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Chemistry

Dinamica elettrochimica Misura di cloruro di ioni

Published: February 5, 2016 doi: 10.3791/53312
Automatic Translation
1, 1, 1, 1
1BIOS-Lab on a chip group, MESA+ Institute of Nanotechnology, MIRA Biomedical Technology and Technical Medicine, University of Twente

Introduction

è presentato un sensore ione cloruro basato sulla misura del tempo di transizione di un elettrodo Ag / AgCl. Lo scopo è quello di evitare le derive inerenti durante il monitoraggio continuo a lungo termine degli ioni cloruro nel elettrolita. misura Chronopotentiometric, che è un metodo di misurazione dinamica, di un elettrodo Ag / AgCl viene utilizzato per questo scopo. Qui un tasso di variazione del potenziale di un elettrodo Ag / AgCl è misurato durante uno stimolo (impulso galvanostatico). Il vantaggio di questo approccio è dimostrato eludendo l'elettrodo di riferimento liquido-giunzione e invece utilizzando qualsiasi filo metallico come elettrodo pseudo-riferimento, permettendo quindi la rilevazione di Cl ioni di concentrazione per lungo termine (anni) e in applicazioni situ, quali misura all'interno di strutture in calcestruzzo.

Gli ioni cloruro in strutture in calcestruzzo è una delle principali cause di degrado 1,2. Avvia corrosione puntiforme in acciaio di rinforzo di unrisultati ND nel fallimento finale della struttura 3. Pertanto, misurare ioni Cl in calcestruzzo è inevitabile prevedere il ciclo di vita di servizio e di manutenzione di una struttura di 4,5. Differenti principi di rilevamento sono stati segnalati per la misura ione cloruro nel calcestruzzo come elettrochimica 6,7, 8,9 ottica ed elettromagnetica 10,11. Tuttavia, i metodi ottici ed elettromagnetici hanno messe a punto ingombranti, sono difficili da integrare come sistema stand-alone e avere problemi con selettività 12. In tecnica elettrochimica, misurare il potenziale di un elettrodo Ag / AgCl è lo stato 6,7,13 approccio art. Nonostante i risultati promettenti, questo approccio è limitata alla misura la produzione su scala dal momento che le derive a potenziale di riferimento e di diffusione risultati potenziali goccia a dati imperfetti 14,15. Un approccio tempo di transizione basato sulla misura elettrochimica dinamica (DEM) potrebbe alleviare il problema a causa di potenzialedrift 16.

Nel DEM, la risposta di un sistema ad uno stimolo applicato è misurata 17-19. L'esempio di un tale sistema è cronopotenziometria. Qui un impulso di corrente applicata viene usato come stimolo riducono ioni vicino alla superficie dell'elettrodo e la risposta corrispondente potenziale viene misurato. Una corrente anodica ad un elettrodo Ag / AgCl inizio a una reazione faradica (Ag + Cl Figura 1 AgCl + E) con un conseguente impoverimento di ioni Cl vicino alla superficie dell'elettrodo. Il cambiamento potenziale è una funzione della corrente applicata e la concentrazione degli ioni (selettivo) in 12,20 elettrolita. Il momento questi ioni impoveriscono completamente vicino all'elettrodo superficie il tasso di variazione di potenziali aumenti rapidamente, fornendo un punto di inflessione 21. Il punto di flesso della curva di risposta potenziale-time (chronopotentiogram) mostra il tempo di transizione e può essere determinata dalmassimo della derivata prima della potenziale risposta 22. Il tempo di transizione è una caratteristica della concentrazione di ioni. Questo approccio è stato utilizzato per determinare la concentrazione di ioni diversi 17 e il pH di elettroliti 23,24. In caso di un elettrodo Ag / AgCl come elettrodo di lavoro (a cui viene applicata corrente) gli ioni dannosi per l'saranno ioni cloruro 17. Quindi misurare il suo tempo di transizione determinerà la sua concentrazione.

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Protocol

1. Chip Fabrication

Nota: Il chip è costituito da un elettrodo Ag / AgCl lavoro (WE), un elettrodo pseudo-riferimento Ag / AgCl (pseudo-RE) e un contro-elettrodo di platino su un chip di vetro. Il metallo d'argento viene depositato su un chip di vetro, con camera bianca standard di processi 16. Viene poi clorurato in 0.1 M FeCl 3 soluzione per 30 secondi per formare uno strato di AgCl sulla superficie. L'Ag / AgCl WE (area = 9,812 millimetri 2) si trova al centro, circondato dal Ag / AgCl pseudo-RE come mostrato in Figura 1.

  1. Depositare il metallo argento su vetro per formare un elettrodo di argento planare. Il passo-passo fabbricazione di chip in una camera sterile è data come segue:
    1. Litografia
      1. Per la pulizia di wafer, immergere il wafer di vetro prima in conc. HNO 3 bagno per rimuovere la contaminazione organica e poi in 1 M KOH per pulire la superficie.
      2. Applicare una foto resist positivo (200 nm di spessore) allawafer spin coating e precottura il resistere a 95 ° C per 15 min.
      3. Esporre il wafer alla luce UV per 5 sec attraverso una maschera di vetro.
      4. Sviluppare il photoresist nella soluzione di sviluppo. Ciò esporre l'area di vetro dove saranno depositati elettrodi e l'area rimanente sarà coperto dal impressionate resistere.
    2. vetro Acquaforte
      1. Immergere il wafer di vetro sviluppato nel bagno KOH per incidere la superficie esposta del vetro.
    3. Metallo Deposizione (sputtering)
      1. Deposito argento metallico sulla superficie vetrata esposta.
        1. Primo deposito uno strato 20 nm di titanio (Ti) (da sputtering) come strato di adesione per il vetro.
        2. Poi depositare strato 70 nm di palladio (Pd) (da sputtering) come barriera di diffusione fra l'argento e Ti.
        3. Infine depositare 500 nm di metallo argentato. Questo è lo spessore del metallo depositato. L'area dell'elettrodo di lavoro è di 4 mm 2.
        4. Rimuovere la Remaining resistere dal processo di lift-off in un bagno di acetone.
      2. Tagliare il wafer nella dimensione singolo chip. Il chip è ora pronto per essere clorurato per formare un elettrodo su chip Ag / AgCl.
  2. Posizionare il chip in un gettone Politetrafluoroetilene progettato internamente, come mostrato in Figura 1. Il titolare fornisce facili collegamenti elettrici con push-pins (o perni a molla) e contiene una cella elettrochimica.
  3. Chloridize l'elettrodo d'argento per formare un elettrodo Ag / AgCl sul chip. Per questo, versare 0,1 M FeCl 3 soluzione nella cella per 30 sec. o fino a quando il colore d'argento dell'elettrodo diventa grigio scuro. l'immersione più lunga non è critica, mentre più breve tempo di immersione può portare a nessuna deposizione di Ag / AgCl.
  4. Risciacquare il chip con acqua deionizzata per pulire il restante FeCl 3 Chip .Il è ora pronto per essere utilizzato per la misurazione chronopotentiometric.

2. Preparazione elettroliti

Nota: Gli elettroliti sono stati preparati con diverse concentrazioni di cloruro di potassio in 0,5 M KNO 3.

  1. Preparare 50 ml di soluzione elettrolitica 50 magazzino mM KCl (0,186 g di KCl in 50 ml di soluzione).
  2. Nella stessa soluzione aggiungere 2,52 g di KNO 3 per formare un 0,5 M KNO 3 sfondo elettrolita.
  3. Mantenere la concentrazione di cloruro di partenza a zero e KNO 3 a 0,5 M. In altre parole aggiungere 2,52 g di KNO 3 in 50 ml di acqua deionizzata.
  4. Aggiungere 50 mM KCl per aumentare la concentrazione di ione cloruro (da 1 a 6 mm) dell'elettrolita, sistematicamente, come illustrato nei seguenti passaggi.
    1. Aggiungere 100 ml di 50 mM KCl in un 4,9 ml di 0,5 M KNO 3 per ottenere 1 mm [CL].
    2. Aggiungere 104 microlitri della soluzione 50 mM KCl nella soluzione di passo 2.4.1 per ottenere 2 mM [Cl].
    3. Aggiungere 108.41 microlitri della soluzione 50 mM KCl nella soluzione di passo 2.4.2 per ottenere 3 mm [CL].
    4. Aggiungere 113.19 ml di soluzione di 50 mM KCl nella soluzione del passo 2.4.3 per ottenere 4 mm [CL].
    5. Aggiungere 118,2 ml di soluzione di 50 mM KCl nella soluzione del passo 2.4.4 per ottenere 5 mm [CL].
    6. Aggiungere 123,3 ml di soluzione di 50 mM KCl nella soluzione del passo 2.4.5 per ottenere 6 mm [CL].

3. apparato sperimentale

Nota: Le misurazioni sono state eseguite utilizzando un potenziostato (Biologic Science Instruments, Francia).

  1. Posizionare il chip nel supporto di chip e collegare il terminale corrispondente del potenziostato.
  2. Collegare il terminale elettrodo di lavoro del potenziostato all'elettrodo Ag / AgCl.
  3. Collegare il terminale elettrodo di riferimento del potenziostato ad un altro elettrodo Ag / AgCl.
  4. Collegare il terminale contatore elettrodo del potenziostato per l'elettrodo di platino.
  5. Posizionare il compconfigurazione esperimento Lete in una gabbia di Faraday per evitare il rumore ambientale.

4. impostazioni operative dello strumento

Nota: I parametri operativi della cella elettrochimica sono controllate tramite l'interfaccia utente del potenziostato. La risposta potenziale del Ag / AgCl WE durante un impulso di corrente applicata viene misurata per diverse concentrazioni di ione cloruro.

  1. Nel programma potenziostato, aprire la tecnica cronopotenziometria e impostare i parametri operativi.
    1. Impostare il seguente parametro in base alle esigenze:
      1. Corrente (I s)
      2. Tempo di corrente applicata (t s)
    2. Inizia questa tecnica facendo clic sul pulsante di riproduzione nel programma potenziostato.
      Nota: il programma potenziostato mostra la risposta potenziale in funzione del tempo sotto l'impulso di corrente applicata.

5. Misurazioni e analisi de datiS

  1. Disegnare la curva di calibrazione del tempo di transizione vs. concentrazione di ioni Cl in elettrolita.
    1. Cambiare la concentrazione di Cl nella elettrolita KCl, in modo sistematico.
      1. Avviare la misura con 5 ml di 1 mM KCl con 0,5 M KNO 3 sfondo elettrolita nella cella elettrochimica.
      2. Avviare l'esperimento chronopotentiometric utilizzando il potenziostato e applicare una corrente di 10 mA / cm -2 per 10 sec e memorizzare i dati.
      3. Sistematicamente cambiare la concentrazione di 6 mm con incrementi di 1 mm e ripetere le misurazioni.
    2. Conservare i dati misurati come a.mpt di file e analizzare il file di dati nel programma di elaborazione dei dati.
      1. Analizzare i dati utilizzando un programma sviluppato elaborazione internamente per calcolare la derivata prima della risposta potenziale e calcolare il picco della derivata prima. Il picco della derivata prima è il tempo di transizione.
        Nota: Il merluzzo completoing dei dati del programma di elaborazione è dato nei prospetti supplementari di Abbas et al., 2014.
    3. Ripetere la misurazione per tre volte con un intervallo di 1 ora ciascuno.
    4. Aprire tutti i file di dati nel programma di elaborazione dei dati e calcolare il tempo di transizione per ogni misurazione. Dettaglio passi di calcolo del tempo di transizione è dato qui di seguito:
      1. Tracciare la differenza di potenziale in funzione del tempo ottenuto dai file di dati di misura chronopotentiometric.
      2. Calcolare la derivata prima della risposta potenziale.
      3. Indicare il massimo della derivata prima e il tempo di esso. Il tempo massimo di derivata prima è il tempo di transizione.
    5. Per la curva di calibrazione, tracciare la radice quadrata del tempo di transizione rispetto alla concentrazione di ioni Cl.
    6. Lungo i dati misurati tracciare la curva teorica in base all'equazione Sand 25. Calcolare indietro il Coëffic diffusioneiente dalla trama di dati.
      1. Nella trama dati misurati tra il tempo di transizione e il [CL] prendere qualsiasi punto della linea e registrare il valore del tempo di transizione e il [CL]. L'equazione Sand è data come:
        τ = (FC * / 2J (1-t Cl -)) 2 Dπ
        Qui, C * è la maggior concentrazione di ioni Cl, F è la costante di Faraday, j è la densità di corrente, t Cl - è il numero di trasporto e D è il coefficiente di diffusione. Trascurare la t Cl - dal momento che si avvicina a zero per lo sfondo più elevata concentrazione di elettroliti.
      2. La variabile unico rimasto nell'equazione Sand nel coefficiente di diffusione; mettere il valore del tempo di transizione, la concentrazione di ioni cloruro e la corrente applicata nell'equazione Sand ottenere il valore del coefficiente di diffusione.
  2. misura Drift
    1. Versare 5 ml di 1 mM di KCl incella elettrochimica.
    2. Nel potenziostato, impostare la corrente applicata per essere 10:00 -2 e ora da 10 sec.
    3. Misurare la risposta potenziale per 2 settimane con tre misurazioni ogni giorno con un intervallo di 3 ore tra le misurazioni.
    4. Aggiornare l'elettrolita, cioè, 1 mM KCl, ogni giorno prima di eseguire le misurazioni.
    5. Tracciare il tempo di transizione di due settimane di misurazioni. La variazione del tempo di transizione al giorno è la deriva della risposta tempo di transizione.
  3. Effetto dell'elettrodo pseudo-riferimento quelle del tempo di transizione
    Nota: Vari pseudo riferimenti come un filo di Ag / AgCl, un filo di platino e un filo di acciaio sono testati per misurare il tempo di transizione.
    1. Versare 4 mM di KCl elettrolita nella cella elettrochimica.
    2. Utilizzare Ag / AgCl come elettrodo pseudo-riferimento e collegarlo al terminale elettrodo di riferimento del potenziostato. A causa anodica impulso di corrente il Cl & #713; Gli ioni sono esaurite vicino all'elettrodo di lavoro Ag / AgCl.
    3. Eseguire la misurazione chronopotentiometric applicando una densità di corrente di 15 Am -2 per 10 sec.
    4. Ripetere le misurazioni di platino come elettrodo pseudo-riferimento e registrare i dati.
    5. Ripetere le misure con la barra d'acciaio come un elettrodo di pseudo-riferimento e registrare i dati.
    6. Tracciare il tempo di transizione misurato per vari elettrodi pseudo-riferimento utilizzati.
    7. Ripetere la serie completa di misura con 5 mM di KCl e tracciare il tempo di transizione con vari elettrodi pseudo-riferimento.

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Representative Results

L'elettrodo Ag / AgCl è fabbricato su un chip di vetro (Figura 1) utilizzando un processo camera bianca standard. Il sistema di misura chronopotentiometric (Figura 2) è stato utilizzato e la risposta è stata misurata usando un potenziostato. Per osservare l'effetto della concentrazione di ioni Cl sul tempo di transizione, soluzioni contenenti 4, 5 e 6 mM di Cl ioni in 0,5 M KNO 3 sfondo sono misurate (Figura 3). La curva di calibrazione della radice quadrata del tempo di transizione in funzione della concentrazione di ioni Cl è tracciata insieme curva teorica (figura 4). Tempo di risposta di transizione è stata misurata per due settimane per valutare la deriva nella misurazione (Figura 5). Tempo di transizione viene misurato in 4 e 5 mM concentrazione di ioni Cl per differenti elettrodo pseudo-riferimento per osservare l'effetto del sistema di riferimento sul tempo di transizione (Figura 6). ilgamma di densità di corrente nel range di 1-6 mM [Cl] viene valutato dall'equazione Sand (Tabella 1).

Il tempo di transizione è stata misurata in varie concentrazioni di ioni Cl, cioè 4, 5 e 6 mM, come mostrato in figura 3. La risposta potenziale corrispondente è visibile insieme alla sua derivata prima. Le vette delle derivate prime danno i tempi di transizione. L'istante di tempo del picco si sposta verso valori più elevati con l'aumento in [cl]. Questo è previsto come più ioni Cl presenti nel elettrolita massa significa che ci vorrà più tempo per esaurire completamente gli ioni Cl vicino alla superficie WE. I tempi di transizione misurati per le concentrazioni citati sono 2.69, 4.28 e 5.92 secondi, rispettivamente.

Le misure di tempo di transizione sono stati calibrati contro la concentrazione nota di ioni cloruro. I dati misurati ela sua forma lineare è presentato in Figura 4. La radice quadrata del tempo di transizione è in correlazione lineare al [Cl], come previsto dall'equazione Sand. Il coefficiente di diffusione apparente di ioni Cl dai dati misurati è risultato essere 2.280 x 10 -9 m 2 sec -1, che è in buon accordo con il valore teorico, D = 2 x 10 -9 m 2 sec -1. La deviazione può essere causa dell'incertezza del valore della densità di corrente attribuito alla superficie cambiare durante l'impulso di corrente. Inoltre, la deviazione è relativamente maggiore per concentrazioni più elevate, ad esempio, 7 mM. Questo è attribuito al relativamente grande spessore del profilo di concentrazione, il che rende più sensibile alla convezione.

La natura dinamica del tempo di transizione assicura una misurazione gratuito deriva. Per analizzare la deriva, il tempo di transizione per 1 mM CLè stata misurata in due settimane, come mostrato in Figura 5. C'è un andamento decrescente nel tempo di transizione, 0,23 msec / giorno (corrisponde a 0,8 mM / giorno), nella misura lineare dei dati. Tuttavia, questo cambiamento è piccola e potrebbe essere attribuito a errori di manipolazione, cambiando la concentrazione di ioni Cl causa dell'evaporazione, cambiamento nella densità di corrente apparente e variazione di temperatura durante il periodo di misurazione. Pertanto è difficile dare una conclusione concreta circa la deriva del sensore; non esiste alcun drift intrinseca o la deriva è relativamente piccola.

Un altro aspetto della natura dinamica di misurazione del tempo di transizione è la sua indipendenza su un sistema di riferimento. Vari pseudo riferimenti (un filo Ag / AgCl, un filo di platino e un filo di acciaio) sono stati istituiti per misurare il tempo di transizione di un elettrodo Ag / AgCl in 4 e 5 mM [cl]. Le misurazioni sono mostrati in Figura 6. Per i vari pseudo-RIFERIME NCEs la risposta non cambia in modo significativo, tempo di transizione varia all'interno di 80 msec (± 75 mM a 4 e 5 ioni mM CL). Pertanto il sistema di riferimento non ha alcun effetto sistematico; ogni filo metallico può essere un usato come un elettrodo di pseudo-riferimento per le misure di tempo di transizione.

Figura 1
Figura circuito integrato 1. Cloruro sensore insieme alla cella elettrochimica. (A) Lo ione chip del sensore CL con elettrodi Ag / AgCl su un substrato di vetro e piazzole di connessione elettrica. La dimensione del chip vetro è 15 x 20 mm 2 mentre l'area esposta nella cella elettrochimica è di 78 mm 2. (B) La cella (titolare chip) completa elettrochimica con il chip montato. La zona circolare centrale mostra l'area della piastrina esposta all'elettrolita 16. 3312 / 53312fig1large.jpg "target =" _ blank "> Clicca qui per scaricare il file.

figura 2
Figura 2. Schema di approccio tempo di transizione. (A) Schema del metodo di rilevazione di ioni Cl. Durante un impulso di corrente applicata al WE rispetto ad un CE (non incluso in questa figura), ioni cloruro riducono al Ag / AgCl WE, conseguente CL profilo di concentrazione di ioni illustrato. (B) Schema del ΔV e risposta / dt dΔV. La linea continua (-) e la linea tratteggiata (-) rappresentano dt ΔV e dΔV /, rispettivamente. τ è il tempo di transizione e t è la durata dell'impulso di corrente applicata. Qui, t / τ è il rapporto tra il tempo corrente applicata e il tempo di transizione quando t / τ = ​​1, gli ioni Cl sulla superficie dell'elettrodo di lavoro esaurisce completamente 16. https://www.jove.com/files/ftp_upload/53312/53312fig2large.jpg "target =" _ blank "> Clicca qui per scaricare il file.

Figura 3
Figura misurazioni 3. Tempo di transizione. Le chronopotentiograms (linea continua) e le loro derivate prime (linea tratteggiata) dell'elettrodo Ag / AgCl rispetto ad un altro elettrodo pseudo-RE Ag / AgCl in soluzioni di 4, 5 e 6 mM ioni Cl. Lo sfondo elettrolita è 0,5 M KNO 3, l'impulso di corrente applicata è 10:00 -2 e la temperatura ambiente è 20,9 ° C. Le piste massimi delle potenziali risposte sono indicati dalle linee tratteggiate 16. Cliccate qui per scaricare questo file.

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Figura 4. Curva di calibrazione. Una curva di calibrazione che mostra la radice quadrata del tempo di transizione rispetto alla concentrazione di ioni Cl, in 0,5 M KNO 3 sfondo elettrolita. I punti circolari (o) sono i dati misurati e la linea continua (-) è la misura lineare. La linea tratteggiata (-) è la curva teorica dall'equazione Sand, eq. (2). L'impulso di corrente applicata è 10:00 -2 e la temperatura ambiente è 20,8 ° C. D e Da sono i coefficienti (misurato) di diffusione teorici e apparenti, rispettivamente 16. Clicca qui per scaricare il file.

Figura 5
Figura 5. Analisi Drift. Misurazioni successive del tempo di transizione più di due settimane. Ogni misura è stata eseguita emolto altro giorno, con 3 misurazioni eseguite ogni giorno e 3 ore tra una misurazione e nello stesso giorno. L'elettrolita contiene 1 mm di Cl ioni in un KNO 3 sfondo 0,5 M e l'impulso di corrente applicata è 10:00 -2. I punti di dati e in forma lineare sono indicati da (+) e una linea tratteggiata, rispettivamente, 16. Cliccate qui per scaricare questo file.

Figura 6
Figura 6. Effetto di diversi elettrodi pseudo-riferimento. Misurato tempi di transizione utilizzando pseudo-RE composto da un Ag / AgCl giunzione liquida RE, filo di Ag / AgCl, filo di platino e filo di acciaio. L'impulso di corrente applicata è 15 Am -2 e la temperatura ambiente è 21.2 ° C. Qui, segni + e O mostrano i dati misurati per 4 e 5 mm di Cl ioni in un KNO 3 0.5 Msfondo, rispettivamente, 16. Cliccate qui per scaricare questo file.

[CL] gamma
(mm) 		Densità di corrente, j
(Am -2) 		(j / C *) min
(A ∙ m ∙ mol -1) 		(j / C *) max
(A ∙ m ∙ mol -1) 		τ min
(S) 		τ max
(S)
1 a 6 10 1,66 10 0.146 5.26

Tabella 1. La densità di corrente selezionato per un Clˉ intervallo di concentrazione di ioni di 1 a 6 mm, valutato da eq. (3). I corrispondenti valori del rapporto j / C e il tempo di transizione sono anche dato 16.

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Discussion

Il tempo di transizione è il momento di inflessione; è teoricamente indipendente dal potenziale di riferimento cioè, l'elettrodo di riferimento. Pertanto, ogni filo metallico può essere usato come un elettrodo di pseudo-riferimento per misure di tempo di transizione. In contrasto con la misurazione potenziometrica esistente di ioni cloruro nel calcestruzzo questo metodo permette a lungo termine e la calibrazione misura libera. Inoltre, la sensibilità e la gamma di rilevazione della concentrazione possono essere sintonizzate regolando l'impulso di corrente applicata. Per concentrazioni superiori Cl, che sono il caso in calcestruzzo, maggiore impulso di corrente deve essere applicato per mantenere il tempo di transizione entro 6 sec.

Anche se la misurazione dinamica utilizzando il tempo di transizione di un elettrodo Ag / AgCl sembra una valida alternativa per riferimento e la rilevazione libera di calibrazione degli ioni Cl. L'interferenza da altri anioni, quali idrossidi e alogenuri, può limitarla fattibilità especbuona resa quando la concentrazione di ioni interferenti è superiore ioni Cl. Per esempio si osserva una mista (ampliare) di picco di tempo di transizione, se la [OH] è 10 volte superiore rispetto alla [CL] nella elettrolita. In questo caso i picchi di tempo di transizione per gli ioni OH e Cl non possono essere differenziati. Il campo di rilevamento di [CL] dipende dalla concentrazione di ioni interferenti come ad esempio gli ioni OH 7. Abbiamo testato fino a 1 mM KCl in assenza di ioni interferenti. Inoltre, in presenza di ioduro (I) e bromuro (BR) ioni il sensore preferenzialmente rilevare il tempo di transizione per i e BR ioni anziché cloruro. Tipicamente interferenze concreta da ioni I e BR è irrilevante per la loro assenza o quantità trascurabile. Inoltre, interferenze da ioni idrossido e alogenuri può essere compensata coprendo l'elettrodo Ag / AgCl con membrana ione cloruro selettivo-polimero (ionofori) 26.

L'impulso di corrente applicato è un parametro critico in questa determinazione del tempo di transizione e deve essere attentamente selezionata. Higher impulso di corrente può rapidamente degradare la superficie AgCl con formazione di ossido di argento. Considerando inferiori risultati dell'impulso di corrente in un tempo di transizione più lungo, conseguentemente indurre errori di tempo di transizione per convezione indesiderato. L'impulso di corrente deve essere regolato in modo tale che il tempo di transizione è entro 6 sec. Questo può essere valutata mettendo valore del tempo di transizione e di concentrazione nell'equazione Sand 16. Il degrado superficiale a causa di impulsi di corrente più elevate può essere risolto mediante l'applicazione di una corrente (carica catodica, io c xt c) inverso dopo ogni misurazione (carica anodica, ho un xt a). La corrente catodica rimuoverà l'eccesso AgCl depositato durante l'impulso di corrente anodica. I curren catodicat dovrebbe essere inferiore in ampiezza e lungo nel tempo, t c, tali che la carica di anodica e catodica corrente dovrebbe essere uguale, cioè, I a t a = I c t c. Inoltre, una gamma approssimativa del [CL] concentrazione di ioni deve essere determinato in anticipo e l'impulso di corrente viene applicato in modo tale che il tempo di transizione dovrebbe raggiungere entro 5 a 10 sec. Inoltre, il programma potenziostato deve essere regolato in modo che la corrente anodica ferma una volta raggiunto il tempo di transizione. Ciò eviterà la formazione di fa.

Questo metodo può essere usato per misurare lungo termine di ioni Cl in calcestruzzo che danno a lungo termine e misurazioni affidabili. Può essere utilizzato per monitorare ioni Cl in nell'acqua potabile, piscine e campioni biologici. Inoltre, può essere esteso per monitorare altri ioni alogenuro come ioduro e bromide nell'acqua potabile.

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Materials

Name Company Catalog Number Comments
Platinum wire (≥99.99% trace metals) Sigma Aldrich, the Netherlands EP1330-1EA
Potassium chloride (BioXtra, ≥99.0%) Sigma Aldrich, the Netherlands P9333-500G
Potassium hydroxide (90% pure reagent grade) Sigma Aldrich, the Netherlands 484016-1KG
Ferric chloride  Sigma Aldrich, the Netherlands 451649-1G
potassium nitrate (>99% reagent grade)  Sigma Aldrich, the Netherlands P6083-500G
Ag/AgCl liquid junction reference electrode  BASi, USA model MF-2079
VSP potentiostat Biologic Science Instruments, France VSP 300
Steel wire Microlab TU Delft
Silver wire  Sigma Aldrich, the Netherlands

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References

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Abbas, Y., de Graaf, D. B., Olthuis, W., van den Berg, A. Dynamic Electrochemical Measurement of Chloride Ions. J. Vis. Exp. (108), e53312, doi:10.3791/53312 (2016).

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