Экспериментальная реализация измерительного электрода для определения водородного показателя в сильнокислых средах

Рассмотрены вопросы метрологического обеспечения измерений водородного показателя рН в сильнокислой среде. В рН-зондах медицинских изделий обычно используется сурьмяный электрод, однако сурьма токсична, а сурьмяные электроды характеризуются высокой погрешностью определения рН в сильнокислой области. Поэтому для рН-метрии важно создавать более точные и нетоксичные электроды из коррозионностойкого, дешёвого и токопроводящего материала с быстрым откликом, способного к достижению электрохимического равновесия в сильнокислых средах. Исследована возможность изготовления измерительных электродов из нетоксичного и относительно коррозионностойкого металлического висмута с добавкой графита в качестве модификатора. Подобраны оптимальные соотношения основного вещества электрода (висмута) и модификатора (графита), предложен связующий раствор для повышения степени однородности рабочей поверхности электрода, описана методика изготовления измерительных электродов. Разработана экспериментальная установка для измерений потенциала изготовленных электродов относительно потенциала нормального водородного электрода. В состав установки входит комплекс технических средств, в том числе генератор водорода, водородный электрод, применяемый при стандартных условиях и выполняющий функции анода, а также измерительный электрод, выполняющий функции катода. В качестве измерительного электрода использованы различные электроды, изготовленные в рамках проведения данной работы. Построены электродные функции для сурьмяного и висмутовых электродов разных модификаций. Проведено сравнение результатов измерений потенциала изготовленных висмутовых и сурьмяных электродов, которые используются в качестве рН-зондов в медицинском оборудовании. Приведены результаты исследований влияния модифицирующей добавки на электродный потенциал и коррозионную стойкость измерительных электродов. Предложены пути дальнейших исследований с целью оптимизации состава рабочей поверхности электродов для использования в сильнокислой среде.

1. Яковлев Г. А. Основы зондовой рН-метрии в гастроэнтерологии. Медицина, Москва (2009).

2. Лукушкина Е. Ф., Ларионова Е. Е., Кузьмичёв Ю. Г., Беленцова Л. А. Оценка секреторной функции желудка у детей с иммунопатологическими состояниями. Доктор.Ру, 3(81), 45–47 (2015). https://elibrary.ru/rcltir

3. Рапорт С. И., Лакшин А. А., Ракитин Б. В., Трифонов М. М. рН-метрия пищевода и желудка при заболеваниях верхних отделов пищеварительного тракта. Медпрактика, Москва (2005).

4. Лея Ю. Я. рН-метрия желудка. Медицина, Ленинград (1987).

5. Яковлев Г. А. рН-зонд: пат. RU 2115444 C1. Изобретения. (Заявки и патенты), № 19 (1998).

6. Панцырев Ю. М., Чернякевич С. А., Бабкова И. В. рН-метрия верхних отделов пищеварительного тракта в хирургической клинике. Пособие для врачей. Российский Государственный Медицинский университет, Москва (1999).

7. Исакова Д., Нармаева Г. З., Аронбаев С. Д., Аронбаев Д. М. Электродные материалы в современном электроанализе. Universum: химия и биология: электронный научный журнал, (8(62)) (2019). https://7universum.com/ru/nature/archive/item/7659

8. Manj akkala L., Szwagierczakb D., Dahiya R. Metal oxides based electrochemical pH sensors: Current progress and future perspectives. Progress in Materials Science, 109, 100635 (2020). https://doi.org/10.1016/j.pmatsci.2019.100635

9. Pour baicks M. Atlas of Electrochemical Equilibria in Aqueous Solutions. NACE International Cebelcor (1974).

10. Быков А. Н., Локштанова О. Г. Использование рутениевого гальванопокрытия в производстве герконов. Особенности технологии. Сборник трудов первой международной научно-практической конференции «Магнитоуправляемые контакты (герконы) и изделия на их основе», Рязань, Россия, 11–14 октября 2005.

11. Шишкина Л. В., Локштанова О. Г., Карабанов С. М. Электролитические покрытия, используемые в магнитоуправляемых контактах (герконах). Сборник трудов первой международной научно-практической конференции «Магнитоуправляемые контакты (герконы) и изделия на их основе», Рязань, Россия, 11–14 октября 2005.

12. Прокунин С. В., Веньгина Д. А., Добровольский В. И., Щипунов А. Н. Пути уменьшения суммарной стандартной неопределенности измерений рН на государственном первичном эталоне. Альманах современной метрологии, 2(38), 78–88 (2024). https://elibrary.ru/iywpnm