Первичный преобразователь электрохимического газоанализатора

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

<щ 741132 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 3001.78 (21) 2575680/18-25 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет— (51)м. к,.2

G 0l N 27/52

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий

Опубликовано1506.80. Бюллетень № 22 (53) УДК 54,3.257 (088. 8) Дата опубликования описания 1506.80 (72) Авторы изобретения

A. Л. Левин и О. A. Сагателян

Всесоюзный научно-исследовательский институт медицинского приборостроения (71) Заявитель (5 4 ) ПЕ РВИЧН1)Й ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЗЛЕК1РОХИМИЧЕСКОГО

ГАЗОАНАЛИЗА1 ОРА

Изобретение относится к устройст вам для электрохимических измерений газового состава жидких и газообразных сред, может найти применение при определении газового состава крови и других биологических сред, а также в практике аналитического контроля, физико-химических и биохимических исследований.

Известны первичные преобразователи электрохимических газоанализаторов для определения парциального давления углекислого газа в крови (1).

Известен также аммиачный первич- . ный Преобразователь (2) . 15

Все эти преобразователи содержат электродную систему из индикаторного рН-электрода и вспОмогательного элект рода, погруженных в раствор электролита, расположенных в корпусе и отделейных газопронкцаемой пленкой от анализируемой среды. Им присущи общие недостатки. Из-за того, что чувствительная мембрана индикаторного электрода выполнена из материала, ceJfeKTHBHoro к ионам Н, существенно снижается точность измерений и ограничивается область их применения.

Наиболее близким техническим решением является первичный преобразователь для определения аммиака, содержащий потенциометрическую электродную систему, состоящую иэ индикаторного электрода с чувствительной мембраной и вспомогательного электрода, погруженных в раствор электролита и расположенных в корпусе, газопроницаемую пленку, отделяющую упомянутую электродную систему от анализируемой среды (3).Раствор электролита содержит аммонийную соль,Iгидролизующуюся. с образованием легколетучего компонента-аммиака.

Указанный преобразователь обладает существеннными недостатками, из-за того, что чувствительная мембрана индикаторного электрода преобразователя выполнена из материала, селективного к ионам водорода, концентрация которых изменяется при взаимодействии газа с раствором электролита, а последний включает в себя хорошо гидролизующуюся соль, разлагающуюся в результате гидролиза с образованием легколетучего компонента, не обеспечивается достаточная точностьи стабильность измерений.

741132

-Так, например, использование в преобразователе индикаторного элект рода с рН-чувствительной мембраной .приводит к тому, что на результат измерений оказывают влияние изменения концентрации неконтролируемых компонентов, образующих при взаимодействии с раствором электролита ионы водорода. Такими компонентами являются, например, СОз и SO при определении NH>, SO :è ИН при определении СО и т.д.

"В такйх случаях используют специальные методические приемы для исключения влияния неконтролируемых компонентов на результат измерения, так, например, при определении;аммиака в анализируемую среду добавляют избыток щелочи для связывания СО и других кислых газов, что не всегда приемлемо и существенно осложняет использование подобных преобразователей для непрерывных измерений.

Кроме того, в результате гидроли- за в растворе электролита образуются легколетучие компоненты, которые удаляются из него при низких парциальных давлениях газа в анализируемой среде, что приводит к изменению состава раствора электролита и„ соответственно, снижает стабильность показаний и делает необходимой частую градуировку преобразователя.

ЦЕль изобретения — повышение точности и стабильности измерений.

Поставленная цель достигается. тем, что чувствительная мембрана индикаторного электрода выполнена из материала, ограниченно селективного к потенциалопределяющим ионам, образующимся при взаимодействии анализируемого газа с раствором электролита, а последний включает в себя слабо гидролиэующуюся соль, диссоциирующую с образованием других потенциалопределяющих ионов.

На фиг. 1 дана конструктивная схема первичного преобразователя электро химического газоанализатора; на фиг. 2 †. статические характеристики первичного преобразователя электро химического газоанализатора.

Первичный преобразователь электрохимического газоанализатора состоит из потенциометрической электродной системы, содержащей индикаторный электрод 1 (фиг. 1) с чувствительной мембраной 2 и вспомогательный электрод.З, погруженные в раствор электролита 4, корпуса 5 и газопроницаемой пленки 6, отделяющей электродную систему от анализируемой среды °

Чувствительная мембрана 2 индикаторго электрода 1 выпалнена из материала, ограниченно селективного к потенциалопределяющим ионам, например NH ., образующимся при вэаимо( действий анализируемого газа NH> с раствором электролита 4, например, из алюмосиликатного стекла состава мол .Ъ! S10 - 70, А1 Оз- 6, Fe 4 фа Π— 20. Раствор электролита 4 содержит практически негидролизующуюся соль, например, хлористый литий, диссоциирующую с образованием других потенциалопределяющих ионов (в данном случае — ионов лития), по отношению к которым чувствительная мембрана 2 обладает ограниченной селективностью.

Преобразователь работает следующим образом.

Анализируемый газ, например ИНЗ, под действием градиента парциального давления диффундирует сквозь газопроницаемую пленку 6 в раствор электролита 4., взаимодействует с ним, образуя эквивалентное количество ионов

NH» которые воздействуют на чувст2Q вительную мембрану 2 индикаторного электрода 1, изменяя его электрический потенциал относительно вспомогательного электрода 3. Эти изменения потенциала однозначно связаны с из2 менениями парциального давления NQ в анализируемой среде. При этом, йаличие в анализируемой среде таких газов, как СО и SO< и других, растворяющихся в растворе электролита и изменяющих его состав, не оказывают влияния на результат измерения..

Кроме того, при низких парциальных давлениях анализируемого газа стабильность потенциала индикаторного электрода 1 обеспечивается за счет других потенциалопределяющих ионов, например, ионов лития, образующихся при диссоциации практически негидролизующейся соли LiC1.

Таким образом, при снижении влия40 иия неконтролируемых компонентов на результат измерения и обеспечении стабильности состава раствора электролита, существенно повышается точность и стабильность измерений.

4g Первичный преобразователь может быть выполнен в виде потенциометрической электродной системы из индикаторного электрода со стеклянной чувстви.тельной мембраной состава, мол.%: .50 81Π— 70, А1 Д вЂ” 6, Ре О-4, Иа Π— 20-и вспомогательйого электрода, погруженных в водный раствор .хлористого лития, расположенных в корпусе и отделенных газопроницаемой пленкой от анализируемой среды. В качестве вто ричного преобразователя использован высокоомный милливольтметр.

Чувствительная мембрана индикаторного электрода ограниченно селективна

Щ к ионам NH образующимся при взаимодействии NH с раствором электролита.

Другими потенциалопределяющими ионами для нее являются ионы К, Na+ Li+ и некоторые другие моновалентные катиу5 оны, которые по-разному влияют на ам741132 монийную функцию электрода. Как показали исследования, в меньшей степени это влияние оказывают ионы Li+ .

На фиг. 2 представлены экспериментальные статические характеристики первичного преобразователя, построенные 5 в координатах Е-lgC (E — измеряемое значения ЭДС электродной системы, С вЂ” концентрация аммиака) при концентрациях LiC1 в растворе электролита 5 ° 10 моль/л (кРиваЯ 2),1 10 моль/л 10 (кривая 3) и 1 10 моль/л (кривая 4) .

Для сравнения на фиг. 2 показана (кривая 1) аммонийная функция индикаторго электрода, полученная в чистых растворах ИН Сl. Из сопоставления кривых 1 и 4 следует, что добавка хлористого лития с концентраци-з ей 1 10 моль/л практически не искажает аммонийную функцию электрода.

В то же время при.таких концентрациях LiCl обеспечивается стабильность потенциала индикаторного электрода даже при нулевой концентрации ионов .аммония в растворе электролита.

Предложенное техническое решение расширяет области применения подоб- 25 ных первичных преобразователей и, повышая точность и стабильность измерений, существенно увеличивает эффективность аналитического контроля технологических процессов. 30

В биомедицинских исследованиях, при экспресс-определении концентрации ионов аммония в крови, с целью диагностики заболеваний печени, предложенное устройство позволяет повысить точность измерений и производительность анализов. Возможность определения парциального давления газов в жидких средах при предварительной пробоподготовке позволит использовать такие преобразователи для автоматического контроля режимов работы аппаратов искусственного гемодиализа и искусственного кровообращения.

Формула изобретения

Первичный преобразователь электрохимического газоанализатора, содержащий потенциометрическую электродную систему, состоящую .из индикаторного электрода с чувствительной мембраной и вспомогательного электрода„ погруженных в раствор электролита и расположенных в корпусе, газопроницаемую пленку, отделяющую упомянутую электродную систему от анализируемой среды, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и стабильности измерений, чувствительная мембрана индикаторного электрода выполнена из материала, ограниченно селективного к потенциалопределяющим ионам, образующимся при взаимодействии анализируемого газа с раствором электролита, а последний включает в себя слабо гидролизующуюся соль, диссоциирующую с образованием других неопределяемых потенциалопределяющих ионов.

Источники информации принятые во внимание при экспертизе .1. Severingaaus 1.W., Brad?y A.P., 1.Appl.Physiology. v. 9, 189,1958.

2. Патент США Р Зб49505, кл. 204-195, 14.03.72, 3. Патент США 9 3830718, л.. 204-195, 12 08.74.

741132

Составитель И.Некрасов

Техред Л.Теслюк Корректор В.Бутяга

Редактор П.Макаревич

Заказ 3322/4

Тираж 1019 Подписное

ЦНИИПИ 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