201500. lajstromszámú szabadalom • Elektródaüveg
HU 201500 B A találmány tárgya különféle üvegek, különösen elektródaüvegek összetétele. A fermentálási eljárás különössége abban áll, hogy a végrehajtásához alkalmazott ipari méretű és laboratóriumi berendezések időszakosan rövid ideig tartó, gőzzel és vízzel végzett hőkezelésnek vannak kitéve, amelynek célja a első felületek sterilizációja. A sterilizáció mind gőzzel, mind vízzel végezve a pH értékek mérésére szolgáló elektródáktól hőállóságot és kémiai ellenállóképességet követel. Az a követelmény, hogy a sterilizációt az üvegelektródának ki kell bírnia, valamennyi követelmény közül a legszigorúbb. Ez a követelmény bonyolultabb, mint például az a képesség hogy magas hőmérsékleten tud dolgozni egy elektróda. Ebben az esetben az érzékeny elektróda membránokat kémiailag ellenálló üvegből, általában nagy elektromos ellenállású üvegből állítják elő szobahőmérsékleten. A sterilizálható elektródákat a magas hőmérsékletet bíró elektródáktól eltérően a pH értékek mérésére 20-40 °C közötti hőmérsékleten alkalmazzák, ezeknek azonban mégis ki kell bírniuk időszakosan a gőzzel, illetve legfeljebb 150 °C-os vízzel való kezelést 2 órán keresztül. A gőzzel, illetve vízzel történő kezelésnél magas hőmérsékleten ennyi idő alatt az érzékeny membrán potenciál meghatározó felületének tulajdonságai megváltoznak. Ezáltal az elektróda paraméterei megváltoznak, amennyiben az elfogadható határfelületeket meghaladják. Az ismert üvegféleségekből készített elektródákkal végzett kísérletek azt mutatják, hogy a sterilizáció következménye, hogy a mérendő potenciál érték eltolódik, ezáltal a hitelesítés megváltozik, a meredség csökken, és a H+ funkció határértéke csökken. Ezenkívül ismeretes, hogy a sterilizáció elektródák dinamikus jellemzőit az oldatok savtartalma változásával kapcsolatban megnöveli az elektromos ellenállást is. Az elektróda jellemzőinek változása az ipari körülmények között a mérés pontosságának csökkentéséhez vezet, és az elektródarendszer által mutatott értékek (amely egy mérőelektródából és egy összehaosnlító elektródából áll), a pH értékek korrekcióra szorulnak, amely a termelés automatizálása esetén rendkívül hátrányos. Minden modern elektródaüveg összetételének alapja, hogy ritka földfém-oxidokat és cézium-oxidot tartalmaz. A vizsgálatok azonban azt mutatták, hogy a gőzzel végzett sterilizáció körülményei között az elektródák jellemzőinek instabilitását főleg az okozza, hogy az üvegben olyan komponensek vannak jelen, például a ritkaföldfém-oxidok és a cézium-oxid, amelyek a fizikai-kémiai paraméterekre hatással vannak. A cézium-oxid jelenléte az üveg összetételében csökkenti a kémiai ellenállóképességet, különösen a vízzel szemben mutatott ellenállóképességet, ami az elektromos ellenállást erősen megnöveli. A 614 042 számú szovjet szabadalmi leírásból ismeretes egy olyen elektródaüveg, amelynek az összetétele a következő: SÍO2 50-56,5 tömeg% LÍ2O 10-12 tömeg% La2Ű3 7,5-9,5 tömeg% 1 CS2O 6,5-8,5 tömeg% Nd203 17-19 tömeg%. Az érzékeny elektródamembrán, amely ilyen üvegből készült, 30 gőzsterilizációs cildust bír ki. A ciklusidő a sterilizációs hőmérséklet függvényében változik. 120 °C-nál a ciklus megengedhető időtartama 1 óra, 150 °C-nál pedig 10 perc. A terilizáció drasztikus körülményei között, például amikor egy gőzzel végzett sterilizációs ciŰus időtartama a maximális 150 °C-os hőmérsékletnél 2 órára növekszik, az elektródák jellemzői lényegesen megváltoznak: az elektróda potenciálja, a H+funkció meredeksége megváltozik, ezáltal a pH érték mérésének pontossága csökken, és az elektródákat hitelesítés nélkül már nem lehet felhasználni a pH értékek mérésére. A találmány célja olyan elektródaüveg összetétel kidolgozása, amely lehetővé teszi az elektróda potenciáljának stabilitását, és amelynél megfelelő a H+ funkció meredeksége gőz hatása esetén 150 °C-nál. A kitűzött feladatot olyan elektródaüveggel oldjuk meg, amelynek összetételében SÍO2, LÍO2, La2Ü3, Nd203 mellett Ta2Ű5 is szerepel, és ahol a komponensek egymáshoz viszonyított aránya a következő: SÍO2 50,5-56,8 tömeg% LÍ2O 10,5-11,5 tömeg% La2Ü3 9,3-13,5 tömeg% Nd2Ű3 17,5-19,2 tömeg% Ta20s 3,0-8,6 tömeg%. A találmány szerinti összetételű elektródaüveg biztosítja az elektróda ellenállóképességét gőzzel szemben még 150 °C-náI is, és az elektróda stabilitása és a potenciál reprodukálhatósága a H+ funkció meredekség megtartása mellett megnövekszik. Az elektródaüveg összetételében szereplő ritkaföldfém-oxidokra azért van szükség, hogy az üveg kémiailag ellenálló legyen, elsősorban ellenálló legyen gőzzel és vízzel szemben. Ismeretes, hogyha az üveg összetételében a ritkaföldfém-oxid tartalmat növeljük, akkor az üveg lassabban lúgozódik ki és megy tönkre, az üveg vízzel szembeni ellenállóképessége lényegesen megnövekszik és ez különösen az olyan elektródáknál fontos, amelyek extrém körülméynek között magas hőmérsékleten gőznek vannak kitéve. Ez lényegesen befolyásolja az elektróda jellemzőinek stabilitását. Az elektródák potenciálja változása, amely elektróda különböző lantán-oxid tartalmú üvegből készül, lényegesen csökken a stacionárius értékektől puffer oldatokban, ha a lantán-oxid tartalom növekszik, illetve ha növekszik az összes ritkaföldfém-oxid (a lantán- és neodim-oxid) tartalom. Azoknál az elektródáknál, amelyek összesen több mint 6 mól% ritkaföldfémoxidot tartalmazó üvegből készülnek, a potenciál csak minimálisan tér el a stacioner értéktől, amely a stabilizálás előtt mérhető. Másrészt, ha ezek mennyisége növekszik az elektródaüvegben, akkor az elektromos ellenállás is növekszik, mivel az üveg alkálikomponensek mozgását az oxid, mint modifikátor elnyomja és mindezen okck kökvetkeztében 2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
