Электрохимическая ячейка для определения микропримесей в газах

1С-О.3лестен: с т.ь. н; Союз Советскик Социалистических Раслублик(23) Приоритет Государственный комитет СССР но делам изобретений и открытийДата опубликования описания 07.12,80(72) Автор изобретения С, И. Кричмар Херсонский филиал Одесского технологического института пищевой промышленности им. М.В.Ломоносова(54) ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКАЯ ЯЧЕИКА ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МИКРОПРИМЕСЕИ В ГАЗАХИзобретение относится к приборам для газового анализа и может быть ;использовано в химической промыш,ленности, в промсанитарии, в технике охраны окружающей среды. 5Известно устройство для определения активных примесей в газах, в ко" тором исследуемый газ направляют через непроточную кулонометрнческую ячейку, где последний реагирует с генерируемым на генераторном электро" де титрантом, В результате ток индикаторной цепи, чувствительной, например к титранту, меняется, Следующая за этим изменением электронная схе ма выдает на регистратор сигнал 1). Основным недостатком такого рода устройства является большой объем электролита, с которым взаимодейству" 20 ет газОн определяется размерами ячейки и составляет 10 см. Это снижает степень концентрирования примесей в электролите, а следовательно, чувствительность устройства, которая 25 в лучших приборах такого рода может составлять несколько единиц на 10 .Известна электрохимическая ячейка для определения микропримесей в газах, содержащая индикаторный и 2,сравнительный электроды и приспособления 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/с) 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(10об) на ЯО, НЯ, ИОЗНедостатком 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 чувствительностиустройства из-за его конструкционнЫхособенностей (например, залипаниеслоя электролита между стенкой абсорбера и поверхностью электрода,обращенной к ней).(елью изобретения является повышение точности и увеличение чувствительности.Это достигается за счет того, чтопроточная электрохимическая ячейка,включающая индикаторный и сравнительный металлические электроды и штуцера ввода и вывода электролита и газавыполнена следующим образом. Внутритрубчатого сравнительного электродарасполагается цилиндрический пористый индикаторный электрод. Он отде Злен от сравнительного пористой диэлектрической, например стеклянной,массой с размерами пор, меньшими,чем у индикаторного электрода и меньшим аэродинамическим сопротивлением. 20Конструкция ячейки представлена на чертеже. Здесь 1-индикаторныйэлектрод из, например пористой платины (поры 50-70 мкм); 2 - стеклянный Фильтр с размерами пор, меньшимичем у электрода (20-10 мкм); 3трубчатый индикаторный, напримерплатиновый, 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 З 5 цилиндрического электрода и пористой стеклянной массы принята следующая,В нижнюю часть стеклянной трубки4 помещают электрод 3 с приваренным 40коротким проволочным выводом б. Затем обе детали помещают в гнездо графитовой формы. В центре гнезда неплотно закрепляют медную трубку,внешний диаметр которой равняется диаметру пористого платинового электрода 1, В стеклянную трубку 4 засыпаютсверху порошок молибденового стекла(фракция 0,25 - 0,5 мм), который после уплотнения занимает пространствомежду электродом 3 и медной трубкой..Форму с заготовкой помещают в муфельи нагревают до температуры размягчения стекла (570-600 ), При этом зерна стекла склеиваются, образуя жесткую пористую массу. Эта технологияизготовления стеклянных пористыхфильтров известна под названиемФильтры Шотта. После охлаждения заготовку извлекают из формы, Меднуютрубку вытравливают из нее азотной 60кислотой. Далее внутрь полости 1вталкивают тампон платиновой ваты,состоящей из волокон диаметром 50 мкм.Так получают и закрепляют пористыйплатиновый" электрод. 65 Соотношения пор в стекле и электроде выбраны из следующих сооружений,Нормальная работа устройства возможна, если по стеклянной массе будеттечь только жидкость, а в индикаторном электроде газожидкостная смесь.Чтобы обеспечить такой аэрогидродинамический ражим, сопротивление стеклянной массы должно быть значительнобольше, чем электрода. Это достигается за счет уменьшения пористостипервой. Оценка по формуле Пуазейлядля условий ламинарного течения показывает, что уменьшение размеров порстекла в 2 раза увеличивает удельноеаэрогидродинамическое сопротивлениемассы в 16 раз, Что обеспечивает,как подтверждает эксперимент, нужноераспределение режимов в массе стеклаи электрода,Ячейка работает следующим образом.В рабочую камеру газ поступает повнутренней части штуцера 5; электролит с очень маленькой скоростью(0,01 - 0,001 мл/с) между деталями5 и 4. Из-за большого сопротивлениястеклянной массы через нее может просачиваться только жидкость, газ движется через пористый индикаторныйэлектрод , увлекая с собой следыэлектролита, просачивающегося в основном из пористой массы стекляннойперегородки. Выход отработанной гаэожидкостной смеси осуществляетсячерез выход 8. Таким образом на развитой рабочей поверхности индикаторного электрода образуется тонкая(10-15 мкм) регенерирующаяся жидкостная пленка, в которой осуществляетсяполная абсорбция примесей, химическая реакция с титрантом и диффузионный перенос к поверхности электрохимической реакции. Благодаря этому режиму обеспечивается высокая надежность и чувствительность устройства.П р и м е р: определение сероводорода в газе. Электролит КЭ (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 уповерхности индикаторного электродапо сравнению с концентрацией у электрода сравнения. Возникающая концент-,рационная ЭДС регистрируется чувствительным милливольтметром.Формула изобретенияЭлектрохимическая ячейка для определения микропримесей в газах, содержащая индикаторный и сравнительный электроды, приспособления для ввода электролита и газа, о т л и785721 ч а ю щ а я с я тем, что, с цельюповышения точности и увеличениячувствительности, сравнительныйэлектрод выполнен в виде трубки,внутри которой по ее оси расположенпористый цилиндрический индикаторныйэлектрод, отделенный от сравнительного пористой диэлектрической массой,с большим, чем у индикаторного электрода аэродинамическим сопротивлением. оэагиЬюсщ СсставительТехредН.Ков каз 8831/45 Подпета Сытийя наб. Тираж 1019 ВНИИПИ Государственного по делам изобретений 113035, Москва, Ж, РисноеССР оми отк шск/5 фил ППППатентф , г. Ужгор л. Проектна Редактор Н.Ахмедова Источники инФормации,принятые во внимание при экспертизе 1