ИОНОСЕЛЕКТИВНЫЙ ЭЛЕКТРОД

Полезная модель относится к конструкции индикаторных ионоселективных электродов (ИСЭ) и может быть использована в потенциометрических датчиках, предназначенных для контроля состава водных растворов.
Совершенствование конструкции ИСЭ на основе жидких ионитов направлено на решение следующих задач:
1. Создание устойчивой границы раздела фаз между измеряемым раствором и мембраной
2. Предотвращение потери жидкого ионита в процессе измерений
3. Стабилизация потенциалов, возникающих на различных границах внутри самого электрода (например мембрана - внутренний раствор сравнения).
4. Устойчивость к механическим воздействиям.
Известны конструкции ионоселективных электродов с полимерными мембранами на основе поливинилхлорида. В конструкциях фирм «Филипс» и «Радиометр» мембрана закрепляется механически в полимерный корпус В таких конструкциях полимерная мембрана в процессе измерения, находится между двумя растворами анализируемым и раствором сравнения. (К. Камман «Работа с ионоселективными электродами», Изд. «Мир», 1980 г., стр. 110).
В свидетельстве на полезную модель (RU 16791, 2000) описана электродная система для определения активности нитрат ионов в которой в одном корпусе параллельно один за другим размещены индикаторный электрод и электрод сравнения заполненный гелеобразным электролитом, который находится в контакте с полимерной мембраной, содержащей ионофор - переносчик нитрат-ионов.
Известен комбинированный ионоселективный электрод, содержащий коаксиально установленные наружный корпус электрода сравнения, имеющий в нижней части внутреннюю коническую поверхность, и внутренний цилиндрический корпус измерительного электрода, имеющий в нижней части наружную коническую поверхность, ионоселективную мембрану, укрепленную в нижнем торце внутреннего корпуса, корпус электрода сравнения установлен с возможностью осевого перемещения относительно корпуса измерительного электрода для регулирования зазора между коническими поверхностями, выполненными с одинаковым углом наклона от 7 до 85° (SU 1636759, 1989).
Одним из недостатков таких конструкций является наличие внутри электрода границы мембрана - водный раствор сравнения, что вызывает нестабильность потенциала (дрейф) во времени.
Технический результат, на достижение которого направлена настоящая полезная модель, заключается в создании технологичной конструкции ионоселективного электрода с повышенной стабильностью потенциала.
Достижение указанного технического результата обеспечивает использование в конструкции электрода твердого внутреннего элемента сравнения, обратимого к одному из ионов, входящему в состав полимерной мембраны.
2
Предлагаемый ионоселективный электрод (Фиг. 1) состоит из корпуса 1, внутри которого проходит токоотвод 2, соединенный одним концом с сенсорным элементом 3 в торце корпуса 1 и другим концом - с разъемом 4 для подключения к иономеру. Сенсорный элемент 3 содержит твердый элемент 5 сравнения, на внешнюю поверхность которого нанесена измерительная полимерная мембрана 6 на основе поливинилхлорида (ПВХ), содержащая жидкий ионит (ЖИ), представляющий собой раствор органического электролита (хлорид тетраалкиламмония) и ионофора в пластификаторе ПВХ - о-нитрофенилоктиловом эфире (о-НФОЭ). Предпочтительно в качестве хлорида тетрааки-ламмония используют хлориды тетрадециламмония и тетраоктиламмония. Мембрана 6 находится в контакте с твердым элементом 5 сравнения, обратимым к иону хлорида, -10%-ный твердый раствор AgCl в AgS (хлорид-селективная мембрана). К элементу 5 сравнения с использованием твердого контакта подсоединен токоотвод 2.
Более высокая стабильность и воспроизводимость потенциала в такой конструкции достигается за счет стабилизации потенциалов в системе полимерная мембрана/твердый элемент сравнения/твердый контакт. В предлагаемой конструкции отсутствует граница раздела мембрана/внутренний водный раствор сравнения.
Полимерные мембраны готовят исходя из содержания компонентов: 30% ПВХ -70% жидкий ионит (ЖИ), для чего 0,5 г ПВХ растворяют в 5 мл циклогексанона (ЦГ). Полученный раствор смешивают с 1,16 г ЖИ, таким образом, чтобы после испарения ЦГ получить мембраны, с заданным содержанием хлорида тетраалкиламмония и ионофора.
Пример
Для получения мембраны взяли 0,00166 г тетраалкиламмония и 0,0166 г ионофора, 0,5 г. ПВХ, и 1,1417 г о-НФОЭ. Образовавшуюся смесь растворили в 5 мл ЦГ. Полученный раствор (I) нанесли на торец элемента 5 сравнения, расположенного в корпусе 1 ионоселективного электрода. После испарения ЦГ на поверхности твердой мембраны образовалась полимерная пленка, на которую повторно нанесли раствор (I). В результате на поверхности твердого элемента 5 сравнения получили полимерную мембрану 6, содержащую 1% ионофора и 0,1% хлорида тетраалкиламмония. Полученный, таким образом, ионоселективный электрод готов к использованию.
В таблицах 1 и 2 представлены результаты исследований мембран с различным содержанием активных компонентов, соотношение которых является одним из факторов, определяющих повышенную воспроизводимость мембранного потенциала ионоселективных электродов. Другим фактором является наличие стабильного потенциала на границе полимерная мембрана/ элемент сравнения.