состав которой входит электродноактивное вещество, дисперсное электронопроводящее вещество, „.SUÄÄ1 040400 А окислительно-восстановительное вецество и вещество, образующее буферность системы по рН, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью увеличения срока службы ионоселективного электрода и упрощения его изготовления, в качестве окислительно-восстановительного вещества, использована электроионообменная смола в металлической форме, в качестве вещества, образующего буферность системы по рН вЂ” злектроноионообменная смола в

Н-форме, в качестве электродноактив-ного вещества — вещество электролитной природы при следующем соотноше-. нии ингредиентов, вес.Ъ:

Электроноионнообмен- (0

Ф, v ная смола в металлической форме 32 5-42 0

Электроноионообменная смола в Н-форме 3,0-6 5

Дисперсное злектропроводящее вещество 20,5-24,5

Мембранная композиция, содержащая вещество электролитной природы

1040400

Окислитель; но-восстановительное ..вещество (ЭО 7 )

Вещес тв о, образующее

28, 0-35, 0 18, 0-24, 0

Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и предназначено для потенциометрического контроля жидких сред на содержание в них анионов и может найти применение в химической промышленности, а также практике научных исследований в хи мии, биологий, почвоведении,. океанологии

Известны ионоселективные мембранные электроды, состоящие из инертно- t0

ro корпуса, на нижнем конце которого приклеена индикаторная мембрана. ,Внутрь корпуса заливается раствор определенного ионного состава и вставляется токоотводящий электрод (1). (5

Недостатком таких устройств является наличие внутреннего жидкостного заполнения, что осложняет их эксплуатацию, хранение, транспортировку, Особенно неудобно жидкостное заполне-20 ние при миниатюризации электродов.

Срок жизни анионоселективных электродов с жидкостным заполнением ограничен шестью месяцами.

Известен анионоселективный электрод без внутреннего жидкостного заполнения. Индикаторную мембрану наносят на платиновую проволоку, служащую токоотводом. В качестве токоотвода используется медная или алюминиевая проволока (2).

Однако известному анионоселективному электроду с твердым контактом присуща низкая стабильность потенциала (не более нескольких миливольт в течение дня), которая вызвана тем, что на границе ионный проводник (мембрана) — электронный проводник (токоотвод) возникает случайный потенциал. Неустойчивость потенциала во времени требует частотой калибров-40 ки электрода, что осложняет его эксплуатацию. Время жизни таких электродов невелико- — около месяца.

Наиболее близок к предлагаемому состав промежуточного слоя ионоселек-45 тивного электрода с твердым контактом, содержащий мембранную композицию, в состав которой входит электродноактивное вещество, дисперсное электронопроводящее вещество, окислительно-восстановительное вещество и вещество, образующее буферность системы по рН (3).

Для повышения стабильности электродов с твердым контактом между собственно. мембранной композицией и то55 коотводом вводят промежуточные слои (не менее двух), содержащие вес.В: слой II слой

3,4-4,0, 7,5-12,5 буферную систему по рн (Ку-2 в

H-Форме) lр6«2,0, 4,0-6,0

Вещество", образующее буферную систему по рН (КУ-2 в

М-форме)

Электронопроводящее веществО (сажа) 25,4-26,6 14,5-15,5

Мембранная композиция (нейтральный комплексообразователь, поливинилхлорид, дибутилфталат) 34,0-40,0 45,0-53,0

Однако известный состав промежуточного слоя имеет ограниченный срок службы (6 мес) ионоселективного элект1 рода и характеризуется повышенной сложностью его изготовления. Ограниченный срок службы электрода обусловлен тем, что концентрация действующего электродноактивного вещества в процессе эксплуатации электрода уменьшается как вследствие постепенного вымывания электродноактивного вещества в раствор, так и вследствие его адсорбции диспергированной фазой, в том числе редокситом. Повышенная сложность изготовления связана с тем, что промежуточный слой необходимо наносить за несколько операций с постепенным изменением состава ингредиентов в указанных пределах,,что увеличивает длительность и трудоемкость изготовления электрода. Кроме того, электрод с указанным составом промежуточного слоя непригоден для определения содержания анионов потому, что, во-первых, электродноактивным компонентом мембраны является катионселективное вещество — нейтральный комплексообразователь; во-вторых, окислительно-восстановительная смо-. ла ЭО-7 не является универсальной (не работает в сочетании с анионоселективной мембранной композицией).

Цель изобретения — увеличение срока службы ионоселективного электрода и упрощение его изготовления.

Поставленная цель достигается тем, что в составе промежуточного слоя ионоселективного электрода с твердым контактом, содержащим мембранную композицию, в состав которой входит электродноактивное вещество, дисперсное электронопроводящее вещество, окислительно-восстановительное вещество и, вещество, образующее буфер-, 1040400 ность по рН, в качестве окислитель- но-восстановительного вещества использована электроноионообменная смола в металлической форме, в качестве вещества, образующего буферность: системы по рН, — электроноионообыен" ная смола в Н-фофме, в качестве электродноактивного вещества - вещество электролитной природы при следукицем(. соотношении ингредиентов, вес.Ъ:

Электроноионообмен- . 10 ная смола в металлической форме 32,5-42,0...

Электроноионообменная смола в Н-форме

Дисперсное электропроводящее вещест- во 20,5-24,5

Мембранная композиция, содержащая ве- 2О щество электролитной природы Остальное

Промежуточный слой готовят следую.щим образом.

Мембранную композицию (поливинил- хлорид," дибутилфталат, — соль .тетрадециламмония 1:3:0,09) растворяют втетрагидрофуране (ТГФ). В массу до

3,0-6,5 - !5

Таблица1

Время нахождения электрод в 0,01 м 0aNO,сут 1

30: 60

210 208- . 211 208 . 205 208 207 . 208

ЭДС мв,Таблица 2

Время нахождения электрода в 0,01 М Na ClO@< сут 1

480 540 90 150

360

ЭДС .MB

225 226 . 230 228.231 229

230

Таблица 3

90 120 360 . 540

30 60

204 203, 201 203 200 198 198 196

ЭДС, W

Время нахождения электро. да s 0,01 M,NàN, сут бавляют соответствующие навески

ЭИ-21 и Си-форме, ЭИ-21 в Н-форме и сажи. Смесь перемешивают и накосят на электронный проводник (графитовый стержень) в качестве промежуточного слоя (толщина слоя 1 мм). Через

30-40 мин наносят внешний слой — собственно ионоселективную мембрану, которую готовят известным способом: растворением в ТГФ поливинилхлорида, дибутилфталата и соли тетрадециламмо-. ния в соотношении 1:Зг0,09 при нагревании до 40-45ОС. Электроды выдерживают 24 ч для высйхания (полного уда" ления ТГФ), затем погружают в раствор электролита, содержащего соответствующий анион, и прогревают.в термостате при 50 С в течение 4 ч. Через 7-10 дн электроды готовы к работе. По селективности изготовленные таким образом электроды не отличаются от выпускаемых промышленностью электродов марки

ЭМ-NO>-01 и ЭМ-С104-01Ф

Табл..1, 3, 4, 5 и 6 иллюстрируют устойчивость во времени потенциала нитратного, а табл, 2 и 7 и перхлоратного электродов с промежуточным слоем и срок их службы.

90 120 150 360 540

1040400

Таблица4

Время нахождения электро да в О, 01 М NaNO5, сут 1 20 30 60

540

360

120

220 218

217 . 219 222 224 222 218

MC MB

Таблица5

30

170

150

182

185

ЭДС, мв

Таблицаб

20

392 I 348

371 355

402

ЭДС, мв

Таблица7

Время нахождения электрода в 0,01 М ЫаС10, сут

90

30

290 268 287 275 239

ЭДВ мВ

Пример 1. Промежуточный слой готовят смешением, r: мембранная композиция 1; сажа О,б," ЭИ-21 в Сп-форме 0,909; ВИ-21 в Н-форме 0,091. Это обеспечивает следуюший его состав, вес.Ъ:

SO

ЭИ-21 в Си-Форме 35,0

ЭИ-21 и Н-Форме 3,5

Сажа 23,5

Мембранная композиция 38,5

ЭИ-21 в Си-форме

ЭИ-21 в Н-Форме

Сажа

Мембранная композиция

3.2, 5

6 5

20 5

40,Б

Как нитратнйй, так и перхлоратный электроды сохраняют неристовсную зависимость потенциала от состава раствора в течение 1,5 r при этом 60 концентрационный интервал, в котором Функционирует электрод, не сужается.

Пример 2„ Готовят промежуточный слой следующего состава, вес.Ъ: 65

Время нахождения электрода в 0,01 M NANO, сут

Время нахождения электрода в 0,01 М NANO сут

Пример Э. Готовят промежуточный слой следующего состава вес.Ф:

ЭИ-21 в Си-форме 42,0

ЭИ-21 в Н-форме 3,0

Сажа 24,5

Мембранная композиция 30,5

Селективность электродов с промежуточным слоем состава, приведенного в примерах 2 и Э, также сохраняется и течение длительного времени.

Пример 4. Иллюстрация неустойчивости потенциала нитратного электрода беэ промежуточного слоя.

Мембранную композицию (поливинилхлорид - дибутилфталат. — нитрат тетра1040400 8 дециламмания 1 3 .0,09) непосредствен-. гаемой мембранной композиции электродно наносят на графитовый стержень. ноактивное вещество имеет электролитАналогочные результаты получены ную природу и молекулярная сорбция для перхлоратного электрода. липофильного катиона (тетрадециламП р и м. е р 5. Для получения про-. мония) на диспергированной фазе, в межуточного слоя используют смесь . 5 том числе на электронионеобменнике ингредиентов по прототипу следующего- ЭИ-21, не должна снижать анионной ,состава вес.Ъ| селективности электрода ° В то же вре1 слой II слой мя сорбция на диспергированной фазе

ЭО «7 31,0 21,0-. . должна несколько уменьшить скорость

КУ-2 в H-форме 1,8 5,0 Щ вымывания электродноактивного вещестКУ-2 в Na-форме 3,7 10,0 ва в раствор. Упрощение изготовления

Сажа 26, 0 15, 0 обеспечивается тем, что данный сосМембранная ком- тав промежуточного слоя наносится позиция 37,0 49,0., без варьирования соотношения ингредиКак видно из приведенных примеров, ентов, что снижает трудоемкость в изэлектроды с предлагаемым промежуточ- готовлении электрода в производственным слоем обладают стабильным потен- ных условиях. циалом (4 3-5 мВ) в течение длительно- -: Предлагаемый состав промежуточного го времени (1,5 г) при этом электро- слоя позволяет изготавливать твердоды сохраняют теоретическую зависи - контактный анионоселективный электмость повенциала от состава раство Роду например нитратный, перхлорат,ра в то время, как электроды с проме,- ный облегчающий эксплуатацию, трансжуточным слоем состава по прототипу портировку. СРок службы увеличиваетне имеют стабильного потенциала. Бо- +H до lр5 лет, по сравнению с баэовылее длительный îK службы электрода - MH обьектами - NO3 и Cl -электродами

: по сравнению с прототипом обеспечива - марки ЭИ-NO@-01 и ЭМ-С10 -01, срок етая тем, что используемое в предла- службы которых 6 мес.

Составитель Т.Дамешек

Редактор Л.Пчелинская Техред Ж,Кастелевич КорректорО.Тигор

Заказ 6921/48 Тираж 873 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и.открытий

113035, Москва, Ж-35, -Фаушская,наб,, д. 4/5

Филиал ППП Патент, г.ужгород, ул.Проектная, 4