[發明專利]電流型二氧化氯傳感器

有效

• 申請號: 201810744632.7
• 申請日: 2018-07-09
• 公開（公告）號: CN109239144B
• 公開（公告）日: 2021-12-10
• 發明（設計）人: 斯特凡·維爾克;瑪格達列娜·洛西克-斯特拉斯伯格;埃里克·亨寧斯
• 申請（專利權）人: 恩德萊斯和豪瑟爾分析儀表兩合公司
• 主分類號: G01N27/28
• 分類號: G01N27/28;G01N27/30
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司 11219
• 代理人: 穆森;戚傳江

本申請涉及電流型二氧化氯傳感器。本發明涉及用于確定表示測量流體的二氧化氯含量的被測變量的測量值的電流型傳感器，包括：傳感器殼體，其中形成殼體腔室；膜，其密封殼體腔室；工作電極，其被布置在殼體腔室內；對電極，其被布置在殼體腔室內；內部電解質，其被容納在殼體腔室中并且與膜、工作電極和對電極接觸，其中，內部電解質的pH值介于3.5至9之間(包括端值)并且包括穩定內部電解質的pH值的pH緩沖劑；以及測量電路，其與工作電極和對電極電連接，測量電路被設計成在工作電極與對電極之間施加預定的恒定電壓，并且使用在該預定電壓的情況下在工作電極與對電極之間流經電解質的電流來產生表示被測變量的測量值的至少一個測量信號。

技術領域

本發明涉及一種電流型傳感器，用于確定表示測量流體的二氧化氯含量的被測變量的測量值。

背景技術

二氧化氯(ClO₂)用于準備生活用水，例如，飲用水或者游泳池中用于消毒，即用于殺滅病原體。監測和控制或調節二氧化氯濃度以便對所用的二氧化氯進行計量，并且/或者監測水質。例如，根據電流測量原理操作的傳感器可以用于此目的。

當今可用于確定二氧化氯濃度或其相關值(例如，二氧化氯活性或二氧化氯分壓)的電流型傳感器通常包括能夠浸入測量流體的測量探針，該測量探針能夠與上級傳感器的電子器件相連接，例如，測量變換器或用于測量值處理的其他電子器件。這些傳感器的測量探針包括探針殼體，其中形成由膜密封并且填充有內部電解質的殼體腔室。膜被布置在指定與測量流體接觸的測量探針的區域內并且可滲透，特別是可選擇性滲透二氧化氯，使得二氧化氯可以從測量流體進入殼體腔室，反之亦然。

至少兩個接觸內部電解質的電極被布置在殼體腔室內。在一些實施例中，也可能存在三個電極。電極以導電方式與布置在殼體腔室之外的測量電路相連接，該測量電路可以例如是布置在探針殼體中的現場電子器件的部件。電極中的一個用作工作電極，另一個用作對電極。為了確定被測變量，借助于工作電極與對電極之間的測量電路施加預定的電壓，其中工作電極作為陰極連接并且對電極作為陽極連接，使得內部電解質中所含的二氧化氯在陰極處得以電化學轉化。借助于測量電路檢測流經工作電極與對電極之間的內部電解質的電流作為測量流體中二氧化氯含量的測量。在測量氣體的情況下，二氧化氯含量可以被指示為分壓；在測量液體的情況下，二氧化氯含量可以被指示為濃度。在具有三個電極的應用中，借助于電流不會流經的第三參考電極，可以調節工作電極的電勢或者流經工作電極的電流。

這些市售傳感器的內部電解質通常處于酸性或中性pH范圍內。然而，令人意外地發現，在酸性測量流體中使用的情況下，這些常規二氧化氯傳感器可能會提供錯誤的測量結果。

由US4,176,032已知一種二氧化氯傳感器，其具有由金或鉑制成的工作電極以及由銀或銅制成的對電極。在缺少二氧化氯的情況下，工作電極被負極化并且對電極帶正電荷，而在內部電解質中存在二氧化氯的情況下，工作電極處發生反應，該反應使工作電極部分去極化，使得在對電極處發生氧化的情況下，工作電極會吸收釋放的電子。這就引起電流，該電流充當測量信號并且與內部電解質中的二氧化氯濃度線性相關。內部電解質是另外含有絡合劑(例如，EDTA)的鹵鹽水溶液，所述絡合劑使對電極處發生的氧化反應中所形成的銅或銀離子絡合。內部電解質可以另外含有pH緩沖劑。使進入溶液中的銅或銀離子的絡合防止對電極處形成鈍化的氧化銅或氧化銀層。假定這種傳感器中須確保內部電解質中絡合劑的濃度足夠高，對內部電解質的pH值的選擇可能受到限制。US4,176,032指定EDTA作為適用的絡合劑。然而，EDTA僅在高pH值時才具有足夠高的溶解度，即在基本pH范圍內。在低pH值的情況下，內部電解質溶液中存在的EDTA濃度可能不再足以避免對傳感器功能造成負面影響。在US4,176,032中并未指明適用于低pH值的絡合劑。

發明內容

本發明的目的在于提出一種電流型二氧化氯傳感器，它不會表現出現有技術中存在的缺陷。特別地，所述電流型二氧化氯傳感器還能在酸性測量流體中長時間穩定操作。