Электрод для определения концентрации ионов в растворе

Электрод для определения концентрации ионов в растворе

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

т

И °

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик (»)765720

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 070878 (21) 2658154/18-25 (51)М. Кл. с присоединением заявки ¹

G а1 N 27/30

Государственный комитет

СССР по делам изобретений н открытий (23) Приоритет

Опубликовано 230980. Бюллетень № 35

Дата опубликования описания 250980 (53) УДК 543.253 (088.8) (72) Авторы изобретения

M.C. Шиканова, Я.С. Хворостин, Р.И. Сосновский, A.Н. Хуцишвили, В.A. Долидзе и Е.П. Фесенко (71) Заявитель

Всесоюзное научно-производственное объединение целлюлознобумажной промышленности "ВНПОбумпром" (54) ЭЛЕКТРОД ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ

ИОНОВ В РАСТВОРЕ

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в химической, целлюлозно-бумажной промышленности, а также в аналитической лабораторной практике. 5

Известны электроды для определения концентрации. ионов в растворе, которые представляют собой корпус, выполненный в виде трубки, на одном конце которой находится индикаторная 10 мембрана, а внутрь корпуса помещено внутреннее заполнение в виде раствора электролита и токоотводящий полуэлемент.

Наиболее распространенными токо- 15 отводящими полуэлементами являются галогенидсеребряные. В зависимости с>т вида галогена (Св, Br, J") в качестве раствора, как правило, используют или соответствующие галогенво- 20 дородные кислоты, или их растворимые соли. f1) . Подобные конструкции лежат в основе большого числа разрабатываемых электродов.

Известны электроды, включающие 25 корпус, жидкое внутреннее заполнение, токоотводящий хлорсеребряный полуэлемент и индикаторную пленочную мембрану.Такие конструкции электродов имеют значительный дрейф электродной функ- 30 ции во времени, поэтому применение их требует каждодневной калибровки (2 ).

Низкая воспроизводимость такого типа электродов связана со стационарным процессом вымывания из фазы мембраны активного вещества, а также с диффузией через индикаторную мембрану измеряемого электролита во внутреннее заполнение. Это приводит к нестабильности скачков потенциалов на границе галогенсеребряный токоотводящий полуэлемент — внутренее заполнение, внутреннее заполнение — мембрана, и, следовательно, приводит к нестабильности показаний электрода в целом.

Изучение характеристик электрода, включающего корпус, заполненный раствором электролита с токоотводящим галогенсеребряным полуэлементом и кристаллическую сульфидсеребряную мембрану, показало, что электродные характеристики плохо воспроизводимы во времени.

Предложены новые конструкции электродов, обладающие стабильными и воспроизводимыми во времени характеристиками. С целью разработки миниатюрных электродов, позволяющих воспроизводимо измерять концентрацию фтора, 765720 предложена твердофазная конструкция лантанфторидиого электрода, в котором в качестве твердого внутреннего заполнения используется смесь фтористой соли с металлическим порошком (3).

Описанные внутренние заполнения электродов в виде металла или смеси металла с кристаллической солью не могут быть применены для повышения точности и воспроизводимости электродов,в которых индикаторная мембрана изготовлена из ионита. Это связано с необратимостью переноса заряда из фазы ионитовой мембраны в описанные заполнения.

Известен электрод для определения концентрации ионов в растворе, включающий корпус с внутренним заполнением в виде раствора электролита растворимых галогенидов, индикаторную, ионитовую мембрану и токоотводящий галогенидсеребряный полуэлемент (4j .

Электрод включает корпус с жидким внутренним заполнением в виде раствора хлористоводородной кислоты 0,1, хлорсеребряный токоотводящий полуэлемент и индикаторную ионитовую мембрану., Электрод предназначен для определения концентрации анионов HSO в бисульфитных растворах. Испытания этой конструкции электрода в растворах бисульфита натрия, проведенные нами по, казали, что его электродная функция плохо воспроизводима: калибровочная зависимость потенциала электрода от концентрации раствора имеет непостоянный угол наклона и смещается во времени.

Нестабильность показаний данной конструкции электрода с ионитовой индикаторной мембраной связана с низкой буферностью (емкостью) по числу проводящих частиц жидкого внутреннего заполнения, а также с проникновением через ионитовую индикаторную мембрану во внутреннее заполнение измеряемого электролита. Последнее приводит к непостоянству скачка потенциала на границе мембрана — внутреннее заполнение и к смещению потенциалов токоотводящего полуэлемента, как следствие меняющейся активности галогенанионов и химического взаимодейст,вия проникающих ионов с материалом токоотводящего полуэлемента.

Целью изобретения является обеспечение стабильности и воспроизводимости показаний электрода с ионитовой индикаторной мембраной.

Достигается это тем, что раствор электролита дополнительно содержит ионообменную гранулированную смолу, насыщенную или галогенанионом, соответствующим галогенаниону токоотводящего полуэлемента, или катионом, соответствующим катиону растворимого галогенида, при следующем соотношении компонентов, об.%:

Ионообменная смола 50-75

Раствор электролита 25-50

Возможность использования нового внутреннего заполнения, состоящего из смеси ионообменной смолы и раствора электролита, обеспечивающего стабильные и воспроизводимые электродные характеристики определяется подобными механизмами переноса электричества в смоле и растворе, а также высокой электропроводностью, высокой емкостью, способностью эквивалентно обменивать ионы одного знака заряда, химической устойчивостью в растворах электролитов ионообменных смол. При проникновении через ионитовую мембра 5 ну анионов,меняющих активность внутреннего жидкого заполнения или взаимодействующих с галогенсеребряным токоотводящим полуэлементом для обеспечения стабилизации и воспроизводиЩ мости показаний электрода, следует использовать анионообменную сьолу насыщенную галогенанионом, соответствующим аниону токоотводящего электрода. При этом проникающие во внутреннее заполнение анионы будут эквивалентно заменяться на галогенанион из смолы, Нри проникновении через ионитовую мембрану катионов, меняющих активность внутреннего жидкого заполнения или взаимодействующих с галогенсеребряным токоотводящим полуэлементом для обеспечения стабилизации и воспроизводимости показаний электрода следует использовать катионообменную смолу, насыщенную катионом одноименным с катионом жидкого заполнения.

При этом проникающие во внутреннее заполнение катионы будут эквивалентно заменяться катионами из смолы. ЭфЩ фективность применяемых ионообменных смол тем выше, чем выше их емкость, электропроводность, химическая стойкость в растворах электролитов внутреннего заполнения, а также средство

4 к проникающим ионам.

На фиг. 1 изображена конструкция предлагаемого электрода, на фиг. 2 отражены сравнительные данные по устойчивости в растворах сульфитной кислоты разработанного электрода А-1; на фиг. 3 — то же, электрод A-2, известной конструкции с жидким внутренним заполнением.

Электрод включает корпус 1, к торцу которого прикреплена ионитовая индикаторная мембрана 2. Внутри корпуса помещается внутреннее заполнение в виде смеси раствора электролита 3 и ионообменной смолы 4, занимающей от 50 до 75% объема корпуса электрода.

Соотношения между объемами раствора и электролита и смолы определяются с одной стороны размерами токоотводящего полуэлемента (он должен быть погружен в раствор), с другой стороны—

765720 емкостью смолы (ее должно быть достаВ точно, чтобы обеспечить стабилизирующий эффект). Указанные пределы обеспечивают выполнение этих требований.

Сверху в корпус электрода через уплотнительное кольцо 5 вставлен токоотводящий полуэлемент 6.

Предлагаемая конструкция электрода испытана для контроля состава сред

ЦБП. Для контроля суммарной концентрации анионов в белых сульфатных щелоках, представляющих собой смеси

10 растворов электролитов NaOH, йа2S, йа2СО, Na>S04, изготовлен электРод с индикаторной мембраной из анионита

АСД-4-8п, являющегося сополимером стирола и 8Ъ парадивинилбензола и 15 содержащим триэтаноламинные активные группы. В качестве внутреннего заполнения использована смесь раствора йаСО 0,1 m (25%) и гранулированной ионообменной смолы АСД-4-Sn в С -фор- 0 ме (75Ъ) .

В табл. 1 приводятся сравнительные данные по устойчивости во времени в растворе белого щелока показаний предлагаемого электрода (Ez) и электрода (Е ) известной конструкции (без смолы во внутреннем заполнении).

Таблица.1

Таблица 2

53,8

54,3 (г-экв ) 54,0

54,3

53,2

52,2

42,0

53,9

10 — 35

54,8

54,3

55,1

-80

0,100

0,207

0,103

0,202

О, 306

0,402

0,517

0,610

-350

О, 300

0,401

0,511

О, 612

Данные приведенные в табл. 2 показывают, что предлагаемый электрод позволяет с высокой точностью (не менее ЗЪ) определить концентрацию бисульфит-иона в сульфитной кислоте.

Полученные данные имеют большое прак.g0 тическое значение. В .настоящее время контроль за концентрацией основания в сульфитных растворах ЦБП осуществляется методами химического лабораторного анализа, Отсутствие надежных и воспроизводимых методов автомаИз данных таблицы видно, что показания предлагаемого анионитового электрода воспроизводимы в течение трех недель. Показания известного электрода, начиная с третьего дня непрерывной эксплуатации, смещаются в отрицательную область потенциалов.

Токоотводящий хлорсеребряный полуэлемент после трех недель работы анионитового электрода чернеет за счет проникновения из внешнего раствора анионов сульфида и образования на поверхности осадка Ag S. За счет обра2 зования осадка Ад,5 хлорсеребряный полуэлемент начинает работать как сульфидсеребряный полуэлемент, что и является причиной резкого смещения показаний анионитового электрода в отрицательную область потенциалов.

Следовательно, предлагаемая конструкция электрода обеспечивает стабильные и воспроизводимые показания в отличие от известной конструкции. Для контроля за концентрацией основания в бисульфитных варочных изготовлен электрод с индикаторной мембраной из сильноосновного анионита марки АРА, представляющего собою сополимер стирола с дивинилбензолом с триметиламинными активными группами. В качестве внутреннего заполнения использована смесь раствора HCg0,1 т (50Ъ) и гранулированного анионита марки АСД-4-8п (50%).

Полученные в результате испытаний на Сясьском комбинате сравнительные данные по устойчивости в растворах сульфитной кислоты разработанного электрода A-1 и электрода (А-2) известной конструкции с жидким внутренним заполнением представлена на фиг. 2 и 3. Прямая 1 характеризует электрод A-1 в течение 14 дней. ПряI / мая 1 относится к первому, прямая 2 к пятому, прямая 3 к четырнадцатому дню испытаний электрода A-2.

В табл. 2 сравниваются результаты определения концентрации бисульфитионов в растворе сульфитной кислоты, определенной аналитическим методом, с результатами, полученными потенциометрически предлагаемым электродом.

Концентрация бисульфит-ионов в сульфи-..ной кислоте

765720

Формула изобретения

Емд тического контроля концентрации основания тормозит автоматизацию сульфитного производства ЦБП. Разработанный Тбиллиским СКБ электрод

ЭМ-HSO -01 имеет невоспроизводимые плавающие характеристики. Испытания электродов ЭМ-HSO -01 в промышленных

3 потоках обнаружили полное отсутствие коррекции между потенциалом и составомг

Электрод для определения концентрации ионов в растворе, включающий корпус с внутренним заполнением в виi де раствора электролита растворимых галогенидов, индикаторную ионитовую мембрану и токоотводящий галогенидсеребряный полуэлемент, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью улучшения стабильности и воспроизводимости показаний электрода, раствор электролита дополнительно содержит ионообменную гранулированную смолу, насыщенную или галогенанионом, сооТ ветствующим галогенаниону токоотводящего полуэлемента, или катионом, соответствующим катиону растворимого галогенида, при следующем соотношении компонентов,о6.%:

Ионообменная смола 50-75

Раствор электролита 25-50

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

У 411364, кл. G 01 N 27/30, 1972.

2. Дарст P., Ионоселективные

1$ электроды. М., 1972.

3. Авторское свидетельство СССР

Р 544899, кл. G 01 N 27/30, 1973.

4. Авторское свидетельство СССР

9 334514, кл. G 01 N 27/30, 1971.

64 И ЪуСньо (мт- ИВ )

МЛ

Фиг.2

765720 бО

О2

Фиг.3

Заказ 6501/42

Тираж 1019 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель A. Копытин

Редактор Е, Гончар Техред Н.Граб Корректор О Билак