Бага нэвтрүүлэх чанартай микропорлог керамик электрод шургуу

Бага нэвтрэлттэй байдлын үндсэн утга болон давуу тал

1. Микротоорцог керамиксийн бага нэвтрэх чадварын агуулга ба физик механизм

"Бага нэвтрэх чадвар" гэдэг нь энд нарийн тодорхойлолттой: ионы цахилгаан хэлхээний дамжуулалтыг хадгалахын тулд жижиг, хяналттай цахилгаан холболтуудыг зөвшөөрдөг, гэхдээ электродын дүүргэгч шингэн (ихэвчлэн ханасан KCl-ийн уусмал) ба гадаад туршилтын уусмалын хооронд хурдан, их урсгал бүхий хоёр чиглэлд диффузи ба конвекцийг ихэд саатуулдаг микротоорцог керамик мембраныг хэлнэ.

Энэ шинж чанарыг хэрэгжүүлэх нь микропорлог шаван материалуудын нарийн физик бүтцэд үндэслэнэ. Шаван материалыг (алюмин, цирконий гэх мэт) тусгай найрлагаар өндөр температурт спеклэх замаар нанометр эсвэл дэд микрон түвшинд холбогдсон олон тооны цоорхойтой хатуу, бат бөх, нүхтэй бүтцийг үүсгэдэг. Эдгээр цоорхойнууд электрохимийн "шингэн харилцах талбай"-г бүрдүүлдэг.

• *Ион проводимж: Эдгээр жижиг цоорхойн хоолойнууд электролитээр дүүрсэн байдаг бөгөөд жижиг "давсны арлууд"-ыг үүсгэдэг. Шингэний ионууд эдгээр хоолойгоор нүүж чаддаг тул хэмжилтийн хэлхээний бүтэн байдлыг хангаж, тогтвортой электрохимийн потенциал бий болгодог.
• *Шингэний саад: Маш жижиг нүхтэй байдлаас шалтгаалан шингэний механикийн зарчим ёсоор ийм нарийн хоолойд уусмалууд нь их хэмжээний капилляр эсэргүүцэл, шингэний вискозитэттэй тулгардаг. Энэ нь концентрацийн зөрүү (нэвтрэлт), статик даралтын зөрүү эсвэл температурын хэлбэлзэлээс үүдэлтэй уусмалын нийт урсгалыг (конвекц) үр дүнтэй дарангуйлдаг. Материалын зөөлтийн гол арга бол удаан ионийн диффузи байдаг.

Богиноор хэлбэл, микропорлог шаван мембран нь "ион шихээ" ба "урсгал хязгаарлагч"-ийн үүрэг гүйцэтгэж, "цахилгаан дохио дамжуулах" ба "уусмалын солилцоог саатуулах" хооронд нарийн тэнцвэрийг физикийн хувьд хангаж өгдөг.

2、 Бага нэвчимтгий байдлаас үүдэлтэй үндсэн давуу тал

• 1. Гайхалтай урт хугацааны тогтвортой байдал ба маш урт нас: Энэ нь бага нэвчимтгийн чухал давуу тал юм. Бетон, хөрс, газрын доорх ус эсвэл үйлдвэрийн бохир ус зэрэг нарийн орчинд ионууд (жишээ нь Cl⁻, SO₄²⁻) эсвэл химийн бодисуудын өндөр агууламж байдаг. Хэрэв шингэний захын давхаргын нэвчимтгий байдал их байвал (жишээ нь нүхтэй керамик эсвэл шилэн ширхэг ашиглахад) электродын доторх KCl хурдан алдагдах бөгөөд гадны хортой бүрэлдэхүүн хэсгүүд урвуу нэвтрэх замаар доторх Ag/AgCl ширхэг болон электролитыг бохирдуулж, туслах потенциалын эргэхгүй хазайлтыг үүсгэж, электрод хурдан гэмтдэг. Микрон хэмжээний нүхтэй керамикийн бага нэвчимтгий чанар нь хортой бодисын солилцооны процессийг хязгаартай хүртэл удаашруулдаг бөгөөд электродын тогтвортой ажиллах хугацааг хоногоос долоо хоног хүртэл нь сар, жил эсвэл мөн ч хувь хүртэл сунгадаг тул солих боломжгүй орчин үеийн байршуулалт эсвэл онлайн хяналтын нөхцөлд онцгой тохиромжтой болгодог.
• 2. Онцгой бохирдлын эсрэг, саатлын эсрэг чадвар: Уураг, тос, коллоид болон хатамхай бөгтөрмөл агуулсан уусмалд хэмжилт хийх үед илүү их нүхтэй шавар материал дээр суурилсан шингэн холбоос нь ихэвчлэн эдгээр бодисуудаас бохирдох, саатаж зам хатах явцад шингэний зангилааны эсэргүүцэл эрс ихсэж, шингэний потенциал маш тогтворгүй болох ба хэмжилтийн дохионы хазайлт эсвэл бүрэн гэмтэл үүсгэдэг. Микрон хэмжээний нүхтэй шавар материалын нано хэмжээний нүхнүүд эдгээр том молекул, бөгтөрмөлүүдийн орж эзлэхийг үр дүнтэйгээр физик хяналтаар таслан, баталгаат шүүлтүүр шиг шингэний холбоосны урт хугацааны цэвэрлэгээ, функциональ тогтвортой байдлыг хангана.
• 3. Тогтвортой шингэн зангилааны потенциал нь сайн дахин үзүүлэлттэй: Шингэн зангилааны потенциал нь тусгайлан тодорхойлогч электродын өөрсдийн алдааны үндсэн эх үүсвэр юм. Ионийн ялгаатай нүүлт шилжилтийн хурдны улмаас бүрэлдэхүүн хэсгээрээ ялгаатай хоёр шингэн шүргэлцэх үед потенциалын зөрүү үүсдэг. Микроноосож болох керамикийн бага нэвтрэх чадвар нь ион солилцох явцыг маш удаан, хяналттай болгох бөгөөд энэ нь цаг хугацааны өөрчлөлт багатай, тогтвортой шингэн заагийн потенциал үүсэхэд тусалж, ингэснээр потенциалын хэмжилтийн нарийвчлал, харьцуулах чадварыг үндсээс нь сайжруулдаг.

3. Хэрэглээ ба шаардлагатай хямдрал

Дээрх давуу талуудын улмаас микропорлог шамотон тугалган электродууд нь иргэний байгууламж (бетон, гангийн коррозийн хяналт), газрын судлал, орчны шинжлэх ухаан (усны чанарыг хугацаатай хянах), хүнс, биотехнологийн салбарт зэрэгт мэдээлэл болох pH/потенциалыг хэмжихэд илүүддэг болсон.

Гэхдээ технологи бүр өөрийн давуу, дутагдалтай талтай. Бага нэвтрэмтгий чанар нь их л ойролцоох шингэний заагийн эсэргүүцэл гэсэн техникийн асуудлыг дотроосоо авч ирдэг. Нарийн нүхсүүд нь ионуудын зөөлөн шилжих замыг саатуулдаг бөгөөд керамик мембраны өөрийн эсэргүүцлийг их (ихэвчлэн арван мянгаас зуун мянган ом хүртэл) болгодог. Иймд ингэсэн электрод ашиглах үед маш өндөр оролтын эсэргүүцэлтэй (ихэвчлэн >10¹² Ω шаардлагатай) электрохимийн станц эсвэл өндөр эсэргүүцэлтэй потенциометр ашиглах шаардлагатай. Үгүй бол сигнал хэт их сулрах, нарийвчлал муу гарах, удаан хариу өгөх эсвэл тусгай тохиолдолд өгөгдөл бүрэн алдагдах магадлалтай.

Нэгтгэн дүгнэвэл, микротоорцогт цахилгаан харьцааны электродуудын бага нэвтрэх чадвар гэдэг зүгээр «нэвтрэхгүй» байдал биш, харин нарийвчлан удирдлагатай «хязгаарлагдмал нэвтрэх чадвар» юм. Өөрсдийн онцгой бүтцээ ашиглан тэд зарим цахилгаан дамжуулалтыг оронд нь урт хугацааны тогтвортой байдал, саатлын эсэргүүцэх чадвар болон хэмжилтийн нарийвчлалыг хангаж, хүнд нөхцөлд цахилгаан химийн хяналтыг найдвартай хийх техникийн баталгааг болгон өгдөг.



Техникийн параметрийн хүснэгт