RU2142625C1 - Composite electrode for transmitters used in ecological monitoring - Google Patents
Composite electrode for transmitters used in ecological monitoring Download PDFInfo
- Publication number
- RU2142625C1 RU2142625C1 RU98109540A RU98109540A RU2142625C1 RU 2142625 C1 RU2142625 C1 RU 2142625C1 RU 98109540 A RU98109540 A RU 98109540A RU 98109540 A RU98109540 A RU 98109540A RU 2142625 C1 RU2142625 C1 RU 2142625C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- electrode
- metal
- composite
- solution
- base
- Prior art date
Links
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 34
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 title 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 19
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 19
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims abstract description 13
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims abstract description 7
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims abstract description 7
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 5
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims abstract description 5
- 238000007731 hot pressing Methods 0.000 claims description 4
- 239000000243 solution Substances 0.000 abstract description 46
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 9
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 8
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 8
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 abstract description 3
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 abstract description 3
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 abstract description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 3
- 238000002848 electrochemical method Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 238000000465 moulding Methods 0.000 abstract 1
- PXIPVTKHYLBLMZ-UHFFFAOYSA-N Sodium azide Chemical compound [Na+].[N-]=[N+]=[N-] PXIPVTKHYLBLMZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 38
- 229910052979 sodium sulfide Inorganic materials 0.000 description 19
- GRVFOGOEDUUMBP-UHFFFAOYSA-N sodium sulfide (anhydrous) Chemical compound [Na+].[Na+].[S-2] GRVFOGOEDUUMBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 19
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 13
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 11
- 229910021607 Silver chloride Inorganic materials 0.000 description 11
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 11
- HKZLPVFGJNLROG-UHFFFAOYSA-M silver monochloride Chemical compound [Cl-].[Ag+] HKZLPVFGJNLROG-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 11
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 239000012154 double-distilled water Substances 0.000 description 9
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 9
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 description 9
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 8
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 8
- 229910000807 Ga alloy Inorganic materials 0.000 description 6
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 5
- HFDWIMBEIXDNQS-UHFFFAOYSA-L copper;diformate Chemical group [Cu+2].[O-]C=O.[O-]C=O HFDWIMBEIXDNQS-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 5
- 229920000554 ionomer Polymers 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 5
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical class [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- 150000001540 azides Chemical class 0.000 description 4
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 4
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 4
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 description 4
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 3
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 description 3
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 3
- 229910052573 porcelain Inorganic materials 0.000 description 3
- 125000001453 quaternary ammonium group Chemical group 0.000 description 3
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 2
- WCUXLLCKKVVCTQ-UHFFFAOYSA-M Potassium chloride Chemical compound [Cl-].[K+] WCUXLLCKKVVCTQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 229910001179 chromel Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 229920002379 silicone rubber Polymers 0.000 description 2
- 239000004945 silicone rubber Substances 0.000 description 2
- OGFYIDCVDSATDC-UHFFFAOYSA-N silver silver Chemical compound [Ag].[Ag] OGFYIDCVDSATDC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 2
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 2
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000012086 standard solution Substances 0.000 description 2
- -1 sulfide ions Chemical class 0.000 description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 150000003842 bromide salts Chemical class 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 229940075397 calomel Drugs 0.000 description 1
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 1
- 238000003486 chemical etching Methods 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 150000001805 chlorine compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000010835 comparative analysis Methods 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- ZOMNIUBKTOKEHS-UHFFFAOYSA-L dimercury dichloride Chemical compound Cl[Hg][Hg]Cl ZOMNIUBKTOKEHS-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 235000013861 fat-free Nutrition 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 150000004694 iodide salts Chemical class 0.000 description 1
- 238000002386 leaching Methods 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 150000002892 organic cations Chemical class 0.000 description 1
- 239000006187 pill Substances 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920000915 polyvinyl chloride Polymers 0.000 description 1
- 239000004800 polyvinyl chloride Substances 0.000 description 1
- 235000011164 potassium chloride Nutrition 0.000 description 1
- 239000001103 potassium chloride Substances 0.000 description 1
- 238000004313 potentiometry Methods 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 239000012047 saturated solution Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 150000004763 sulfides Chemical class 0.000 description 1
- 238000004448 titration Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области электрохимических методов анализа растворов, в частности - к конструкции и способу изготовления электродов второго рода для потенциометрии. Область преимущественного использования - производственный и экологический контроль воды (водных растворов) на содержание анионов Cr-, Br-, I-, N3 -, S2-.The invention relates to the field of electrochemical methods for the analysis of solutions, in particular to a design and method for manufacturing electrodes of the second kind for potentiometry. The area of primary use is the production and environmental control of water (aqueous solutions) for the content of Cr - , Br - , I - , N 3 - , S 2- anions.
Известны электроды второго рода, представляющие собой металл (M), находящийся в равновесии с малорастворимой солью этого металла (MmXx) [1]. При погружении такого электрода в раствор, содержащий ионы Xm-, между ним и электродом сравнения возникает ЭДС, связанная с концентрацией ионов Xm- уравнением Нернста [2]. Подобные электроды часто используются, ввиду высокой стабильности и воспроизводимости ЭДС, в качестве стандартных электродов сравнения (хлорсеребряный) электрод Ag/AgCl, каломельный электрод Hg/Hg2Cl2.Known electrodes of the second kind, which are a metal (M) in equilibrium with a sparingly soluble salt of this metal (M m X x ) [1]. When such an electrode is immersed in a solution containing X m– ions, an emf arises between it and the reference electrode, which is associated with the concentration of ions X m– by the Nernst equation [2]. Such electrodes are often used, due to the high stability and reproducibility of the EMF, as standard reference electrodes (silver chloride) electrode Ag / AgCl, calomel electrode Hg / Hg 2 Cl 2 .
Известны мембранные ионоселективные электроды, предназначенные для определения содержания названных выше ионов, в водных растворах. Мембраны указанных электродов могут быть твердыми (Ag2S+AgX) [3], где X- - анализируемый анион, или жидкими (Kn+X- в полимерной матрице), где Kn+ - массивный органический катион, как правило, четвертичного аммониевого основания. Общим недостатком названных электродов является необходимость использования внутренних стандартных растворов соответствующих солей (хлоридов, бромидов, иодидов, азидов, сульфидов), нестабильность которых (в частности, азидов), лимитирует применение электродов в течение длительного времени.Known membrane ion-selective electrodes designed to determine the content of the above ions in aqueous solutions. The membranes of these electrodes can be solid (Ag 2 S + AgX) [3], where X is the anion to be analyzed, or liquid (Kn + X is in the polymer matrix), where Kn + is a massive organic cation, usually a quaternary ammonium base . A common drawback of these electrodes is the need to use internal standard solutions of the corresponding salts (chlorides, bromides, iodides, azides, sulfides), the instability of which (in particular, azides) limits the use of electrodes for a long time.
Известен стандартный хлорсеребряный электрод [4], представляющий собой серебряную проволоку, покрытую хлоридом серебра, и погруженную в 1M или насыщенный раствор хлорида калия. A standard silver chloride electrode [4] is known, which is a silver wire coated with silver chloride and immersed in a 1M or saturated solution of potassium chloride.
Известен мембранный азид-селективный электрод [5] на основе азида четвертичного аммониевого основания с катионом большого размера в матрице из поливинилхлорида, внутренняя емкость электрода заполняется стандартным 1M раствором азида натрия, в которой погружается платиновая проволочка, соединяющаяся медным проводом с внешней цепью. A membrane azide-selective electrode [5] based on quaternary ammonium azide with a large cation in a matrix of polyvinyl chloride is known, the inner capacitance of the electrode is filled with a standard 1M sodium azide solution in which a platinum wire is connected, connecting a copper wire to an external circuit.
Недостатками известной конструкции являются: 1) наличие внутреннего стандартного раствора, нестабильность которого лимитирует применение датчика в течение длительного времени; 2) постепенное вымывание соли четвертичного аммониевого основания из мембраны, что приводит к снижению и потере чувствительности датчика. The disadvantages of the known design are: 1) the presence of an internal standard solution, the instability of which limits the use of the sensor for a long time; 2) the gradual leaching of the quaternary ammonium base salt from the membrane, which leads to a decrease and loss of sensitivity of the sensor.
Наиболее близким аналогом к заявляемому изобретению является электрод второго рода (металл (M), находящийся в равновесии с малорастворимой солью этого металла (MmXx, где X-определяемый анион)), содержащий подложку, покрытую слоем ("шубой") малорастворимой соли [6].The closest analogue to the claimed invention is an electrode of the second kind (metal (M), which is in equilibrium with a sparingly soluble salt of this metal (M m X x , where X is an anion defined)), containing a substrate coated with a layer ("coat") of sparingly soluble salt [6].
Недостатками известной конструкции являются: 1) использование в качестве основы, как правило, дорогостоящего металла; 2) недостаточная прочность удерживания малорастворимой соли на поверхности металла, что делает его практически непригодным для длительных измерений, в особенности в потоке жидкости. The disadvantages of the known design are: 1) the use as a basis, as a rule, of expensive metal; 2) insufficient strength of retention of sparingly soluble salt on the metal surface, which makes it practically unsuitable for long-term measurements, especially in a liquid stream.
Целью настоящего изобретения является повышение эксплуатационных характеристик датчиков на соответствующие ионы (стабильность показаний, длительность непрерывного использования), существенное упрощение и удешевление технологии изготовления. The aim of the present invention is to increase the operational characteristics of the sensors for the corresponding ions (stability of readings, duration of continuous use), a significant simplification and cheapening of manufacturing technology.
Поставленная цель достигается тем, что чувствительный элемент композиционного электрода содержит основу и малорастворимую соль металла, при этом основа выполнена из композиционного металлополимерного электропроводящего материала методом горячего прессования, а малорастворимая соль металла расположена в порах основы, находясь при этом в равновесии с металлом, входящим в состав композиционного металлополимерного электропроводящего материала. This goal is achieved in that the sensitive element of the composite electrode contains a base and a sparingly soluble metal salt, while the backing is made of a composite metal-polymer electrically conductive material by hot pressing, and a sparingly soluble metal salt is located in the pores of the base, while being in equilibrium with the metal included in the composition composite metal-polymer conductive material.
Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что заявляемый композиционный ионоселективный электрод отличается от наиболее близкого аналога тем, что: 1) в качестве основы используется композиционный электропроводящий материал; 2) малорастворимая соль металла располагается не на поверхности основы, а в порах, находясь при этом в равновесии с металлом, входящим в состав композиционного материала. Comparative analysis with the prototype allows us to conclude that the inventive composite ion-selective electrode differs from the closest analogue in that: 1) a composite electrically conductive material is used as the basis; 2) a sparingly soluble metal salt is not located on the surface of the base, but in the pores, while being in equilibrium with the metal that is part of the composite material.
Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг. 1 показана конструкция композиционного электрода. Основа чувствительного элемента представляет собой таблетку композиционного материала, вмонтированную с помощью композиционного клея в стеклянную трубку. Омический контакт осуществляется с помощью капли индий-галлиевого сплава, помещенной во внутреннюю емкость электрода, и медной проволоки, контактирующей с индий-галлиевым сплавом и выходящей наружу через пробку из силиконовой резины, где она с помощью зажима соединяется с внешней цепью экранированным проводом. Внутренний диаметр трубки должен соответствовать внешнему диаметру таблетки композита. The invention is illustrated in the drawing, where in FIG. 1 shows the construction of a composite electrode. The basis of the sensing element is a tablet of a composite material mounted with a composite adhesive in a glass tube. The ohmic contact is carried out using a drop of indium gallium alloy placed in the inner capacitance of the electrode and a copper wire in contact with the indium gallium alloy and exiting through a silicone rubber stopper, where it is connected to the external circuit by a shielded wire. The inner diameter of the tube should correspond to the outer diameter of the composite tablet.
Изготовление композиционного ионоселективного электрода
Процесс изготовления композиционного ионоселективного электрода включает следующие стадии:
1. Получение композиционного материала медь-полистирол (Cu-ПС) термическим разложением формиата меди (II) в среде полистирола.Fabrication of a composite ion-selective electrode
The manufacturing process of a composite ion-selective electrode includes the following stages:
1. Preparation of a copper-polystyrene (Cu-PS) composite material by thermal decomposition of copper (II) formate in polystyrene medium.
Композиционный материал получают смешением компонентов в определенных весовых пропорциях. (табл. 1). Готовят навески полистирола и Cu(HCO2)2•2H2O, тщательно перемешиваются в фарфоровой ступке, помещаются в реактор, который представляет собой замкнутый стеклянный сосуд с помещенными внутрь емкостями для исходных компонентов и термопарой для контролирования температуры. Смесь подвергают нагреванию до температуры 180oC (полистирол термически устойчив при температуре 180oC). Расчет проводится с учетом предлагаемого количества получающейся в результате разложения Cu по уравнению реакции, например:
Прессование таблетки.Composite material is obtained by mixing the components in certain weight proportions. (tab. 1). Weighed portions of polystyrene and Cu (HCO 2 ) 2 • 2H 2 O are prepared, mixed thoroughly in a porcelain mortar, placed in a reactor, which is a closed glass vessel with internal containers for the initial components and a thermocouple for temperature control. The mixture is heated to a temperature of 180 o C (polystyrene is thermally stable at a temperature of 180 o C). The calculation is based on the proposed amount resulting from the decomposition of Cu according to the reaction equation, for example:
Compression pills.
Полученный материал измельчается в форфоровой ступке в течение 3 мин и помещается в стандартную обогреваемую пресс-форму из нержавеющей стали, прессуется при температуре 140oC, давлении 9,8 МН/м2 и времени выдержки 5 - 10 мин (из расчета 1 мин на каждый мм толщины полученного образца) для получения образцов с одинаковой степенью кристалличности. Охлаждение до комнатной температуры проводится без снятия давления. Скорость нагрева и охлаждения 5 - 6 град/мин. Температура контролируется хромель - копелевой термопарой, помещенной в специальный карман термопары.The resulting material is ground in a porcelain mortar for 3 minutes and placed in a standard heated stainless steel mold, pressed at a temperature of 140 o C, a pressure of 9.8 MN / m 2 and a holding time of 5-10 minutes (based on 1 min per each mm of the thickness of the obtained sample) to obtain samples with the same degree of crystallinity. Cooling to room temperature is carried out without pressure relief. The heating and cooling rate of 5 - 6 deg / min. The temperature is controlled by chromel - a kopel thermocouple placed in a special pocket of the thermocouple.
Сборка электрода. Assembly of the electrode.
3.1. Монтаж электрода. 3.1. Mounting the electrode.
Таблетку из композиционного материала помещают в стеклянную трубку с внутренним диаметром 4 мм. Наружные места стыка со стеклом заливают тонким слоем быстрозатвердевающей эпоксидной смолы фирмы Devcon Corp. Через 1 час во внутреннюю полость трубки наносят индий-галлиевый сплав. В трубку через пробку из силиконовой резины вставляют медную полированную и обезжиренную проволоку толщиной 2 мм, погружая ее в индий-галлиевый сплав. На внешнем конце медной проволоки крепят зажим для соединения электрода с внешней цепью. Электрод хранят в вертикальном положении в течение суток до следующей процедуры. A composite tablet is placed in a glass tube with an inner diameter of 4 mm. External joints with glass are poured with a thin layer of Devcon Corp. quick-hardening epoxy. After 1 hour, an indium gallium alloy is applied to the inner cavity of the tube. 2 mm thick polished and fat-free copper wire is inserted into the tube through a stopper made of silicone rubber, immersing it in an indium gallium alloy. A clamp is attached to the outer end of the copper wire to connect the electrode to the external circuit. The electrode is stored in an upright position for a day until the next procedure.
3.2. Формирование чувствительного элемента. 3.2. The formation of the sensing element.
3.2.1. Химические травления поверхности. 3.2.1. Chemical etching of the surface.
Чувствительный элемент электрода (таблетку) помещают на 10 мин в 30%-ный раствор азотной кислоты. Раствор перемешивают при комнатной температуре с помощью магнитной мешалки. По окончании травления чувствительный элемент промывают бидистиллированной водой, ацетоном и высушивают в струе сухого теплого воздуха. Сразу же после этого проводят следующую процедуру. The sensing element of the electrode (tablet) is placed for 10 min in a 30% solution of nitric acid. The solution was stirred at room temperature using a magnetic stirrer. At the end of etching, the sensitive element is washed with bidistilled water, acetone and dried in a stream of dry warm air. Immediately after this, the following procedure is carried out.
3.2.2. Заполнение пор сульфидом натрия или азидом натрия. 3.2.2. Pore filling with sodium sulfide or sodium azide.
Эта операция предполагает использование электрохимической ячейки и потенциостата (например ПИ-50, СССР) с программатором (ПП-8, СССР). В ячейку заливают 80 мл 0,1М раствора сульфида натрия или азида натрия. Используется трехэлектродная система с платиновым вспомогательным электродом и стандартным хлорсеребряным электродом сравнения. Электрод с протравленной поверхностью погружают в ячейку и подключают в цепь рабочего электрода. Затем электрод промывают бидистиллированной водой и хранят в течение суток в 0,1М растворе сульфида натрия или азида натрия. This operation involves the use of an electrochemical cell and a potentiostat (e.g. PI-50, USSR) with a programmer (PP-8, USSR). 80 ml of a 0.1 M solution of sodium sulfide or sodium azide are poured into the cell. A three-electrode system with a platinum auxiliary electrode and a standard silver-silver reference electrode is used. An etched surface electrode is immersed in the cell and connected to the working electrode circuit. Then the electrode is washed with double-distilled water and stored overnight in a 0.1 M solution of sodium sulfide or sodium azide.
4. Измерение чувствительности и селективности композиционного ионселективного электрода. 4. Measurement of the sensitivity and selectivity of a composite ion-selective electrode.
Измерение чувствительности полученного датчика к сульфид-ионам или азид-ионам проводят с помощью иономера (например ЭВ-74, СССР) по разности потенциалов (ΔE) между рабочим электродом и стандартным хлорсеребряным электродом сравнения методом добавок. Для этого готовят 1М и 0,1М растворы сульфида натрия или азида натрия. В стакан с магнитной мешалкой наливают 40 мл бидистиллированной воды, включают мешалку, опускают электроды, добавляют 4 мкл 0,1М раствора сульфида натрия, азида натрия, что соответствует концентрации в ячейке 1,00•10-5М(pC=-lg c=5,000), и через 1 мин измеряют значение ΔE в мВ. Затем добавляют 40 мкл 0,1М раствора сульфида натрия, азида натрия, снова измеряют ΔE, и далее в соответствие с табл. 2.The sensitivity of the obtained sensor to sulfide ions or azide ions is measured using an ionomer (e.g. EV-74, USSR) according to the potential difference (ΔE) between the working electrode and the standard silver-silver comparison electrode by the additive method. To do this, prepare 1M and 0.1M solutions of sodium sulfide or sodium azide. 40 ml of double-distilled water is poured into a glass with a magnetic stirrer, the stirrer is turned on, the electrodes are lowered, 4 μl of a 0.1 M solution of sodium sulfide, sodium azide are added, which corresponds to a concentration in the cell of 1.00 • 10 -5 M (pC = -log c = 5,000), and after 1 min, ΔE in mV is measured. Then add 40 μl of a 0.1 M solution of sodium sulfide, sodium azide, again measured ΔE, and then in accordance with table. 2.
На основании произведенных измерений строят график зависимости ΔE от pC (фиг. 2). По тангенсу угла наклона определяют чувствительность электрода (η) в интервале pC - 1-4. Изготовленные по данной технологии электроды имеют η ≈42 - 93 мВ/декаду. Based on the measurements, a graph of ΔE versus pC is plotted (Fig. 2). The slope of the angle determines the sensitivity of the electrode (η) in the interval pC - 1-4. The electrodes made by this technology have η ≈42 - 93 mV / decade.
Для сравнения на фиг. 3 показана зависимость потенциала медного и композиционных электродов Cu-ПС от концентрации ионов Cu2+ до обработки композита сульфидом или азидом натрия.For comparison, in FIG. Figure 3 shows the dependence of the potential of copper and composite Cu-PS electrodes on the concentration of Cu 2+ ions before treatment of the composite with sodium sulfide or sodium azide.
Пример 1. Берут 1,8 г формиата меди (II) и 1,4 г полистирола, тщательно перемешивают, помещают в реактор и нагревают до 180oC. Полученный материал измельчают в форфоровой ступке и помещают в стандартную обогреваемую пресс-форму из нержавеющей стали, прессуют при температуре 140oC, давлении 9,8 МН/м2 и времени выдержки 5 - 10 мин. Охлаждают до комнатной температуры без снятия давления. Температуру контролируют хромель - копелевой термопарой, помещенной в специальный карман пресс-формы. Получают 4 образца композита. Берут таблетку полученного материала (Cu-полистирол) с содержанием меди 40,0% по массе (5,8% объемных). Помещают ее в стеклянную трубку, герметизируют эпоксидной смолой, подводят контакт из медной проволоки, закрепляют. Чувствительный элемент помещают на 10 мин в 30%-ный раствор азотной кислоты, который перемешивают при комнатной температуре. Промывают бидистиллированной водой, ацетоном и высушивают. Электрод помещают в ячейку с 80 мл 0,1М раствора сульфида натрия и подключают в цепь. Обработку ведут при потенциале + 1,2В в течение 1 мин. Промывают бидистиллированной водой. Помещают на сутки в 0,1М раствор сульфида натрия. В стакан с магнитной мешалкой наливают 40 мл бидистиллированной воды, включают мешалку, опускают электроды (рабочий и стандартный хлорсеребрянный), добавляют 4 мкл 0,1М раствора сульфида натрия, через минуту измеряют значение разности потенциалов с помощью иономера ЭВ-74 (СССР). Добавляют 40 мкл 0,1М раствора сульфида натрия, проводят измерения. Добавляют 400 мкл 0,1М раствора, измеряют ЭДС. Добавляют 400 мкл 1,0М раствора сульфида натрия, измеряют ЭДС, добавляют 4 мл 1,0М раствора сульфида натрия, измеряют ЭДС. Проводят измерения разности потенциалов между рабочим электродом и стандартным хлорсеребряным в серии растворов NaCl с концентрациями от 10-6 М до 1М. На основании произведенных измерений строят график зависимости ΔE от lg c (фиг. 4). По тангенсу угла наклона определяют чувствительность электрода в интервале lg с от -1 до -4, которая равна -80,8 мВ/декаду.Example 1. Take 1.8 g of copper (II) formate and 1.4 g of polystyrene, mix thoroughly, place in a reactor and heat to 180 o C. The resulting material is ground in a porcelain mortar and placed in a standard heated stainless steel mold pressed at a temperature of 140 o C, a pressure of 9.8 MN / m 2 and the exposure time of 5 to 10 minutes Cool to room temperature without relieving pressure. The temperature is controlled by chromel - a kopel thermocouple placed in a special pocket of the mold. Get 4 samples of the composite. Take a tablet of the obtained material (Cu-polystyrene) with a copper content of 40.0% by weight (5.8% volume). Place it in a glass tube, seal it with epoxy resin, make a contact from copper wire, fix it. The sensing element is placed for 10 min in a 30% solution of nitric acid, which is stirred at room temperature. Washed with bidistilled water, acetone and dried. The electrode is placed in a cell with 80 ml of 0.1 M sodium sulfide solution and connected to the circuit. Processing is carried out at a potential of + 1.2V for 1 min. Washed with bidistilled water. Place for a day in a 0.1 M sodium sulfide solution. 40 ml of double-distilled water is poured into a glass with a magnetic stirrer, the stirrer is turned on, the electrodes are lowered (working and standard silver chloride), 4 µl of 0.1 M sodium sulfide solution is added, the potential difference is measured in a minute using an EV-74 ionomer (USSR). 40 μl of 0.1 M sodium sulfide solution is added, measurements are taken. Add 400 μl of 0.1 M solution, measure the EMF. Add 400 μl of a 1.0 M sodium sulfide solution, measure the EMF, add 4 ml of a 1.0 M sodium sulfide solution, measure the EMF. The potential difference between the working electrode and standard silver chloride is measured in a series of NaCl solutions with concentrations from 10 -6 M to 1 M. Based on the measurements, a graph of ΔE versus log c is plotted (Fig. 4). The slope determines the sensitivity of the electrode in the range of log s from -1 to -4, which is -80.8 mV / decade.
Определяют селективность по Никольскому Б. П. [6] методом отдельных растворов. Она равна 0,84. Determine the selectivity by Nikolsky B. P. [6] by the method of separate solutions. It is equal to 0.84.
Пример 2. Из 2,4 г формиата меди (II) и 1,2 г полистирола, предварительно тщательно перемешанных, термическим разложением при температуре 180oC получают композиционный материал. Методом горячего прессования при температуре 140oC, давлении 9,8 МН/м2 и времени выдержки 5 - 10 мин получают 4 таблетки. Охлаждают до комнатной температуры без снятия давления. Таблетку с содержанием меди 9,2% объемных (47,2% массовых) используют для монтажа электрода. Композиционный материал закрепляют и герметизируют в стеклянной трубке с помощью быстрозатвердевающей эпоксидной смолы, подводят контакт из медной проволоки, на границе с композиционным материалом используют индий-галлиевый сплав. Подвергают чувствительный элемент электрода травлению в 30%-ном растворе азотной кислоты в течение 10 мин, промывают бидистиллированной водой, ацетоном, высушивают. Электрод помещают в ячейку с 80 мл 0,1М раствора сульфида натрия и подключают в цепь. Обработку ведут при потенциале +1,2В в течение 1 мин. Промывают бидистиллированной водой. Помещают на сутки в 0,1М раствор сульфида натрия. В стакан с магнитной мешалкой наливают 40 мл бидистиллированной воды, включают мешалку, опускают электроды (рабочий и стандартный хлорсеребряный), добавляют 4 мкл 0,1М раствора сульфида натрия, через минуту измеряют значение разности потенциалов с помощью иономера ЭВ-74. Добавляют 40 мкл 0,1М раствора сульфида натрия, проводят измерения. Добавляют 400 мкл 0,1М раствора, измеряют ЭДС. Добавляют 400 мкл 1,0 М раствора сульфида натрия, измеряют ЭДС, добавляют 4 мл 1,0 М раствора сульфида натрия, измеряют ЭДС. Проводят измерения разности потенциалов между рабочим электродом и стандартным хлорсеребряным в серии растворов NaCl с концентрациями от 10-6 до 1М. На основании произведенных измерений строят график зависимости ΔE от lg c (фиг. 5). По тангенсу угла наклона определяют чувствительность электрода в интервале lg с от -1 до -4, которая равна -49,7 мВ/декаду.Example 2. From 2.4 g of copper (II) formate and 1.2 g of polystyrene, pre-mixed thoroughly, by thermal decomposition at a temperature of 180 o C receive a composite material. By hot pressing at a temperature of 140 o C, a pressure of 9.8 MN / m 2 and a holding time of 5 to 10 minutes, 4 tablets are obtained. Cool to room temperature without relieving pressure. A tablet with a copper content of 9.2% volume (47.2% mass) is used for mounting the electrode. The composite material is fixed and sealed in a glass tube using quick-hardening epoxy resin, copper wire contact is made, indium-gallium alloy is used at the boundary with the composite material. The sensitive element of the electrode is etched in a 30% solution of nitric acid for 10 minutes, washed with double-distilled water, acetone, and dried. The electrode is placed in a cell with 80 ml of 0.1 M sodium sulfide solution and connected to the circuit. Processing is carried out at a potential of + 1.2V for 1 min. Washed with bidistilled water. Place for a day in a 0.1 M sodium sulfide solution. 40 ml of double-distilled water is poured into a glass with a magnetic stirrer, the stirrer is turned on, the electrodes are lowered (working and standard silver chloride), 4 μl of a 0.1 M sodium sulfide solution are added, and the potential difference is measured in a minute using an EV-74 ionomer. 40 μl of 0.1 M sodium sulfide solution is added, measurements are taken. Add 400 μl of 0.1 M solution, measure the EMF. Add 400 μl of a 1.0 M sodium sulfide solution, measure the emf, add 4 ml of a 1.0 M sodium sulfide solution, measure the emf. The potential difference between the working electrode and standard silver chloride is measured in a series of NaCl solutions with concentrations from 10 -6 to 1 M. Based on the measurements made, a graph of ΔE versus log c is plotted (Fig. 5). The slope determines the sensitivity of the electrode in the range of log s from -1 to -4, which is -49.7 mV / decade.
Методом отдельных растворов определяют селективность по Никольскому. Она равна 1,1. The method of separate solutions determine the selectivity in Nikolsky. It is 1.1.
Пример 3. Термическим разложением 1,2 г формиата меди (II) в среде полистирола (0,8 г) при температуре 180oC получают композиционный материал. Методом горячего прессования при температуре 140oC, давлении 9,8 МН/м2 и времени выдержки 5 - 10 мин. получают 4 таблетки. Охлаждают до комнатной температуры без снятия давления. Берут таблетку с содержанием меди 14,0% по объему (59,3% массовых), помещают в стеклянную трубку, закрепляют и герметизируют быстрозатвердевающей эпоксидной смолой. Присоединяют контакт из медной проволоки. Чувствительный элемент электрода протравливают 30%-ным раствором азотной кислоты в течение 10 мин, перемешивают при комнатной температуре. Промывают бидистиллированной водой, ацетоном, высушивают. Электрод помещают в ячейку с 80 мл 0,1М раствора азида натрия и подключают в цепь. Обработку ведут при потенциале +0,7В в течение 5 с. Промывают бидистиллированной водой. Помещают на сутки в 0,1М раствор азида натрия. В стакан с магнитной мешалкой наливают 40 мл бидистиллированной воды, включают мешалку, опускают электроды (рабочий и стандартный хлорсеребряный), добавляют 4 мкл 0,1М раствора азида натрия, через минуту измеряют значение разности потенциалов с помощью иономера ЭВ-74. Добавляют 40 мкл 0,1М раствора азида натрия, проводят измерения. Добавляют 400 мкл 0,1М раствора, измеряют ЭДС. Добавляют 400 мкл 1,0М раствора азида натрия, измеряют ЭДС, добавляют 4 мл 1,0М раствора азида натрия, измеряют ЭДС. На основании произведенных измерений строят график зависимости ΔE от lg c (фиг. 6). По тангенсу угла наклона определяют чувствительность электрода в интервале lg c от -1 до -4. Она равна -55,9 мВ/декаду.Example 3. By thermal decomposition of 1.2 g of copper (II) formate in polystyrene medium (0.8 g) at a temperature of 180 ° C., a composite material is obtained. By hot pressing at a temperature of 140 o C, a pressure of 9.8 MN / m 2 and a holding time of 5 to 10 minutes get 4 tablets. Cool to room temperature without relieving pressure. Take a tablet with a copper content of 14.0% by volume (59.3% by weight), place it in a glass tube, fix it and seal it with quick-hardening epoxy resin. Connect a contact from a copper wire. The sensing element of the electrode is etched with a 30% solution of nitric acid for 10 min, stirred at room temperature. Washed with double-distilled water, acetone, dried. The electrode is placed in a cell with 80 ml of 0.1 M sodium azide solution and connected to the circuit. Processing is carried out at a potential of + 0.7V for 5 s. Washed with bidistilled water. Place for a day in a 0.1 M sodium azide solution. 40 ml of double-distilled water is poured into a glass with a magnetic stirrer, the stirrer is turned on, the electrodes are lowered (working and standard silver chloride), 4 μl of a 0.1 M sodium azide solution are added, and the potential difference is measured in a minute using an EV-74 ionomer. 40 μl of a 0.1 M sodium azide solution are added, measurements are taken. Add 400 μl of 0.1 M solution, measure the EMF. Add 400 μl of a 1.0 M sodium azide solution, measure the emf, add 4 ml of a 1.0 M sodium azide solution, measure the emf. Based on the measurements, a graph of ΔE versus log c is plotted (Fig. 6). The slope of the angle determines the sensitivity of the electrode in the range of log c from -1 to -4. It is equal to -55.9 mV / decade.
Пример 4. Тщательно перемешивают 1,2 г формиата меди (II) и 0,8 г полистирола. Помещают в реактор для термического разложения, нагревают до 180oC. Из полученного материала прессуют 4 таблетки композиционного материала при температуре 140oC, давлении 9,8 МН/м2 и времени выдержки 5 - 10 мин. Охлаждают до комнатной температуры без снятия давления. Берут таблетку, содержащую 13,7% объемных (58,1% массовых) меди. Монтируют электрод, помещая композит в стеклянную трубку, закрепляют и герметизируют эпоксидной смолой. В качестве контакта используют медную проволоку, в месте соединения с композитом, погруженную в индий-галлиевый сплав. Поверхность чувствительного материала протравливают 30%-ным раствором азотной кислоты в течение 10 мин, перемешивая при комнатной температуре. Промывают бидистиллированной водой, ацетоном, высушивают. Электрод помещают в ячейку с 80 мл 0,1М раствора азида натрия и подключают в цепь. Обработку ведут при потенциале +0,3 В в течение 5 с. Промывают бидистиллированной водой. Помещают на сутки в 0,1М раствор азида натрия. В стакан с магнитной мешалкой наливают 40 мл бидистиллированной воды, включают мешалку, опускают электроды (рабочий и стандартный хлорсеребряный), добавляют 4 мкл 0,1М раствора азида натрия, через минуту измеряют значение разности потенциалов с помощью иономера ЭВ-74. Добавляют 40 мкл 0,1М раствора азида натрия, проводят измерения. Добавляют 400 мкл 0,1М раствора, измеряют ЭДС. Добавляют 4 мл 1,0М раствора азида натрия, измеряют ЭДС. На основании произведенных измерений строят график зависимости ΔE от lg c (фиг. 7). По тангенсу угла наклона определяют чувствительность электрода в интервале lg c от -1 до -4. Она равна -49 мВ/декаду.Example 4. Thoroughly mixed 1.2 g of copper (II) formate and 0.8 g of polystyrene. It is placed in a thermal decomposition reactor, heated to 180 ° C. 4 tablets of composite material are pressed from the resulting material at a temperature of 140 ° C., a pressure of 9.8 MN / m 2 and a holding time of 5-10 minutes. Cool to room temperature without relieving pressure. Take a tablet containing 13.7% by volume (58.1% by weight) of copper. Mount the electrode by placing the composite in a glass tube, fasten and seal with epoxy. As a contact, copper wire is used, at the junction with the composite, immersed in indium-gallium alloy. The surface of the sensitive material is etched with a 30% nitric acid solution for 10 minutes, stirring at room temperature. Washed with double-distilled water, acetone, dried. The electrode is placed in a cell with 80 ml of 0.1 M sodium azide solution and connected to the circuit. Processing is carried out at a potential of +0.3 V for 5 s. Washed with bidistilled water. Place for a day in a 0.1 M sodium azide solution. 40 ml of double-distilled water is poured into a glass with a magnetic stirrer, the stirrer is turned on, the electrodes are lowered (working and standard silver chloride), 4 μl of a 0.1 M sodium azide solution are added, and the potential difference is measured in a minute using an EV-74 ionomer. 40 μl of a 0.1 M sodium azide solution are added, measurements are taken. Add 400 μl of 0.1 M solution, measure the EMF. Add 4 ml of a 1.0 M sodium azide solution, measure the EMF. Based on the measurements, a graph of ΔE versus log c is plotted (Fig. 7). The slope of the angle determines the sensitivity of the electrode in the range of log c from -1 to -4. It is -49 mV / decade.
Литература
1. Основы аналитической химии. В 2 кн. Кн. 2. Методы химического анализа: Учебн. для вузов /Золотов Ю.А. - М.: Высшая школа, 1996. - 461 с.Literature
1. Fundamentals of analytical chemistry. In 2
2. Антропов Л.И. Теоретическая электрохимия. М.: Высшая школа, 1969. 2. Antropov L.I. Theoretical electrochemistry. M .: Higher school, 1969.
3. Кричмар С. И., Шепель А.Ю. Повышенная селективность системы с сульфидными электродами. ЖАХ, т. 51, N 3, с. 298 - 300. 3. Krichmar S.I., Shepel A.YU. Increased selectivity of the system with sulfide electrodes. ZhAH, v. 51,
4. Паспорт. Электрод вспомогательный лабораторный хлорсеребряный ЭВЛ - М3. - Гомель: Полеспечать, 1997. 4. Passport. Auxiliary laboratory silver chloride EVL electrode - M3. - Gomel: Provide, 1997.
5. Microdetermination of Chloride and Azide by Seguential Titration, Selig W., Microchim. Acta, 1971, 1, 46. 5. Microdetermination of Chloride and Azide by Seguential Titration, Selig W., Microchim. Acta, 1971, 1, 46.
6. Авторское свидетельство СССР N 1702280, кл. G 01 N 27/333, 1991. 6. Copyright certificate of the USSR N 1702280, cl. G 01 N 27/333, 1991.
7. Никольский Б.П., Матерова Е.А. Ионоселективные электроды. - Л.: Химия, 1980. - 240 с. 7. Nikolsky B.P., Materova E.A. Ion-selective electrodes. - L .: Chemistry, 1980 .-- 240 p.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU98109540A RU2142625C1 (en) | 1998-05-18 | 1998-05-18 | Composite electrode for transmitters used in ecological monitoring |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU98109540A RU2142625C1 (en) | 1998-05-18 | 1998-05-18 | Composite electrode for transmitters used in ecological monitoring |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2142625C1 true RU2142625C1 (en) | 1999-12-10 |
Family
ID=20206213
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU98109540A RU2142625C1 (en) | 1998-05-18 | 1998-05-18 | Composite electrode for transmitters used in ecological monitoring |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2142625C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2235996C1 (en) * | 2003-03-24 | 2004-09-10 | Институт химии твердого тела Уральского Отделения РАН | Ion-selective composite electrode |
| RU2257568C1 (en) * | 2004-06-01 | 2005-07-27 | Северо-Кавказский государственный технический университет | Composite material for environmental monitoring sensors |
| RU2339027C1 (en) * | 2007-04-02 | 2008-11-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Северо-Кавказский государственный технический университет" | Silver-polystyrene composite material for electrochemical analysis |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2235537A (en) * | 1989-08-09 | 1991-03-06 | Tsnt Tvorchestva Molodezhi Gal | Solid electrolyte for electrochemical cells and process for making same |
| SU1698726A1 (en) * | 1989-05-03 | 1991-12-15 | Предприятие П/Я Р-6685 | Fluoride-selective electrode |
| SU1702280A1 (en) * | 1984-08-10 | 1991-12-30 | Фэб Вашгерэтеверк, Шварценберг (Инопредприятие) | Method of manufacturing fluoride-selective electrode membrane |
-
1998
- 1998-05-18 RU RU98109540A patent/RU2142625C1/en active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1702280A1 (en) * | 1984-08-10 | 1991-12-30 | Фэб Вашгерэтеверк, Шварценберг (Инопредприятие) | Method of manufacturing fluoride-selective electrode membrane |
| SU1698726A1 (en) * | 1989-05-03 | 1991-12-15 | Предприятие П/Я Р-6685 | Fluoride-selective electrode |
| GB2235537A (en) * | 1989-08-09 | 1991-03-06 | Tsnt Tvorchestva Molodezhi Gal | Solid electrolyte for electrochemical cells and process for making same |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2235996C1 (en) * | 2003-03-24 | 2004-09-10 | Институт химии твердого тела Уральского Отделения РАН | Ion-selective composite electrode |
| RU2257568C1 (en) * | 2004-06-01 | 2005-07-27 | Северо-Кавказский государственный технический университет | Composite material for environmental monitoring sensors |
| RU2339027C1 (en) * | 2007-04-02 | 2008-11-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Северо-Кавказский государственный технический университет" | Silver-polystyrene composite material for electrochemical analysis |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Sophocleous et al. | A review of screen-printed silver/silver chloride (Ag/AgCl) reference electrodes potentially suitable for environmental potentiometric sensors | |
| Guth et al. | Solid-state reference electrodes for potentiometric sensors | |
| Bakker | Determination of improved selectivity coefficients of polymer membrane ion‐selective electrodes by conditioning with a discriminated ion | |
| US5286365A (en) | Graphite-based solid state polymeric membrane ion-selective electrodes | |
| Demirel et al. | Hydrogen ion-selective poly (vinyl chloride) membrane electrode based on a p-tert-butylcalix [4] arene-oxacrown-4 | |
| WO2008032790A1 (en) | Reference electrode coated with ionic liquid, and electrochemical measurement system using the reference electrode | |
| CN102980931B (en) | All-solid-state selective electrode based on functional ion liquid and preparation method of all-solid-state selective electrode | |
| JP2003525450A (en) | Electrode device with solid state reference system | |
| US5840168A (en) | Solid contact ion-selective electrode | |
| JP3751026B2 (en) | Analysis cell | |
| Bartoszewicz et al. | Calibration free solid contact electrodes with two PVC based membranes | |
| Mohamed et al. | Septonex–tetraphenylborate screen-printed ion selective electrode for the potentiometric determination of Septonex in pharmaceutical preparations | |
| US5897758A (en) | Solid contact system for potentiometric sensors | |
| US4814060A (en) | Ion selective electrodes and method of making such electrodes | |
| Alegret et al. | Response characteristics of conductive polymer composite substrate all-solid-state poly (vinyl chloride) matrix membrane ion-selective electrodes in aerated and nitrogen-saturated solutions | |
| Lutze et al. | Stabilized potentiometric solid-state polyion sensors using silver-calixarene complexes as additives within ion-exchanger-based polymeric films | |
| DK145317B (en) | HALOGENSENSITIVE ELECTRODE AND PROCEDURES FOR MANUFACTURING A SUCH ELECTRODE AND ANY MEMBRANE | |
| RU2142625C1 (en) | Composite electrode for transmitters used in ecological monitoring | |
| Vamvakaki et al. | Solid-contact ion-selective electrode with stable internal electrode | |
| JP4005980B2 (en) | Potentiometric ion selective electrode | |
| AU5944490A (en) | Electrochemical cell, reference electrode and electrochemical method | |
| US4981567A (en) | Lithium-salt reference half-cell for potentiometric determinations | |
| Long et al. | Spectral Imaging and Electrochemical Study on the Response Mechanism of Ionophore‐Based Polymeric Membrane Amperometric pH Sensors | |
| Rehm et al. | An all solid-state reference electrode based on a potassium chloride doped vinyl ester resin | |
| KR100483628B1 (en) | A porous polymer reference electrode membrane and reference electrode therewith |