[go: up one dir, main page]

RU164491U1 - DEVICE FOR PH MEASUREMENT WITH IONOSELECTIVE ELECTRODES - Google Patents

DEVICE FOR PH MEASUREMENT WITH IONOSELECTIVE ELECTRODES Download PDF

Info

Publication number
RU164491U1
RU164491U1 RU2016111204/28U RU2016111204U RU164491U1 RU 164491 U1 RU164491 U1 RU 164491U1 RU 2016111204/28 U RU2016111204/28 U RU 2016111204/28U RU 2016111204 U RU2016111204 U RU 2016111204U RU 164491 U1 RU164491 U1 RU 164491U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
electrode
measuring
reference electrode
electrodes
potential
Prior art date
Application number
RU2016111204/28U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Тимофей Александрович Раденков
Артур Геннадьевич Кагиров
Original Assignee
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" filed Critical Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет"
Priority to RU2016111204/28U priority Critical patent/RU164491U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU164491U1 publication Critical patent/RU164491U1/en

Links

Images

Landscapes

  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)

Abstract

Устройство для измерения рН с ионоселективными электродами, содержащее корпус с расположенными в нем измерительным стеклянным электродом и вспомогательным электродом сравнения, отличающееся тем, что в качестве электрода сравнения используют идентичный измерительному стеклянный электрод, расположенный в герметичной емкости, заполненной эталонным раствором, имеющим буферную емкость, во вспомогательном электроде сравнения расположена пористая мембрана.A device for measuring pH with ion-selective electrodes, comprising a housing with a measuring glass electrode and an auxiliary reference electrode located in it, characterized in that an identical measuring glass electrode located in a sealed container filled with a reference solution having a buffer capacity is used as a reference electrode an auxiliary reference electrode is a porous membrane.

Description

Полезная модель относится к измерительной технике и может быть использована для измерения значения рН различных сред на стандартном потенциометрическом оборудовании.The utility model relates to measuring technique and can be used to measure the pH of various media on standard potentiometric equipment.

Известно устройство для измерения рН среды (RU 2100955 С1, МПК А61В 1/005, A61N 1/04, опубл. 10.01.1998). рН-Зонд содержит измерительные кольцевые сурьмяные электроды, жестко закрепленные на тонкостенных втулках, герметичную эластичную трубку, натянутую на втулки, хлорсеребряный электрод сравнения, размещенный в неметаллическом корпусе с электролитическим ключом, и проводники, соединяющие все электроды с разъемом. Торцы эластичной трубки герметично соединены с торцами кольцевых сурьмяных электродов, а на рабочем конце эластичной трубки закреплен наконечник, соединенный с втулкой концевого сурьмяного электрода эластичной трубкой, при этом длина гибкого участка последней не менее одного наружного диаметра трубки, а отношение диаметра наконечника к диаметру эластичной трубки составляет 1:2.A device for measuring the pH of the medium (RU 2100955 C1, IPC A61B 1/005, A61N 1/04, publ. 10.01.1998). The pH probe contains antimony ring measuring electrodes rigidly fixed on thin-walled bushings, a sealed elastic tube stretched over the bushings, a silver-silver reference electrode placed in a non-metallic case with an electrolytic key, and conductors connecting all the electrodes to the connector. The ends of the elastic tube are hermetically connected to the ends of the ring antimony electrodes, and on the working end of the elastic tube there is a tip connected to the sleeve of the end antimony electrode with an elastic tube, while the length of the flexible section of the latter is at least one outer diameter of the tube, and the ratio of the diameter of the tip to the diameter of the elastic tube is 1: 2.

В рН-Зонде для герметичного соединения торцов эластичной трубки с торцами кольцевых сурьмяных электродов использован полимерный клей. Наконечник рН-Зонда может быть выполнен из неметаллического материала и может являться либо основным, либо дополнительным корпусом хлорсеребряного электрода сравнения. Наконечник может быть выполнен из металлического коррозионно-стойкого материала с высокой плотностью, хлорсеребряный электрод сравнения может быть выполнен в автономном корпусе.In the pH probe, polymer glue was used to seal the ends of the elastic tube with the ends of the ring antimony electrodes. The tip of the pH probe can be made of non-metallic material and can be either the main or additional housing of the silver chloride reference electrode. The tip can be made of a metal, corrosion-resistant material with a high density, a silver chloride reference electrode can be made in a stand-alone case.

Основными недостатками устройства являются высокая погрешность (до 0,1 рН), необходимость обновления поверхности сурьмяного электрода, использование хлоридсеребряного электрода в качестве электрода сравнения. При длительной работе его потенциал изменяется в результате снижения концентрации хлорид ионов в электроде.The main disadvantages of the device are the high error (up to 0.1 pH), the need to update the surface of the antimony electrode, the use of silver chloride electrode as a reference electrode. During prolonged operation, its potential changes as a result of a decrease in the concentration of chloride ions in the electrode.

Известно устройство для изменения рН растворов (RU 2165615 С1, МПК G01N 27/30, опубл. 20.04.2001). Металлооксидный рН-электрод содержит корпус, металлический стержень - электрический проводник, изоляционные прокладки, изоляционный уплотнитель и контактный материал. Чувствительным элементом является ионочувствительная наружная поверхность корпуса, выполненного из металла в виде стакана, с размещенным в его внутренней полости в центре по осевой линии, электрически соединенным с донным основанием стакана с помощью другого металла или ионопроводящего раствора, изолированным от его боковой внутренней поверхности металлическим стержнем - электрическим проводником.A device is known for changing the pH of solutions (RU 2165615 C1, IPC G01N 27/30, publ. 04/20/2001). The metal oxide pH electrode contains a housing, a metal rod - an electrical conductor, insulating gaskets, an insulating sealant and contact material. The sensitive element is the ion-sensitive outer surface of the body made of metal in the form of a glass, placed in its inner cavity in the center along an axial line, electrically connected to the bottom of the glass using another metal or ion-conducting solution, isolated from its side inner surface by a metal rod - electrical conductor.

Недостатком устройства является низкая точность измерений, связанная с возникновением смешанного электродного потенциала на границе металл/раствор.The disadvantage of this device is the low measurement accuracy associated with the occurrence of a mixed electrode potential at the metal / solution interface.

Наиболее близким к заявленной полезной модели является устройство для измерения рН среды (RU 2112975 С1, МПК 6 G01N 33/04, G01N 27/00, опубл. 10.06.1998), представляющее собой стационарный рН-метр для контроля жидких сред, содержащий установленные в корпусе погружного датчика измерительный стеклянный электрод, вспомогательный электрод сравнения и термодатчик, и высокоомный преобразователь для измерения ЭДС измерительного и вспомогательного электродов. Измерительный стеклянный электрод выполнен с твердым электролитом из сплава с переносчиком ионов водорода и вспомогательный электрод сравнения - на основе непроточного полимерного электролита, при этом электроды и термодатчик герметизированы в корпусе погружного датчика с помощью силиконового герметика и резиновой прокладки, а высокоомный преобразователь дополнительно включает встроенный программируемый контроллер, обеспечивающий автоматическое приведение значений измеряемой величины рН к температуре 20°С и пересчет значений рН в величины титруемой кислотности.Closest to the claimed utility model is a device for measuring the pH of the medium (RU 2112975 C1, IPC 6 G01N 33/04, G01N 27/00, publ. 10.06.1998), which is a stationary pH meter for monitoring liquid media containing a submersible sensor housing a measuring glass electrode, an auxiliary reference electrode and a temperature sensor, and a high-resistance transducer for measuring the EMF of the measuring and auxiliary electrodes. The measuring glass electrode is made of solid electrolyte from an alloy with a hydrogen ion carrier and the auxiliary reference electrode is based on a non-flowing polymer electrolyte, while the electrodes and the temperature sensor are sealed in the housing of the immersion sensor using silicone sealant and a rubber gasket, and the high-resistance converter additionally includes an integrated programmable controller providing automatic reduction of the measured pH values to a temperature of 20 ° C and recalculation of pH values in titratable acidity values.

Недостатком устройства является короткий срок эксплуатации вспомогательного электрода сравнения, а также отличающиеся температурные зависимости измерительного стеклянного электрода и вспомогательного электрода сравнения, что усложняет процедуру термокомпенсации.The disadvantage of this device is the short life of the auxiliary reference electrode, as well as different temperature dependences of the measuring glass electrode and the auxiliary reference electrode, which complicates the process of thermal compensation.

Задачей полезной модели является снижение погрешности измерения рН, упрощение процедуры калибровки и увеличение срока эксплуатации.The objective of the utility model is to reduce the error in the measurement of pH, simplify the calibration procedure and increase the service life.

Поставленная задача решена тем, что устройство для определения рН среды содержит установленные в корпусе погружного датчика измерительный стеклянный электрод и вспомогательный электрод сравнения. В качестве электрода сравнения используется идентичный измерительному стеклянный электрод, расположенный в герметичной емкости, заполненной эталонным раствором, имеющим буферную емкость. В электроде сравнения расположена пористая мембрана.The problem is solved in that the device for determining the pH of the medium contains installed in the housing of the immersion sensor measuring glass electrode and an auxiliary reference electrode. A glass electrode identical to the measuring one, located in a sealed container filled with a standard solution having a buffer capacity, is used as a reference electrode. A porous membrane is located in the reference electrode.

На Фиг. 1 представлена функциональная схема устройства для измерения рН с ионоселективными электродами.In FIG. 1 is a functional diagram of a device for measuring pH with ion-selective electrodes.

Устройство для измерения рН с ионоселективными электродами содержит корпус 1, с измерительным стеклянным электродом 2 и вспомогательным электродом сравнения 4. Измерительный стеклянный электрод 2 и вспомогательный электрод сравнения 4 соединены со вторичным измерительным преобразователем 5. Вспомогательный электрод сравнения 4 состоит из стеклянного электрода 3, герметичной емкости, заполненной эталонным раствором 6, обладающим буферной емкостью, и пористой мембраны 7. Электроды закреплены в корпусе уплотнительными элементами 8. Для определения значения рН корпус датчика с встроенными в него электродами помещен в анализируемую среду 9.A device for measuring pH with ion-selective electrodes contains a housing 1, with a measuring glass electrode 2 and an auxiliary reference electrode 4. The measuring glass electrode 2 and an auxiliary reference electrode 4 are connected to the secondary measuring transducer 5. The auxiliary reference electrode 4 consists of a glass electrode 3, a sealed container filled with a reference solution 6 having a buffer capacity, and a porous membrane 7. The electrodes are fixed in the housing by sealing elements 8. For determining dividing the pH sensor housing with electrodes embedded therein is placed in the medium to be analyzed 9.

Устройство работает следующим образом: при его погружении в анализируемую среду 9 на измерительном стеклянном электроде 2 возникает потенциал, пропорциональный значению рН. Вспомогательный электрод сравнения 4 также обладает потенциалом. Поскольку стеклянный электрод 3 помещен в эталонный раствор 6, имеющий буферную емкость, его потенциал постоянен. Пористая мембрана исключает перемешивание анализируемой среды и эталонного раствора, имеющего буферную емкость.The device operates as follows: when it is immersed in the analyzed medium 9 on the measuring glass electrode 2, a potential arises proportional to the pH value. The reference reference electrode 4 also has potential. Since the glass electrode 3 is placed in a reference solution 6 having a buffer capacity, its potential is constant. The porous membrane eliminates the mixing of the analyzed medium and a standard solution having a buffer capacity.

Потенциал стеклянного электрода линейно зависит от рН:The potential of the glass electrode is linearly dependent on pH:

Figure 00000002
,
Figure 00000002
,

где:Where:

Figure 00000003
- стандартный потенциал стеклянного электрода;
Figure 00000003
- standard potential of a glass electrode;

b=RTln10/F - коэффициент, зависящий от температуры;b = RTln10 / F - coefficient depending on temperature;

рН - значение рН средыpH - pH

Тогда потенциал измерительного электрода равен:Then the potential of the measuring electrode is equal to:

Figure 00000004
.
Figure 00000004
.

Потенциал электрода сравнения равен:The potential of the reference electrode is:

Figure 00000005
.
Figure 00000005
.

Поскольку индикаторный электрод и электрод сравнения одного типа, то

Figure 00000006
и
Figure 00000007
совпадают. Таким образом, разность потенциалов индикаторного электрода и электрода сравнения, измеряемая вторичным измерительным преобразователем, определяется следующим соотношением:Since the indicator electrode and the reference electrode are of the same type, then
Figure 00000006
and
Figure 00000007
match. Thus, the potential difference of the indicator electrode and the reference electrode, measured by the secondary measuring transducer, is determined by the following ratio:

E=b(pHсреды-pHэталон).E = b (pH environment -pH reference).

Поскольку эталонный раствор, обладающий буферной емкостью, имеет известный рН, то исключается необходимость калибровки электродов по серии буферных растворов. Для примера, в качестве раствора, обладающего буферной емкостью, может быть использован фосфатный буфер (например, рН=6,86), 25-кратное разбавление которого вызывает изменение его рН не более чем на 0,05 единиц.Since the reference solution having a buffer capacity has a known pH, the need to calibrate the electrodes using a series of buffer solutions is eliminated. For example, a phosphate buffer (for example, pH = 6.86), 25-fold dilution of which causes its pH to change by no more than 0.05 units, can be used as a solution with a buffer capacity.

Коэффициент b является единственным параметром, используемым при пересчете потенциала Е в рН. Главным фактором, влияющим на b, является температура, влияние которой может быть учтено во вторичном измерительном преобразователе.Coefficient b is the only parameter used in the conversion of potential E to pH. The main factor affecting b is the temperature, the influence of which can be taken into account in the secondary transmitter.

Калибровка устройства для измерения рН с ионоселективными электродами может быть выполнена по одной точке. Для этого устройство погружают в анализируемую среду с известным значением рН и измеряют значение разности потенциалов между измерительным стеклянным электродом и вспомогательным электродом сравнения Е. После чего вычисляют коэффициент b:Calibration of the device for measuring pH with ion-selective electrodes can be performed at one point. For this, the device is immersed in an analyzed medium with a known pH value and the potential difference between the measuring glass electrode and the auxiliary reference electrode E is measured. Then, the coefficient b is calculated:

Figure 00000008
Figure 00000008

На Фиг. 2. представлена градуировочная характеристика зависимости разности потенциалов между измерительным стеклянным электродом и электродом сравнения от рН анализируемой среды. Для проведения измерений буферные смеси готовят по ГОСТ 8.135-2004, для измерительного стеклянного электрода и электрода сравнения используют электроды марки ЭСЛК-01.7. Согласно проведенным испытаниям в диапазоне рН от 1,65 до 12,45, разность потенциалов Е между измерительным стеклянным электродом и электродом сравнения линейно зависит от рН анализируемый среды, при коэффициенте детерминации равным 0,9999, что свидетельствует о низкой погрешности измерений.In FIG. 2. The calibration characteristic of the dependence of the potential difference between the measuring glass electrode and the reference electrode on the pH of the analyzed medium is presented. For measurements, buffer mixtures are prepared in accordance with GOST 8.135-2004, for the measuring glass electrode and reference electrode, electrodes of the ESLK-01.7 brand are used. According to tests in the pH range from 1.65 to 12.45, the potential difference E between the measuring glass electrode and the reference electrode linearly depends on the pH of the medium being analyzed, with a determination coefficient of 0.9999, which indicates a low measurement error.

Claims (1)

Устройство для измерения рН с ионоселективными электродами, содержащее корпус с расположенными в нем измерительным стеклянным электродом и вспомогательным электродом сравнения, отличающееся тем, что в качестве электрода сравнения используют идентичный измерительному стеклянный электрод, расположенный в герметичной емкости, заполненной эталонным раствором, имеющим буферную емкость, во вспомогательном электроде сравнения расположена пористая мембрана.
Figure 00000001
A device for measuring pH with ion-selective electrodes, comprising a housing with a measuring glass electrode and an auxiliary reference electrode located in it, characterized in that an identical measuring glass electrode located in a sealed container filled with a reference solution having a buffer capacity is used as a reference electrode an auxiliary reference electrode is a porous membrane.
Figure 00000001
RU2016111204/28U 2016-03-25 2016-03-25 DEVICE FOR PH MEASUREMENT WITH IONOSELECTIVE ELECTRODES RU164491U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016111204/28U RU164491U1 (en) 2016-03-25 2016-03-25 DEVICE FOR PH MEASUREMENT WITH IONOSELECTIVE ELECTRODES

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016111204/28U RU164491U1 (en) 2016-03-25 2016-03-25 DEVICE FOR PH MEASUREMENT WITH IONOSELECTIVE ELECTRODES

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU164491U1 true RU164491U1 (en) 2016-09-10

Family

ID=56893195

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016111204/28U RU164491U1 (en) 2016-03-25 2016-03-25 DEVICE FOR PH MEASUREMENT WITH IONOSELECTIVE ELECTRODES

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU164491U1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US2913386A (en) Electrochemical device for chemical analysis
CA2470474A1 (en) A ph sensor with internal solution ground
US8900441B2 (en) Ionic probe
US2939827A (en) Electrochemical determination of components in gas mixtures
CN109477811B (en) Chlorine, Oxidation Reduction Potential (ORP) and pH Measurement Probes
NZ192090A (en) Measuring a chemical characteristic of a liquid with immersed electrodes ph meter
EP2473841A1 (en) Robust potentiometric sensor
CN111108374A (en) pH sensor and calibration method for pH sensor
CN115389567A (en) Temperature Compensation Algorithm for Water Quality Conductivity Sensor
JPH10510917A (en) Multipurpose ion selective sensor
RU164491U1 (en) DEVICE FOR PH MEASUREMENT WITH IONOSELECTIVE ELECTRODES
JP2025114695A (en) Electrochemical measurements with additional reference measurements
CN110702748B (en) Potentiometric sensor assembly and method for monitoring the sensor function of a potentiometric sensor
CN105026921A (en) Analyte detection instrument and related method of use
WO2012057606A1 (en) Silver and silver chloride reference electrode
US20210208099A1 (en) Potentiometric measuring chain and method for determining the ph value
RU2708682C1 (en) Contact sensor of specific electric conductivity of liquid
JP5946782B2 (en) pH sensor and method for detecting oil deterioration using the sensor
US12540911B2 (en) Auto-calibration pH sensor
CN219830933U (en) Electrochemical composite sensor
RU218823U1 (en) MULTIELECTRODE MODULE FOR SOLUTION ACID ANALYSIS
CN212622373U (en) Small double-salt-bridge composite pH electrode
CN102288662A (en) Metal-metal oxide pH sensitive probe and preparation method thereof
CN205562459U (en) Be used for plane PH measuring high accuracy PH sensor
SU911299A1 (en) Method of oxygen diffusion coefficient in metals and oxides

Legal Events

Date Code Title Description
MM9K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20180326