187464. lajstromszámú szabadalom • Mérőkészülék fluidumok elektrokémiai jellemzőinek gyors meghatározására és kijelzésére
1 187.464 2 A találmány tárgya niérőkés/ülék íluidumok elektrokémiai jellemzőinek gyors meghatározására, amely elsősorban meghatározott célfeladatok elvégzésekor alkalmas a drága, bonyolult kezelésű és ennél fogva sok hibalehetőséget tartalmazó elektroanalitikai készülékek megfelelő helyettesítésére. Az elektroanalakitikai gyakorlatban közismert, hogy bármely elemzés végrehajtásához legalább egy elektrokémiai mérőcellára (amely pl. érzékelő és vonatkozási elektródból áll) és legalább egy, a mérőcellához többnyire kábel segítségével kapcsolódó analóg vagy digitális kijelzésű mérőkészülékre van szükség. Az ismert mérések végrehajtásának egyik módja az, hogy a mérőkészüléket különböző kezelőszervek (pl. forgatógombok, potenciométerek) segítségével „illesztik” a mérőcellához. Az „illesztés” művelete során veszik figyelembe a mérőcellák egyedi - egyetlen gyártási sorozaton belül is egymástól eltérő - elektrokémiai viselkedését. Mivel az elektrokémiai mérőcellák válaszfüggvény-karakterisztikája általában egy bizonyos legkisebb mérendő koncentráció-tartományig lineáris (vagy viszonylag egyszerű matematikai transzformációk révén lineárissá tehető), az illesztés két pontra történik: Az első illesztő oldat segitségével az egyenes tengelymetszetének, a másodikkal pedig a meredekségének az információját táplálják be a mérőkészülék elektronikus rendszerébe. A mérések ezután úgy történnek, hogy a mérőcellát - az illesztő oldatok helyett - az elemezni kívánt mintával hozzák kapcsolatba, és a mérőkészülék analóg vagy digitális kijelző rendszeréről analóg kijelzés esetén vizuális interpolálással - leolvassák a mérni kívánt paraméter számszerű értékét. A módszer egyik hátránya az, hogy az illesztés szakértelmet kívánó művelet, végrehajtása csak szakképzett személyre bízható. Ennél komolyabb nehézséget viszont az az elektrokémiában gyakori jelenség okoz, hogy bizonyos alsó koncentrációhatártól kezdődően a mérőcellák válaszfüggvénye nem írható le egyszerű matematikai módszerekkel (a leggyakoribb esetben a válaszfüggvény itt már nem lineáris), ráadásul a szórás is nagymértékben megnövekszik. Híg oldatok elemzése esetén tehát az illesztés módszere egyáltalán nem alkalmazható, ilyen esetekben egy másik mérési eljárásra, az ún. kalibrációs görbe felvételére van szükség. Ennek lényege az, hogy a mérőcellát kapcsolatba hozzák a kérdéses elektrokémiai paraméter ismert értékeivel rendelkező oldatokkal, a mérőkészülékkel pedig megmérik az adott mérőcellában fellépő elektromos mennyiséget, pl. a cella-feszültséget, és ezt grafikusan ábrázolják a szóban forgó paraméter függvényében (kalibrációs görbe). Ezután a mintában is hasonló mérést végeznek, és a kalibrációs görbéről leolvassák a mérni kívánt paraméter számszerű értékét. A módszer nyilvánvaló hátránya, hogy a kalibrációs görbe felrajzolásához több (legalább 8-10) ismert összetételű oldattal történő mérés végíehajtására van szükség, ami igen komoly szakértelmet kíván. (Néhány tized milligramm szilárd anyag többszöri, ugyanakkor igen pontos bemérése a feladat; emellett az elkészített oldatok tárolásának körülményei sem közömbösek: az ilyen híg oldatok adszorpciós, oxidációs stb. jelenségek miatt rendkívül gyorsan változtatják a faktorukat.) Mindezen feltételek maradéktalan teljesítése viszont nyilvánvalóan rendkívül időigényes. Ugyanakkor időveszteséget okoz - különösen a kis koncentrációk tartományában - az elektroanalitikai mérőcella válaszfüggvény-meredekségének rövid és hosszú idejű (az érzékelő elem „öregedésével” összefüggő) változása, ami a kalibrációs görbe ismételt és gyakori felvételét teszi szükségessé. A módszer további hátránya, hogy alkalmazásával a meghatározások - maximális gondosság mellett is - csak rendkívül nagy relatív hibával valósíthatók meg; így a számszerűen kijelzett érték tulajdonképpen hamis információt hordoz. Például kloridszelektiv elektródokkal történő méréseknél kb. 10'5 mol/I koncentrációjú oldatokban végzett cellafesztültség méréseknél a szórás értéke kb. ±5 mV: ami a válaszfüggvény karakterisztikájának a linearitástól való eltérését figyelembevéve ±45%os koncentráció mérési hibát jelent. (Havas J., Kecskés L.: Magyar Kémiai Folyóirat, 83, 538, 1977.) Mindkét ismert eljárás közös hátránya az, hogy a mérni kívánt paraméter számszerű értékét akkor is meg kell határozni, ha az adott mérési feladatnál konkrétan nem erre van szükség. Ismeretes ugyanis, hogy főleg az ipari gyakorlatban elegendő, ha az elemzés csupán arról nyújt - de minél gyorsabban - felvilágosítást, hogy a kérdéses paraméter számszerű értéke egy adott határértéknél kisebb vagy nagyobb; más esetekben viszont elegendő megbizonyosodni arról, hogy a mért érték egy bizonyos tartományon belül, vagy kívül esik. Például a húsiparban excutatív, tehát konzervipari felhasználásra alkalmatlan az a hús, amelynek pH-ja 5,8-néI kisebb, az ennél nagyobb, mért pH-értékek - számszerűségüktől függetlenül - egyértelműen a hús megfelelő minőségére utalnak. Epoxigyanták gyártásánál a nátrium-kloridot, mint mellékterméket el kell távolítani a kész gyantából, a kimosásra vizet használnak. A mosást mindaddig folytatni kell, amíg a mosóié 5-10'5 mol/I koncentrációnál több konyhasót tartalmaz, a gyanta mosását csak ennél kisebb NaCl koncentráció esetén szabad abbahagyni. A siló pH-értéke akkor megfelelő, ha a 2,8-3,8 tartományba esik, ezen a tartományon kívül eső (tehát 2,8-nél bármennyivel kisebb, és 3,8- nél bármennyivel nagyobb) mért pH-érték az anyag nem megfelelő minőségére utal. Közös hátrány az is, hogy a kereskedelmi forgalomban lévő mérőkészülékek többsége - tekintettel arra, hogy ezekhez többféle mérőcella is csatlakoz-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2
