用于测量水中的氯化合物含量的电化学测量池的制作方法

文档序号:14032536阅读:184来源:国知局

本发明涉及用于测量水中的氯化合物含量的电化学测量池(messzelle),该电化学测量池包括电解质室、界定电解质室的测量电极、对置电极以及基准电极。

ep0740149b1、ep0563690a1、de19515392c2以及de10322894a1中尤其描述了这种电化学测量池。

这些已知的测量池是所谓膜覆盖测量池,其具有亲水、液体可渗透膜,该亲水、液体可渗透膜相对于要测试的液体(具体为水)界定电解质室或其中包含的电解质。

已知的膜覆盖传感器具有多个缺点:

-要测量的化合物必须通过膜扩散到电解质室中。这是慢的过程,与开放电极系统相比,信号强度大幅降低,并且响应时间大幅增加。而且,在电解质中溶解的盐沿相反方向扩散到要测试的水中可能发生;这可能显著缩短测量池的使用寿命。

-由于扩散过程慢,所以膜必须尽可能薄。这使得膜在机械上易碎。因为电解质由于测量和存储而用尽,所以必须定期更换电解质。为此,必须旋开、倒空、漂洗、填充且再次旋上膜盖,其中,还必须提供压力补偿。该处理总是带来以下风险:操作员在过程中将损坏膜,从而导致传感器变得无法使用。

-因为在膜后面,材料输送还可以仅由扩散进行,所以膜与测量电极之间的间隔对信号强度具有决定性作用。然而,该间隔会由于压力波动或流入的变化而变化,使得测量信号也显示出这种压力或流变化。

-市场上可购得的传感器具有对应于弱信号的非常小的电极,弱信号需要预放大,即在传感器中安装的电子器件;这对制造成本具有不利的影响。为了抵消这一点,不是传感器被认为是可消耗材料,而仅是膜和电解质被认为是可消耗材料。实际上,一些制造商提供收费地再磨光(如果期望)传感器的电极。

-具有亲水、液体可渗透膜的膜传感器包含不同塑料材料、粘合剂连接、以及密封物,其对水的成分例如表面活性剂部分地敏感做出反应。

us4707242a中公开一种电化学池,其包含两个工作电极20、22、基准电极34、以及对置电极28,并且用来定量测量有害气体。基准电极34和附接到多孔膜30的对置电极位于要测试的气体被泵入到的电解质室14中。根据图3,工作电极20、22作为第一单元附接到形成第二单元的多孔气体扩散膜24。第二工作电极22围绕第一工作电极20。第一工作电极20通过将合适的催化剂40与聚四氟乙烯分散液混合来产生。催化剂40可以由铂组成。第二工作电极22具有可以包括铂的催化区域50。该已知电化学池不适于测量水中的氯化合物。

us5326449a公开了一种用于溶液中的催化试剂的电化学分析的传感器。该传感器具有催化固定化蛋白质的复合膜140,其用于将要测量的试剂转换成电可测量值。复合膜包含位于薄柔性层中的合成聚合物材料的多孔膜142。在包含该蛋白质的膜中,部分地嵌入有至少一个封闭膜148,该封闭膜148被定位在多孔膜与分析物之间作为保护膜。根据第7栏第15ff行,多孔膜元件具有在近似0.01微米至大约10微米的范围内的孔大小,优选地0.1微米至大约2微米。该已知传感器不适于测量水中的氯化合物含量。

us4552013a公开了一种具有库仑池23的液体层析装置,其包含至少一个工作电极、至少一个基准电极以及至少一个对置电极。工作电极54包含具有在大约2至3微米到近似400微米之间的平均粒度的粉末形式的铂材料的材料包68。材料包68位于两个多孔膜或烧结料之间,并且设置在用于要测试的样本溶液的流道46中,样本溶液流过工作电极54且由此流过粉末形式的铂材料的材料包68,多孔膜或烧结料由例如玻璃、玻璃纤维、聚丙烯、多孔特氟龙等制成。该池23没有电解质室。在制造池23时,将粉末形式的干铂材料倒入到两个多孔膜(烧结料)中的一个上,然后用第二膜覆盖。已知的池的目的在于从层析柱28上游的样本溶液去除破坏成分,例如氧。在us4552013中,在没有更精确规范的情况下表达已知的池还可以用于测量目的。

本发明具有的目的在于提供一种用于测量水中的氯化合物含量的电化学测量池,其中,可以在没有不利地影响将来测量结果的情况下为了在处理并清洁测量池时避免前面描述的风险或缺点消除了尽可能薄的柔性亲水膜。

该目的根据本发明由权利要求1的特征描述部分的特征来解决,其中,测量电极是产生与电解质且与水的接触的且具有0.15μm至0.25μm的孔大小的刚性多孔铂膜。同时形成测量电极的多孔铂膜用来防止要测试的水进入容纳电解质的电解质室,并且使反应发生在铂膜的孔中并随着生成所生成的反应产物而直接测量它们。

要测试的水流过测量池,并且仅在电极孔和膜孔内与电解质接触。

根据本发明的测量池是用于氯化合物的安培测量、恒电位测量的测量池。

从属权利要求中公开了本发明的优选实施方式。

在根据本发明的测量池中,膜和测量电极组合在一个部件中。微孔铂膜把电解质室与要测试的水分开,使得电解质的活性成分和水的要测量物质的活性成分在测量电极的孔中相遇,在其中反应,并且所形成的反应产物被检测。

将两个功能(膜和测量电极)组合在一个部件中消除了压力影响和流动影响的现有问题,并且优化了扩散问题。因为提供固定安装且不是必须更换的刚性部件,所以新测量池在机械上是鲁棒的,并且不导致用户将由于可消耗部分的错误更换而危害测量的风险。

因为电解质仅通过刚性铂膜来与水接触,所以基本上免除了将电解质洗掉。

在多孔膜中,电解质/水的接触表面积比传统膜传感器中大很多倍,所获得的信号强,并且不需要预放大。因此,测量池可以通过传统上用于水分析测量池的12mm玻璃传感器的形式来构造,并且可以借助于通常的ph仪器或氧化还原反应仪器中的其通常的pg13.5螺纹来安装。

测量池由玻璃来制造,因此不敏感于水的主要成分诸如例如,表面活性剂。

膜和测量电极的多孔铂形式的组合实施方式具有测量池长时间保持清洁且有效的优点。根据本发明的测量池可以在长时间内在没有消毒剂存在的应用中没有问题地使用。

铂电极例如用于燃料电池中。在该背景下,为了降低材料成本,仅利用了表面扩大。已知的铂电极具体还不用于安培测量,而是仅用于物质转换。

用于测量且物质穿过膜孔的多孔铂电极例如在氧传感器(lambdasensor)中发现,该氧传感器用于调整废气催化中的空气供给。然而,在该背景下,这不涉及安培测量,而是涉及氧化还原反应测量。

测量池根据附图包括12mm玻璃壳体1,12mm玻璃壳体1在其底端处附接到刚性微孔铂膜形式的测量电极3,该刚性微孔铂膜具有0.15μm至0.25μm的孔大小,该孔大小优选地0.2μm。在壳体1的内部,存在基准电极5和电解质室2。在轴状壳体1中,附接了作为对置电极4的铂环。在壳体的顶端处,存在用于连接到测量值评价单元的连接头6。

测量电极3的多孔铂膜得到电解质与要测量的物质之间在铂膜3的孔中的密切接触。在测量电极3处检测产生的产物,并且在该背景下还原。这得到与要测量的物质的浓度成比例的电流。

权利要求书(按照条约第19条的修改)

1.一种用于测量水中的氯化合物含量的电化学测量池,该电化学测量池包括:

-电解质室(2),该电解质室容纳电解质;

-测量电极(3),该测量电极界定所述电解质室(2);

-基准电极(5),该基准电极设置在所述电解质室(2)内;以及

-对置电极(4),

该电化学测量池的特征在于:

-所述测量电极(3)是刚性多孔铂膜,该刚性多孔铂膜具有0.5mm+/-0.05mm的厚度且具有0.15μm至0.25μm的孔大小,在所述测量电极(3)中发生要测试的所述水与所述电解质之间的物理和电接触,并且

-所述对置电极(4)设置在所述电解质室(2)的外部。

2.根据权利要求1所述的电化学测量池,其特征在于,所述孔大小达到0.2μm。

3.根据权利要求1或2所述的电化学测量池,其特征在于,所述对置电极(4)包含铂。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的电化学测量池,其特征在于,所述对置电极(4)是围绕所述电解质室(2)的铂环。

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