176602. lajstromszámú szabadalom • Eljárás szelektív, ion-érzékeny elektród és eljárás annak előállítására
3 176602 4 (pl. telített kálóméi) vonatkozási elektróddal mérőcellává kapcsolják össze. E típushoz tartozó ismert — kereskedelmi forgalomban is megjelenő — szelektív ion-érzékeny elektródok pl. Philips gyártmányú elektródok, kezelésé nehézkes. A vékony porózus műanyag membránok igen sérülékenyek, törékenyek és az elektródtestben történő elhelyezésük rendkívül nagy gondosságot igényel. Mivel ezt a műveletet a felhasználónak kell végrehajtani, az elektród sikeres alkalmazhatósága a kezelő személy körültekintő magatartásától függ. Tekintettel arra, hogy ugyancsak a felhasználó feladata a hordozó membránnak az általában igen drága aktív anyag oldatával történő impregnálása is, a gyakorlatlanság folytán óhatatlanul fellépő oldatveszteség jelentős veszteséget okoz. Az e típushoz tartozó elektródok további fogyatékossága, hogy sikeres összeszerelés esetén is mindössze 1-2 hétig üzemképesek; ugyanis az aktív anyagot tartalmazó oldatnak a membrán fázisból történő kivándorlása következtében megváltozik az impregnált membránok permeabilitása, szilárdsága, teljes struktúrája, továbbá az elektród aszimmetria potenciálja, ezenkívül felületi diffúziós potenciálok lépnek fel. A második eljárás szerint készült ún. heterogén elektródok esetében szilárd halmazállapotú aktív anyag porát megfelelő műanyag krémmel vagy monomerrel (pl. polivinil-kloriddal vagy polisziloxánnal) pasztává keverik. A pasztát membránná keményítik. Ezt követően — a membrán érzékelő elem felhasználásával — az elektród előállítása hasonló az első eljárásban leírtakhoz. Az ismert heterogén membránokat tartalmazó elektródok — ilyent ismertet a 152 106 sz. magyar szabadalmi leírás — sem elégítik ki maradéktalanul a velük szemben támasztott követelményeket. Mivel az őrleményt mechanikus úton diszpergálják a membrán anyagában, nincs biztosítva az aktív anyag tökéletesen homogén eloszlása, ami a fellépő potenciál bizonytalanságát, és a belső ellenállás előnytelen megnövekedését eredményezi. A membránok ugyancsak sérülékenyek, és deformációra hajlamosak. A műanyag hordozó elkerülhetetlen öregedési jelenségei miatt a membránok zsugorodnak, a műanyag elektródtest és a membrán érintkezési felülete mentén rések, vékony repedések keletkeznek. Ezek a jelenségek az elektródok „emlékezését” eredményezik: az analizált minta ionjai bediffundálnak a csatornákba, és a soron következő minta koncentrációját megváltoztatják. Ez különösen a kis térfogatú minták elemzésénél okoz jelentős hibát, annál is inkább, mert nemcsak a kapott mérési adat válik valótlanná, hanem — a transzport folyamatok miatt — jelentősen megnövekedik az egyensúlyi potenciál eléréséhez szükséges ún. válaszidő. Az így elkészített membránok külső (a mérendő oldattal érintkező) felületén — a komplex vegyületek formájában történő kioldódás miatt — nincs biztosítva az aktív anyag felületi koncentrációjának időbe» állandósága. Mivel a membránon belül szilárd halmazállapotban, következésképpen immobilizáltan van jelen az aktív anyag, a membrán felületén kioldott aktív anyag utánpótlása nincs biztosítva. A fokozatosan elszegényedő membrán rövid idő — néhány hét — alatt elveszíti mérőképességét. A heterogén membránnal rendelkező elektródok drágák, mivel az értékes aktív anyagot nagy koncentrációban kell alkalmazni ahhoz, hogy a membránban a füzérvezetés és így a membrán funkcióképessége biztosítva legyen. A találmányunk szerinti ipari szelektív, ionérzékeny elektród érzékelő membránja a membrán fázis térhálójában molekuláris eloszlású szerves aktív anyag tartalmú oldatot, továbbá a membrán rugalmas fázisába ágyazott, azt formatartóvá merevítő, aktív anyag tartalmú oldattal átitatott porózus szerkezetű diszperz vagy difform rendszert — mint hordozó fázist — tartalmaz. A találmányunk szerinti szelektív ion-érzékeny elektródok az ismert elektródok felsorolt hiányosságait teljes egészében kiküszöbölik és új műszaki előnyökkel is rendelkeznek. A találmányunk szerinti szelektív ion-érzékeny elektródok műszaki előnyeit a következőkben foglalhatjuk össze: a) A mebránokban elhelyezett, inert, porózus szerkezetű diszperz vagy difform rendszerű váz nagyfokú mechanikai szilárdságot és aktív anyag tároló kapacitást biztosít, továbbá a merevítő váz megakadályozza a membrán anyagának zsugorodását és így az aktív anyag oldatának a membránfázistól történő kivándorlását. Ennek következtében jelentősen megnő az elektródok élettartama. A felsorolt előnyök különösen azért jelentősek, mert ipari alkalmazások megvalósítását teszik lehetővé. b) Mivel a membránok az aktív anyag oldatát a membránfázis térhálójában molekuláris eloszlásban tartalmazzák, biztosítva van a membránon belüli (és a felületi) koncentráció tökéletes homogenitása, tehát a mérések folyamán nem változik az elektród normálpotenciálja és megnő az elektród vezetőképessége; továbbá megnő az érzékelő aktiv felülete, ami a dinamikus egyensúlyi állapot reprodukálható kialakításának kedvez és rövid válaszidőt eredményez. c) Az aktív anyag oldatának a membrán hálóstruktúrája molekuláris méretű részeiben biztosított szabad mozgása elősegíti az elszegényedő felület aktív anyaggal történő utánpótlását; tehát nem változik az aszimmetria potenciál értéke, nem lép fel felületi diffúziós potenciál és nagymértékben megnő az elektródok üzemperiódusra vonatkozó élettartama. d) A membránok célszerű szerkezeti kiképzése következtében felhasználás előtt hosszú ideig (10... 12 hónapig) károsodás nélkül tárolhatók. e) A felhasználó mérőkész érzékelő membránt, elektródot kap képhez, így elmarad az aktiválás, impregnálás szakértelmet igénylő műveleje, következésképpen a drága aktív anÿàgbôTsemmi sem veszik él. Az érzékelő membrán és az elektród előállítása 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
