199996. lajstromszámú szabadalom • Ionszelektív elektród és eljárás annak előállítására
1 HU 199996 B 2 A találmány homogén eloszlású hidrofób folyadékot tartalmazó érzékelóelemmel kiképzett ionszelektiv elektród és eljárás annak előállítására. A 80-as évek elektroanalitikai módszerei közül legelterjedtebb a közvetlen potenciometriás mérési eljárás. Ennek lényege, hogy a mérendő mintában ionszelektiv elektródot helyeznek el és az eletródon fellépő, vonatkozási elektródhoz viszonyított potenciál nagyságából határozzák meg a minta keresett ionkoncentrációját. Az ionszelektiv elektródok érzékelőelemének aktív anyaga lehet vízben rosszul oldódó só, ún. csapadék, ioncserélő anyag, vagy komplex-vegyület. A napjainkban forgalomba hozott csapadék-érzékelöelemmel hideg eljárással kiképzett, homogén elektródokat úgy állítják elő, hogy a csapadékot, pl. ezüst-kloridot, vagy csapadékok keverékét pl. 99 tömegrész ezüst-klorid és 1 tömegrész ezüst-szulfid keverékét membránná préselik, majd ezt, mint érzékelőelemet a cső végére ragasztják, a csőbe elektrolit-oldatot öntenek, ebbe potenciálelvezetőt, pl. másodfajtájú elektródot helyeznek el. Ismeretesek olyan megoldások is, hogy az érzékelőelemmel közvetlenül hozzák kapcsolatba a potenciálelvezetót. A homogén ionszelektiv elektródokra és előállításukra vonatkozó ismert szabadalmi leírások közül az alábbiakra hivatkozunk: GB (angol) szabadalom N° 143 144, 1971; HU (magyar) szabadalom N° 170 326, 1976; N° 174 627, 1977. Az ismert, préseléssel (hideg eljárással) kialakított ionszelektiv elektródok, illetve érzékelőelemeik, valamint előállításukra kidolgozott technológiák nem elégítik ki maradéktalanul a velük szemben támasztott követelményeket. Az egyik hátrányuk, hogy a préseléssel kialakított érzékelőelemek tömörsége az esetek nagy részében - 10-60%-ában - nem tehető teljessé, igy fajsúlyúk nem éri el a csapadékra jellemző elméleti értéket. A nem teljesen tömör érzékelóelemmel kiképzett ionszelektiv elektródok esetében a raintaoldattal történő érintkezés során hátrányos jelenségek mutatkoznak. Az egyik az ún. felületi diffúziós potenciál, melyet a nem teljesen tömör felület réseibe bediffundáló oldat hoz létre. A felületi diffúziós potenciál zavaró jel, megváltoztatja a mérőjel nagyságát, az elektród érzékenységét és szelektivitását is. A másik hátrányos sajátság, hogy áz érzékelóelem réseibe benyomult oldat növeli az elektródok ún. emlékezés jelenségeit. Ez alatt azt értjük, hogy a mérendő oldatminták cseréje során az egyik oldatból a érzékelő elem réseiben, pórusaiban visszamaradt oldatrészlet a másik oldatot szennyezi és emiatt hibás eredményt kapunk. Az emlékezési jelenségek fellépése esetén jelentősen megnő az elektródok válaszideje, amely az irrevizibilis diffúzió eredménye. Az érzékelóelem leirt hátrányos sajátságaira csak a teljesen kész ionszelektiv elektród minőségi ellenőrzése, bemérése során derül fény. Az elmondottakból kitűnik, hogy az elektródok ismert technológiákkal történő előállítása - a viszonylag sok (60%-ig is terjedhető) selejt következtében - jelentős költségnövekedést eredményez. Az elektródok további hátrányos sajátsága, hogy az idő folyamán csökken érzékenységük és élettartamuk lényegesen rövidebb (1-2 év), mint elméletileg várható volna. Ennek legfőbb oka, hogy az elektródok érzékelőjét képező csapadékok pl. ezüst-halogenidek a fény hatására bomlanak. A bomlástermékek egy része illékony, amely elhagyja a szilárd fázist, űrt, hibahelyet hagyva maga után. A hibahelyre behatolnak a mérendő oldat ionjai és hidrátburkukat kialakítva feszítő hatást fejtenek ki, amely a rés nagyságát növeli, utat készítve elő további ionok benyomulásának. Mivel az ionok behatolása a felülettől a szilárd fázis belseje felé irányul, idővel nemcsak a már említett felületi diffúziós potenciál lép fel, hanem végül az egész szilárd fázison keresztül kialakul az iontranszport. E jelenségek együttesen az elektród érzékenységét csökkentik és mivel adott értéknél kisebb érzékenységű elektród a gyakorlati feladatok ellátására nem alkalmas, azt mondhatjuk, hogy az elektród élettartamának vége van. Találmányunkkal az elektródok és előállítás-technológiájuk fenti ismertetett fogyatékosságait küszöböljük ki. A találmányi felismerés lényege az, hogy az elektródok érzékelóelemének eredeti és az idő függvényében kialakuló, nem teljesen tömör szerkezetéből következő hátrányos sajátságait (felületi diffúzió, csökkent érzékenység és élettartam) megszüntethetjük, ha az érzékelőelemet az előállítás során úgy alakítjuk ki, hogy az hidrofób sajátságú folyadékot, előnyösen szilikonolajat tartalmazzon, homogén eloszlásban. A hidrofób folyadék egyrészt térkitöltő, másrészt víztaszító sajátságánál fogva eredményezi a kívánt hatást. Meglepő új hatásként jelentkezik a csapadékpor préselhetóségének jelentős javulása, amelyet az adalékanyaggal bevont felületek egymáson történő könnyebb elcsúszása eredményez. Ezek következményeként további előny, hogy a találmány szerinti elektródok előállítása során jelentősen (néhány százalékra) csökken a minőségileg kifogásolható, selejtes elektródok száma. A találmány tárgya ionszelektiv elektród, amely vízben rosszul oldódó sóból, ún. csapadékból, vagy csapadékkeverékból felépített, 0,01...5 tömegszázalék hidrofób anyagot, előnyösen szilikonolajat tartalmazó szilárd érzékelóelemból, ezt oly módon magéba foglaló üreges elektródtestböl áll, hogy az érzékelóelem egyik felületi részlete mintával; a másik, mintától az elektródtesttel elszige-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
