DE3049028A1

DE3049028A1 - Elektrochemische zelle zum nachweis von phosphorsaeureestern in der atmosphaere

Info

Publication number: DE3049028A1
Application number: DE19803049028
Authority: DE
Inventors: Armin Dipl.-Chem. Dr. 6000 Frankfurt Kroneisen
Original assignee: Hartmann and Braun AG
Current assignee: ABB Training Center GmbH and Co KG
Priority date: 1977-07-27
Filing date: 1980-12-24
Publication date: 1982-07-08

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrochemische Zelle
zum Nachweis von Phosphorsäureestern in der Atmosphäre, mit einem immobilisiertem alkalischen Elektrolyten in einem becherförmigen Gehäuse, einem Diaphragma, das die Zelle in zwei Elektrolyträume aufteilt und mit einer siebartigen Silberelektrode für jeden Elektrolytraum, welche die freie Oberfläche des Elektrolyten bedeckt, wobei in einem Elektrolytraum dem Elektrolyten ein Oxim zugegeben ist, und der in einem Schließungskreis der Elektroden fließende Strom als Maß für die Konzentration der toxischen Luftbestandteile gemessen wird, nach Patent ....... (Patentanmeldung P 27 33 781). Sie bezweckt die weitere Ausbildung einer derartigen Zelle mit dem Ziel einez erweiterten Anwendung und einer Verbesserung der Meßeigenschaften. Außerdem soll eine Einstellmöglichkeit zur Eliminierung von Störsignalen bestehen, die durch andere in der Umgebungsluft enthaltene, elektrochemisch wirksame Stoffe dann entstehen, wenn deren Wirkungszonen an den beiden Elektroden unterschiedlich sind, was im allgemeinen auch durch sehr sorgfältige Herstellung der Zellen nicht vermieden werden kann.
In der US-PS 39 72 783 ist dargelegt, daß von den Phosphorsäureestern des "G-Typs'2 und des "V-Typs die letzteren erst nach Umwandlung in solche des entsprechenden G-Typs, mit der Oxim-Reaktion nachgewiesen werden können. Für diese Umwandlung wird vorgeschlagen in die Gaszuleitung der Zelle eine mit AgNO3 und KF imprägnierte Filtereinrichtung einzuschalten, die ihrerseits die Phosphoraaurestor des G-Typs nicht beein-E'* ' flusst. Bei der erfindungsgemäß ausgebildeten Zelle wird durch eine besonders einfache Maßnahme die erforderliche Umwandlung bewerkstelligt. Diese Maßnahme und andere erfindungsgemäße Maßnahmen und Mittel zur Ausbildung der Zelle in dem erwähnten Sinne, sind in den Patentansprüchen zusammengefaßt.
Im folgenden wird die Zelle anhand der Zeichnung, die in schematischer Darstellung ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel zeigt, näher beschrieben. In der Zeichnung zeigt Figur 1 einen senkrechten Schnitt durch die Zelle, Figur 2 die Elektroden der Zelle mit Trägermembranen und Figur 3 die elektrische Meßschaltung.
Gemäß Figur 1 ist ein becherförmiges, nichtleitendes, vorzugsweise aus Kunststoff bestehendes Gehäuse 1, das den Elektrolyt aufnimmt durch eine Trennmembran 2 in die Elektrolyträume 3 und 4 geteilt. Die Membran kann eine Ionenaustauschmembran sein, oder eine sonstige dünne seripermeable Folie aus Kunststoff von 1/100- 1/2 mm Dicke. Als Elektrolyt kann z. B. eine mit Gelatine verfestigte Pufferlösung aus NaHCO3 und NaOH mit einem pH-Wert 10-12 in das Gehäuse eingebracht sein. Auch ein chemisch inaktives poröses Material ist zur Immobilisierung der Pufferlösung geeignet.
Im Elektrolytraum 4 ist dem Elektrolyten ein Oxim, vorzugsweise ein «-Ketoxim beigegeben. Dieser Zellenteil ist mit einer kreissegmentförmigen Membran 5, der andere Zellenteil, der Elektrolytraum 3, mit zwei kreissektorfömrigen Membranen 6 und 7 abgeschlossen und zwar durch Befestigung der Membranen auf den Leisten 8 und 9 des Gehäuses und dem Gehäuserand, wobei Kontakt der Membranen mit dem Elektrolyten besteht.
Die Membranen sind mit Gitterelektroden 10, 11, 12 aus Silberleiterbahnen versehen. Ihre Anschlußleitungen sind mit A, B und C bezeichnet. Andere zweckmäßige Elektroden sind z. B. in der DE-OS 25 35 436 beschrieben. Die Elektroden können auch auf eine einzige kreisförmige Membran aufgebracht werden.
Die mit Elektroden versehenen Membranen bedeckt eine 10 - 100/u dicke Schicht 13 aus Silikongummi, deren Oberfläche mit Silberfluorid imprägniert ist. Diese Silberfluoridschicht 14 ist 5 - 50,um dick.
In der Umgebungsluft enthaltene, mit der Zelle nachzuweisende Phosphorsäureester gelangen durch die Silberfluoridschicht und die Silikongummischicht zu den Elektroden, wobei Phosphorsäureester des V-Typs durch das Silberfluorid in solche des G-Typs umgewandelt werden.
Unter dem Einfluß des Oxims im Elektrolytraum 4 werden im alkalischen Elektrolyten CN-Ionen freigesetzt. Diese reagieren mit an der Elektrode 10 vorhandenen Ag-Ionen zu wenig dissoziierten Komplexionen. Das Gleichgewicht der Silberionenkonzentration zwischen der Elektrode 10 und den anderen Elektroden wird dadurch verändert und es resultiert eine Nernst-Spannung.
Gemäß dem Schaltbild der Figur 3 wird die Nernstspannung zwischen den Elektroden 10 und 12 über die Anschlußleitungen A und C dieser Elektroden einem Potentiometer 15 zugeführt.
Der durch das Potentiometer fließende Strom ist ein Maß für die in der Umgebungsluft vorhandene Konzentration an Phosphorsäureestern. Die Anzeige der Konzentration erfolgt unter Einschaltung eines Verstärkers 16 mit einem Meßinstrument 17.
Durch Einstellen des Potentiometerabgriffs 18, der an die Anschlußleitung B der Elektrode 11 angeschlossen ist, lässt sich die eingangs erwähnte Elimination von Störsignalen durchführen.
Die dünne Silberfluoridschicht erfüllt außer der Aufgabe V-Stoffe in G-Stoffe umzuwandeln eine weitere Aufgabe. Sie bindet weitgehend alle gasförmigen Substanzen, die an den Elektroden Störsignale hervorrufen könnten. Bei der dünnen Silikongummischicht wird das bekannte Verhalten dieses Stoffs ausgenutzt, vorzugt organische, im Gegensatz zu anorganischen Stoffen,- durch wandern zu lassen. Sie wird zudem als Kleber für die Silberfluoridschicht eingesetzt. Der Verbund Silberfluoridschicht und Silikongummischicht lässt somit vorzugsweise Organo-Phosphorsäureverbindungen aus der Umgebungsluft an die darunter befindliche Elektrode gelangen, die erst dort durch Reaktion mit dem Oxim CN-Ionen frei setzen, die den Meßeffekt auslösen.
Sofern nur Phosphorsäureester des G-Typs nachzuweisen sind, di Abgleichmöglichkeit der Zelle mit Hilfe der dritten Elektrode und dem Potentiometerabgriff aber gegeben sein soll, entfällt die mit Silberfluorid bedeckte Silikongummischicht.
Leerseite

Claims

Elektrochemische Zelle zum Nachweis von Phosphorsäureestern in der Atmosphäre Patentansprüche: 0 Elektrochemische Zelle zum Nachweis von Phosphorsäureestern in der Atmosphäre, mit einem immobilisierten alkalischen Elektrolyten in einem becherförmigen Gehäuse, einem Diaphragma, das die Zelle in zwei Elektrolyträume aufteilt und mit einer siebartigen Silberelektrode für jeden Elektrolytraum, welche die freie Oberfläche des Elektrolyten bedeckt, wobei in einem Elektrolytraum dem Elektrolyten ein Oxim zugegeben ist und der in einem Schließungskreis der Elektroden fließende Strom als Maß für die Konzentration der toxischen Luftbestandteile gemessen wird, nach Patent ,..... (Patentanmeldung P 27 33 781 dadurch gekennzeichnet, daß eine mit Silberfluorid (14) bedeckte Silikongummischicht (13) auf die mit Elektroden versehene freie Oberfläche des Elektrolyten aufgebracht ist.
2. Elektrochemische Zelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß eine Kunststoffmembran (5, 7) als Träger für die Elektrode vorgesehen ist.
3. Elektrochemische Zelle nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet daß die Kunststoffmembran eine Ionenaustauschmembran ist.
4. Elektrochemische Zelle nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine dritte Silberelektrode (11) in gleicher Weise wie die beiden anderen Elektroden (10, 12) aufgr bracht und einem Elektrolytraum zugeordnet ist und an den variablen Abgriff (18) eines die beiden anderen Elektroden ver bindenden Potentiometers (15) angeschlossen ist.
5. Elektrochemische Zelle nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die mit Silberfluorid bedeckte Silikongummischicht entfällt.