Ионоселективный мембранный электрод

 

О. К. Стефанова, Н. В. Рождественская, В.

Е. А. Матерова, B. А. Долидзе, А. H. Хуци

3. Ф. Кирпичникова и В. В. Плетйева (72) Авторы изобретения (71) Заявитель

I (54) ИОНОСЕЛЕКТИВНЫЙ МЕМБРАННЫЙ ЭЛЕКТРОД

Изобретение относится к ионоселективным электродам на основе нейтральных переносчиков и предназначено для определения, например, ионов аммония и калия в водных средах.

Известны ионоселективные мембранные электроды, состоящие из псливинилхлоридного корпуса, на нижнем конце которого приклеена индикаторная мембрана, состав которой определяется природой контроли1О руемого иона. Внутрь корпуса заливается водный раствор определенног о ионного состава. В корпус ввинчивается токоотво; дящий полуэлемент (l3 .

Такие электроды не могут быть npuf5 менены в биологии и медицине из-за больших габаритов вследствие наличия жидкостного наполнителя.

Наиболее близкими к изобретению являются мембранные электроды с твердым электронным проводником и мембраной на основе нейтральных переносчиков, импрегнированных в полимерную матрицу с помощью пластификаторов. Полимерная матрида непосредственно контактирует с твердым токоотводом 2

Электроды показали достаточную воспроизводимость значений потенциалов, но неудовлетворительную стабильность показания во времени. Это вызывает необходимость ежедневно калибровать электроды. Время жизни таких электродов невеJIHKo - oKoJIo месяца.

Целью изобретения является повыше ние стабильности показаний электрода.

Поставленная цель достигается тем, что в ионоселективном мембранном электроде с твердым электронным проводником и мембраной на основе нейтральных переносчиков, импрегнированных в полимерную матрицу с помощью пластификаторов, между электронным проводником и ионоселективной: мембраной последовательно размещены в направлении к мембране промежуточные слои (не менее двух) из электронопровод".щего вещества, вещества, образующего буферную систему по рН и рМ, вещества, составляюще

3 8983 го окислитепьно-восстановительную систему.

Промежуточные слои между электронным проводником и ионоселективной мембраной последовательно содержат, вес.%:

1 слой

Эпектродноактивное вещество 34,0-40,0

Вещество, составляющее окислитепьно-вос- 19 становительную систему 28,0-35,0, Вещество, образующее буферную систему по рН 1,6-2,0

Вещество, образующее !3 систему по рМ 3,4-4,0

Электронопроводяшее вещество

25,4-26,6

ЗЕ

45,0-53,0

4,0-6,0

11 спой

Эпектродноактивное вещество

Вещество, составляющее окислитепьно- восстановительную систему

Вещество, образующее буферную систему по рН

Вещество, образующее буферную систему по рМ 7.,5-12,5

Электронопроводящее вещество 14,5-15,5 уй

На чертеже представлен элеи род, осевое сечение.

Электронный проводник 1, выполненный в виде графитового стержня, заключен в трубку 2 из пластифицированного поливинилхлорида. С одного конца к электронному проводнику 1 крепится медный провод 3, а на другой конец проводника между ним и мембраной 4 наносятся про межуточные слои 5 и 6 (не менее двух).

Итак, рабочая часть электрода состоит из нескольких слоев, включающих электродноактивное вещество, вещество, составляющее окислительно-восстановительную систему, вещество, образукицее буферную систему по рН, вещество, образующее буферную систему по рМ, электронопроводящее вещество.

Слои мембраны готовят следующим образом.

Компоненты мембраны - электродноактивное вещество - растворяют в циклогексаноле, в эту массу добавляют последовательно редоксит ЭО-7 или гем (в .качестве вещества, составляющего окислительно-восстановительную систему), смолу КУ-2 i в Н- и М- формах (в качестве веществ, образующих буферную

32,0

3,4

5,0

Полученные таким образом электроды выдерживают еше 24 ч для высыхания третьего мембранного слоя (попного удаления растворителя - циклогексанопа), после этого электрод готов к работе.

Изготовление мембраны описанным способом обусловлено необходимостью плавного перехода от электронной к ионной проводимости. Поэтому первый слой мембраны, контактирующий с электронным проводником, составлен так, что обеспечивает высокую электронную проводимость и определенную ионную составляющую, второй спой - большую ионную про

t4 4 .систему соответственно по рН и pM), сажу (в качестве электронопроводяшего вещества) .

Смесь со следующим соотношением компонентов, вес. %:

Компоненты мембрамы 37,0

Оки слит епьно-восстановительная система» редоксит ЭО 7

Буферная система по рНКУ-2 в Н-форме 1,6

Буферная система по рМКУ-2 в М-форме

Электронопроводяшее вещество - сажа 26,0 тщательно перемешивается на магнитной мешалке в течение 1 ч при комнатной температуре. Эта масса наносится на электронный проводник в качестве первого слоя (толщина слоял>0,5мм). Массе дают возможность высохнуть, после чего наносят второй спой, толщина которого также 0,5 мм, а соотношение компонентов следующее, вес. %:

Компоненты мембраны 49,0

Окислительно-восстановительная системаредоксит ЭО-7, гем 21,0

Буферная система по рН вЂ” КУ-2 в Н-форме

Буферная система по рМ - КУ-2 в М-форме 10,0

Электр онопроводяшее вещество - сажа 15,0

Второму спою также дают воэможность просохнуть (24 ч).

Затем наносят третий спой - собственно ионоселективную мембрану. Последняя

I готовится уже известным способом, путем растворения и смешивания полимера (попивинилхлорида), ппастификатора (дибутилфталата, диокстилфгалата и т. д,) и нейтрального переносчика при перемешивании и нагревании до 40-45 С.

5 водимость (при наличии электронной составляющей), третий слой полностью состоит из электродноактивного вещества и имеет лишь ионную проводимость. Последний слой (чувствительная мембрана) э непосредственно контактирует с исследу мым раствором. Таким образом обеспечивается перекоп от электронной проводимости к ионной и обеспечивается высокая стабильность потенциала электрода. IO

898314

34-40

28-35

1,6-2,0

3,4-4,0

25,4-26,6

В слой

Компоненты мембраны 45-53

Оки слит ельно-восста.— новительная система 18-24

1$ Буферная система по рН 4,0-6,0

Буферная система по рМ

Электронопроводящее

2Ф вещество 14,5-15,5

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Ионоселективные электроды. Под

25 ред. P. Йарста„1972, с. 68-69.

1.И.й гЮа Copper (t) МВИ4в myregna1е4 уЬоопе abber петпbeane саеЕВесЫче e9sct o8e ог соррег я) оп,та9аеta л, 1970, р. 993.

7,5-12,5

Составитель И. Рогаль

Редактор М. Пяткина Техред М. Надь Корректор А. Ференц

Заказ 11939/60 .. Тираж 882 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.Формула изобретения

Ионоселективный мембранный электрод, содержащий токосъемник с нанесенной на него мембраной на основе нейтральных переносчиков, пластификатор и связующее,,о т л и ч а ю щ и и с s тем, что, с целью повьппения стабильнос« ти измерений, между токосъемником и мембраной поспедовательно размещены по крайней мере два промежуточных слоя, содержащие компоненты мембраны, окислительно-восстановительную систему, буферную систему по рН и рМ, электронопроводящее вещество, нерастворимые в воде, при следующем соотношении компонентов, вес. %:

4 слой

Компоненты мембраны

Окислительно-восстановительная система

Буферная система по рН

Буферная система по рМ

Электро нопроводящее вещество