Способ электрохимического анализа веществ

 

111) 6GG427

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистических

Ресоублик (б1) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 18.06.76 (21) 2373536/18-25 (51) М. Кл. б 01N 27/48 с присоединением заявки «¹

Государственный комитет

Совета Миннс1ров СССР оо делам изобретений и открытий (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.03.78. Бюллетень ¹ 12 (53) УДК 543.257(088.8) (45) Дата опубликования описания 03.04.78 (72) Авторы изобретения

Б. Ф. Семенов, А. Л. Левин и А. Ф. Албантов (71) Заявитель

Всесоюзный научно-исследовательский институт медицинского приборостроения (54) СПОСОБ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОГО АНАЛИЗА

ВЕЩЕСТВ

Изобретение относится к области электрохимии и может найти применение при анализе состава жидких сред в производственных и лабораторных условиях, например при анализе кислорода, растворенного в жидкости.

Известен способ определения концентрации кислорода в жидких средах, заключающийся в том, что индикаторный электрод, погру>кенный вместе с вспомогательным электродом в исследуемый раствор, поляризуют напряжением, соответствующим участку нредельного тока катодной поляризационной кривой (О,б—

0,88 В), а концентрацию кислорода определяют по току деполяризации индикаторного электрода (1).

Недостатком указанного способа является то, что измерительный сигнал подвержен влиянию источников помех в цепи «исследуемый раствор — земля».

Известен также способ анализа электроактивных веществ, согласно которому одну из ячеек заполняют исследуемым раствором, а другую — фоном, близким по составу к исследуемому раствору. К обеим ячейкам прикладывают одинаковые напряжения и Ilo разности токов определяют концентрацию анализ lруемого,вещества (2).

Этот способ имеет тот же недостаток, что и предыдущий.

Целью изобретения является повышение точности измерений путем исключения влияния источгн1ков помех в цепи «исследуемая среда — земля» на результат анализа.

5 Указанная цель достигается тем, что поляризацию микроэ;1ектродов, погруженных в исследуемую среду, производят напряжениями, находящим11ся в пределах восходящего участка поляризационпой характеристики, соответ111 ствуюшсго восстановлению (окисленшо) электрохпми 1сски а тивиoгo анализируемого Вещества, а его конце 1"трацию определяют по разности токов деполяризации з1икроэлектродов.

Сущность способа заключается в следую15 Щем.

Индикаторные микроэлектроды, погруженные вмсстс с вспомогательным электродом в исследуемую среду, поляризуют напряжениями, соотвстствуюи;ими восходящему участку поляризационной характеристики. При этом в зависимости от состава исследуемой среды, материала микроэлектродов и вида поляризацпонной характеристики выделяют только тот ее участок, который соотвстств ст восстановлению (окислсищо) анализируемого вещества, т. е. участок, ис искаженный реакциями содутств i lощих кОмиО .1ентов в среде.

Микроэлектроды с помощь1о внеш lllx источников напряжения поляризуют относительно

600427 общего вспомогательного электрода, при этом через микроэлектроды протекают токи. Их значения, согласно экспериментально установленному факту, связаны с концентрацией исследуемого вещества линейными зависимостями при всех напряжениях поляризации в пределах выделенного участка поляризационной характсристики, соответствующего реакции исследуемого электрохимически активного вещества. Угловые коэффициенты этих зависимостей определяются значениями напряжений поляризации. Последние выбирают, руководствуясь конкретными условиями анализа, обеспечивая получение минимальной погрешности измерения и максимальной чувствительности.

При этом потенциалы микроэлектродов отклоняются от своих стационарных начальных значений в соответствии с наложенными напряжениями от внешних источников, т. е. поляризуются. Восстановление (или окисление) вещества приводит к деполяризации микроэлектродов.

Концентрацию восстанавливающегося (окисляющегося) вещества определяют по разности токов деполяризации микроэлектродов. Зависимость этой разности от концентрации являстс55 также линейной.

Результат анализа не зависит от источниI;oз помех в цепи «исследуемый раствор— земля», поскольку токи помех, вызываемые ими, практ5,чески не протекают через цепи индикаторны: микроэлсктродов, представляющих собой значительно большие сопротивлсиия ио сравнению с сопротивлением вспомога 5сльного электрода, а значения сопротивлеи ш индикаторных микроэлектродов близки.

Близость этих сопротивлений создают сблинапря ксHHH IIOJI5IpH3BIIHH. При этом поляризация вспомогательного электрода не вносит погрешности в измерения.

Таким образом, благодаря исключению влияния источников помех в цепи «исследуемый раствор — земля» и влияния нестабильности Horc»II»a;," вспомогательного электрода сугцсствсиио повышается точность измерений.

Кроме того, по сравнению с известными способами,,iàifffûif способ позволяет использовать вспомогательные электроды с небольшой поверхностью, что является решающим в тех случаях, когда требуется микроминиатюризаif,f151 электродных систем.

Пример. Определение концентрации кислорода, растворенного в фосфатном буферном растворе с добавкой хлористого калия, рН=б,8.

Платиновые индикаторные микроэлектроды (илощадь 3,14 (10 " мм- ) вместе с хлорсеребряиым вспомогательным электродом погружают в раствор. Микроэлектроды поляризуют различными напряжениями и для каждого

lIàð:IIIIITà строят I радуировочныс характсристики — — зависимости разности токов деполяpifHHIIIIII микроэлсктродов от концентрации расгиорсl ного кислорода. Исследуемый раствор продувают газовыми смесями с различным содержанием кислорода (до 100%).

Влияние помех имитируют источником регулируемого напряжения (ИРН), изменяя на5 пряжение от 0 до 4 В, а оценку этого влияния производят по относительному изменению измерительного сигнала после включения ИРН и добавочного сопротивления 4 Ом в схему.

Результаты опытов приведены в таблице

Напряжение поляризации (В) в микроэлектроде

Измерение измерительного сигнала, Вариант опыта

2-ом

1-ом

0,35

0,45

0,45

0,55

0,55

0.65

1Ч

0,10

0,65

Формула изобретения

Способ элсктрохимического анализа веществ, заключающийся в поляризации индикаторных микроэлсктродов, погруженных в исследуемую среду, и определении концентрации элсктрохимичссни активного вещества, отл чающий си тем, что, с целью повышения точности измерений путем исключения

65 влияния источников помех н цепи «исследуеКак видно из таблицы, в трех вариантах опыта при разности между поляризационными напряжениями 0,1 В включение цепи, имитирующсй влияние связи исследуемого раствора с землей, ис вызывает погрешности измерения. При разности напряжений поляризации

0,55 В (IV вариант), соответствующей участкам начального и предельного тока поляризациониой характеристики, погрешность достигает 20%, что характерно для прототипа.

Использование предложенного способа для з5 анализа жидких сред в промышленных условиях, где характерно протекание через растворы больших токов помех, вызванных заземлением аппаратуры, трубопроводов и т. д.) позволяет благодаря повышенной точности измерений существенно увеличить эффективность тсхиологического контроля, что в конечном счете обеспечивает снижение непроизводительных затрат.

В биомедицинских исследованиях (спецификой которы.; является прецизионность измерений) предложенный способ позволит повысить достоверность измерений, что особенно важно в клииико-диагностических исследованиях.

В частности псрспсктивно его использование при анализе содержания кислорода в крови аппаратов искусственного кровообращения и при ткансвых исследованиях напряжения кислорода, где погрешность измерений может быть снижсна в 3 — 5 раз.

600427

Составитель И. Фузеина

Техред И. Михайлова

Корректоры: Л. Брахнина и Л. Орлова

Редактор 3. Старикова

Подписное

Заказ 259/19 Изд. № 324 Тирах< 1122

НПО Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

Типогра<1ши, пр. Сапунова, 2 мая среда — земля» на результат анализа, поляризацию микроэлектродов производят с помощью напряжений, находящихся в пределах восходящего участка поляризационной характеристики, соответствующего восстановлению (окислению) анализируемого вещества, а концентрацию электрохимически активного вещества определяют по разности токов деполяризации микроэлектродов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

5 1. Патент США ¹ 2913886, кл. 204 — 195, 1956.

2. Брук Б. С. Полярографические методы.

М., «Энергия», 1972, с. 18.