[发明专利]库仑滴定单元

说明书

一种库仑滴定单元和具有该库仑滴定单元的测量设备，具有：具有第一电极(205，801，7，407，507，607，907)的第一电化学半电池；包括第二电化学半电池的第二壳体(1，401，501，601，801，901)，第二电化学半电池具有第二电极(3，403，503，603，803，903)和电解质(2，302，402，502，602，802，902)，第二电极(3，403，503，603，803，903)浸入电解质(2，302，402，502，602，802，902)中；具有至少一种第一和第二氧化还原伙伴的氧化还原系统；位于第一电化学半电池和第二电化学半电池之间的至少一个膜片(4，604，804)；以及电路(11，411，511)，第一电化学半电池和第二电化学半电池连入该电路(11，411，511)；其中，在操作过程中，至少所述膜片(4，604，804)和第一电极(7，407，507，607，907)与样品(14)接触；其特征在于，所述第二壳体(1，401，501，601，801，901)被封闭，以使得只能通过所述膜片(4，604，804)交换电荷和材料；所述电解质(2，302，402，502，602，802，902)是固体的或固化的并含有第一氧化还原伙伴；并且，所述氧化还原系统的所述第一和第二氧化还原伙伴选取成在操作过程中能够基本上抑制在所述第二电极处生成气体。

技术领域

本发明涉及一种用于执行库仑滴定的库仑滴定单元以及一种具有这种库仑滴定单元的测量设备。

背景技术

体积滴定是一种在许多工业实验中用于定量确定流体样品中的物质或分析物的量的常规方法。对此，传统方法是将滴定试剂从滴定管添加至样品，然后搅拌样品，并且利用合适的传感器来监测例如样品的pH值或导电率的变化。样品中的分析物的未知的浓度或量可以借助于达到滴定的终点或平衡点时所消耗的滴定试剂的体积和滴定试剂的滴度并且根据发生的反应的化学计量来确定。术语“滴度”用来描述被滴定的或被测量的溶液的实际浓度与目标浓度的商。由此，滴度是表征当量溶液的因子。

目前，自动滴定装置替代手工操作式滴定管而被使用；自动滴定装置还被称为滴定仪。滴定仪包括至少一个自动计量元件、至少一个合适的传感器、控制单元以及显示单元，通过至少一个自动计量元件将滴定试剂以预设的增量或动态地添加至样品。此外，一般而言，滴定仪中的滴定试剂也是流体并且需要定期检查滴定试剂的滴度和/或需要制备新鲜的滴定试剂以避免老化和/或污染带来的改变，这是因为这些因素会导致测量误差。

除了体积滴定之外，库仑滴定或库仑法也被知晓可以用于定量确定氧化性或还原性的化合物的量或浓度。库仑滴定单元包括两个电化学半电池，其中，一个电化学半电池用作工作电极而另一个电化学半电池用作位于电解质中的对电极。在库仑法中，在滴定过程中在工作电极处电化学地产生滴定剂并且确定在工作电极处所产生的电荷。逆向的电化学过程在对电极处发生，其中，位于对电极的电化学半电池中的电解质在滴定过程中由于对电极处所包含的物质的氧化或还原而被消耗。库仑滴定单元的两个电化学半电池可以通过膜片彼此隔开，所述膜片允许两个电化学半电池之间依据工作电极的类型和极性而进行电荷和材料的传输；通过膜片的交换可以单向或双向地进行。

根据库仑滴定单元的构造，可以执行例如酸性或碱性滴定，并且库仑滴定单元可以构造成碱生成器或酸生成器，由此，碱生成器产生用于酸性滴定的氢氧根离子(OH^-)并且酸产生器产生用于碱性滴定的水合氢离子(H₃O⁺)。

例如文献WO2009/076144A1公开了一种库仑滴定单元，该库仑滴定单元具有铂工作电极、铂对电极以及作为膜片的多层式离子交换膜。当采用合适的电解质和合适的离子交换膜时，库仑滴定单元可以根据电极的极性而用于酸性滴定或用于碱性滴定。例如，对于酸性滴定，可以使用氢氧化钠水溶液(NaOH)以及阳离子交换膜。

此外，对于库仑滴定，还可能现场生成其它物质，这些其它物质然后会与样品中的分析物反应。如果样品含有碘化物，则碘化物可以在工作电极处被还原成碘，并且然后可以确定样品中的例如二氧化硫(SO₂)。