Электрохимическая ячейка для определения микропримесей в газах

 

Союз Советскик

Социалистических

Раслублик те;

ИЗОБРЕТЕНИЯ

<>785721

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТИЛЬСТВУ (б1) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 17,1078 (21)?675126/18-25 (51)м

G 01 N 27/52 с присоединением заявки М (23) Приоритет

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий

Опубликовано 07,1280, Бюллвтень М45 (53) УДК 543. 252 (088. 8) Дата опубликования описания 07.12.80 (72) Автор изобретения

С, И. Кричмар

Херсонский филиал Одесского технологического института пищевой промышленности им. М.В. Ломоносова (71) Звявитвль (54) ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКАЯ ЯЧЕИКА ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

МИКРОПРИМЕСЕИ В ГАЗАХ

Изобретение относится к приборам . для газового анализа и может быть

;использовано в химической промыш.ленности, в промсанитарии, в технике охраны окружающей среды. 5

Известно устройство для определения активных примесей в газах, в ко" тором исследуемый газ направляют через непроточную кулонометрнческую ячейку, где последний реагирует с генерируемым на генераторном электроде титрантом. В результате ток индикаторной цепи, чувствительной, например к титранту, меняется. Следующая за этим изменением электронная схе- 15 ма выдает на регистратор сигнал (1).

Основным недостатком такого рода устройства является большой объем электролита, с которым взаимодейству- 20 ет гаэ. Он определяется размерами ячейки и составляет 10 см . Это снижает степень концентрирования примесей в электролите, а следовательно, чувствительность устройства, которая в лучших приборах такого рода может составлять несколько единиц на 10 Ъ.

Известна электрохимическая ячейка для определения микропримесей в газах, содержащая индикаторный и

2 ,сравнительный электроды и приспособ ления для ввода жйдкости и газа (2) .

В этом устройстве исследуемый газ поступает в капиллярный абсорбер, куда из бокового штуцера также с крайне медленной скоростью (0,001

0,01 мл/c) поступает электролит, В абсорбере .осуществляется активное поглощение примесей благодаря особого рода регулярному пробочному режиму газожидкостной смеси. Расположенные в абсорбере индикаторные нитевидные платиновые электроды реагируют на изменение концентрации окислителей или восстановителей. Это изменение фиксируется чувствительным регистрирующим микроамперметром. Благодаря большому соотношению газ:жидкость (порядка 100) и малой толщине диффузионных слоев у электродов достигается высокая чувствительность (10 Ъ об) на SO2< Н Я, NO ú.

Недостатком указайного устройства является низкая надежность реализации регуляторного пробочного аэрогидродинамического режима в абсорбере, что объясняется снижением смачиваемости из-за абсорбции ПАВ из газа или электролита и невозможность дальнейшего повышения чувствительности

785721 устройства из-за его конструкционнЫх особенностей (например, залипание слоя электролита между стенкой абсорбера и поверхностью электрода, обращенной к ней) . (елью изобретения является повышение точности и увеличение чувствительности.

Это достигается за счет того, что проточная электрохимическая ячейка, включающая индикаторный и сравнительный металлические электроды и штуцера ввода и вывода электролита и газа выполнена следующим образом. Внутри трубчатого сравнительного электрода располагается цилиндрический пористый индикаторный электрод. Он отделен от сравнительного пористой диэлектрической, например стеклянной, массой с размерами пор, меньшими, чем у индикаторного электрода и меньшим аэродинамическим сопротивлением. 20

Конструкция ячейки представлена на чертеже. Здесь 1-индикаторный электрод из, например пористой платины (поры 50-70 мкм); 2 - стеклянный фильтр с размерами пор, меньшими чем у электрода (20-10 мкм); 3 трубчатый индикаторный, например платиновый, электрод; 4 — стеклянный корпус, в котором плотно закреплены детали 1 — 3, 5 — штуцер подвода га- ® за; б и 7 — электрические выводы (вывод 7 в месте контакта с исследуемым газом выполнен в тефлоновой или полиэтиленовой изоляции).

Методика закрепления платинового цилиндрического электрода и пористой стеклянной массы принята следующая.

В нижнюю часть стеклянной трубки

4 помещают электрод 3 с приваренным 40 коротким проволочным выводом б. 3атем обе детали помещают в гнездо графитовой формы. В центре гнезда неплотно закрепляют медную трубку, внешний диаметр которой равняется ди- 45 аметру пористого платинового электрода 1. В стеклянную трубку 4 засыпают сверху порошок молибденового стекла (фракция 0,25 — 0,5 мм), который после уплотнения занимает пространство между электродом 3 и медной трубкой. .Форму с заготовкой помещают в муфель и нагревают до температуры размягчения стекла (570-600 ), При этом зерна стекла склеиваются, образуя жесткую пористую массу. Эта технология изготовления стеклянных пористых фильтров известна под названием фильтры Шотта. После охлаждения заготовку извлекают из формы. Медную трубку вытравливают из нее азотной 60 кислотой. Далее внутрь полости 1 вталкивают тампон платиновой ваты, состоящей из волокон диаметром 50мкм.

Так получают и закрепляют пористый платиновый" электрод. 65

Соотношения пор в стекле и электроде выбраны из следующих сооружений.

Нормальная работа устройства возможна, если по стеклянной массе будет течь только жидкость, а в индикаторном электроде газожидкостная смесь.

Чтобы обеспечить такой аэрогидродинамический режим, сопротивление стеклянной массы должно быть значительно больше, чем электрода. Это достигается за счет уменьшения пористости первой. Оценка по формуле Пуазейля для условий ламинарного течения показывает, что уменьшение размеров пор стекла в 2 раза увеличивает удельное аэрогидродинамическое сопротивление массы в 16 раз. Что обеспечивает, как подтверждает эксперимент, нужное распределение режимов в массе стекла и электрода.

Ячейка работает следующим образом.

В рабочую камеру газ поступает по внутренней части штуцера 5; электролит с очень маленькой скоростью (0,01 — 0,001 мл/с) между деталями

5 и 4. Из-за большого сопротивления стеклянной массы через нее может просачиваться только жидкость, газ движется через пористый индикаторный электрод, увлекая с собой следы электролита, просачивающегося в основном из пористой массы стеклянной перегородки. Выход отработанной гаэожидкостной смеси осуществляется через выход 8. Таким образом на развитой рабочей поверхности индикаторного электрода образуется тонкая (10-15 мкм) регенерирующаяся жидкостная пленка, в которой осуществляется полная абсорбция примесей, химическая реакция с титрантом и диффузионный перенос к поверхности электрохимической реакции. Благодаря этому режиму обеспечивается высокая надежность и чувствительность устройства.

Пример: определение сероводорода в газе. Электролит К3 (0,01), содержащий следы 7, который генерируется в генераторе, подобно тому, как это сделано в прототипе, поступает в пористую стеклянную массу и частично на индикаторный электрод. Следы сероводорода, реагируя с трийодидом калия снижают концентрацию Л у поверхности индикаторного электрода по сравнению с концентрацией у электрода сравнения. Возникающая концент-, рационная ЭДС регистрируется чувствительным милливольтметром.

Формула изобретения

Электрохимическая ячейка для определения микропримесей в газах, содержащая индикаторный и сравнительный электроды, приспособления для. ввода электролита и газа, о т л и

785721

Б330ж08ИОсюнОЯ сиВсб

Ссставитель С.Чижевский

ТехредН.Ковалева Корректор М.Вигула

Редактор Н.Ахмедова

Тираж 1019 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 8831/45

Филиал ППП Патент, г. ужгород, ул. Проектная, 4 г ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения точности и увеличения чувствительности, сравнительный электрод выполнен в виде трубки, внутри которой по ее оси расположен пористый цилиндрический индикаторный электрод, отделенный от сравнительного пористой диэлектрической массой, с большим, чем у индикаторного электрода аэродинамическим сопротивлением.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1

Методы-спутники в газовой хроматографии. Под ред. B.Г. Вереэкина. М., 1972, с. 362-367.

2. КриЧмар С.И. и Степаненко В.Е.:

Журнал аналитической химии °

24, 12 (1970),,1974 (прототип).