[发明专利]磷酸盐电极和测定磷酸盐浓度的方法

说明书

技术领域

本发明涉及具有基体的磷酸盐电极和至少在基体的部分上设置的第一涂层，其中基体包含元素钴，第一涂层包括磷酸钴。本发明还包括用磷酸盐电极测定磷酸盐浓度的方法。

背景技术

在环境分析中，含水样品的磷酸盐浓度的测量非常重要。水的磷酸盐含量为衡量富营养化程度，即水中的养分积累。在污水处理厂中，需要精确监测磷酸盐浓度，特别是活性污水池以及污水中的浓度，以便通过控制曝气阶段来保持植物的磷酸盐排放量尽可能低，如有必要，通过降水方式实现。

适用于污水处理厂的分析过程包括简单的处理和高可靠性，成本最低的要求。满足这些标准并且可以直接用于连续测量活性污泥中的磷酸盐而不进一步样品制备的磷酸盐电极尚不可用。

在实践中，已知光度测定方法，然而，磷酸盐含量只能在各个样品中以高技术性的努力来确定。在线测量磷酸盐浓度，例如在活化污泥中，是不可能的。因此，迄今为止所使用的分析仅仅足够地满足了具有高可靠性和低成本的简单快速处理的所述标准。

以前提到的方法的替代方法是具有离子选择性电极的电位测量，其已经在污水处理厂中常规地用于测定硝酸盐和铵浓度。

离子选择性电极产生特定于在电极周围的介质中确定的离子的浓度的电压。在对具有已知磷酸盐浓度的培养基进行校准之后，可以基于测量的电位值(例如废水样品)来确定未知水溶液的磷酸盐含量。

然而，离子选择性电极的未解决的问题是交叉敏感性。在这种情况下，电极的电位或电压变化是由其他离子(所谓的干扰离子)引起的。只要电压信号不再依赖于要确定的离子的浓度(也称为分析物离子)，它也受到干扰离子的浓度的影响。

此外，不仅干扰离子而且气体也可能通过与电极表面的反应导致电压变化。由于在对气体的横向敏感性的情况下，通常可能发生气体潜在特性扰动上游的反应以形成相应的阴离子，因此其基本机制与交叉的情况相同干扰离子的敏感性。

用于降低离子选择性电极交叉敏感性的专业措施包括使用离子选择膜和复杂参考测量，其中已知干扰离子的诱导电位变化用作不同浓度的参考信号。

然而，这些措施迄今为止在离子选择性磷酸盐电极中是不成功的。一方面，参考测量非常复杂，因此在日常测量操作中缺乏使用离子选择性磷酸盐电极的实际解决方案。另一方面，离子选择膜是非常昂贵的，并且迄今为止对于磷酸根离子没有足够的选择性。此外，离子选择性膜具有较低的长期稳定性，并且已被发现易于细菌降解。

DE 10 2009 051 169 A1描述了一种磷酸盐电极，其具有钴基基体和其上设置的包含钴的磷酸盐的涂层。已经发现该电极易受干扰离子的影响，导致其他阴离子，例如氯化物或硝酸盐，在电极表面处被相对特异地吸收，从而引起电极半电池的电位变化，这就是为什么该电极必须对实际应用进行改进，例如连续测量废水中的磷酸盐浓度。

Chen，Z.L.，Grierson，P.，Adams，MA，“Direct determination of phosphate in in soil extraction by potentiometric flow injection using a cobalt wire electrode”，Analytica Chimica Acta 363,192-197,1998描述了一种具有钴体，在测量条件下沉积有Co₃(PO₄)₂。这引起对参比电极的潜在变化。另外，在5.0以上的pH值下，由于钴表面上形成Co(OH)₂，使磷酸盐析出变得困难，所以磷酸盐的测定只能在pH值下进行小于5.0。

发明内容

因此，本发明的目的是提供磷酸盐电极和确定磷酸盐浓度的方法，其具有极低的交叉敏感性，特别是允许在宽范围的pH值中测定磷酸盐浓度。

本发明的目的在于解决本发明，其特征在于磷酸盐电极设置有至少在基体的部分上的基体和第一涂层。基体包括元素钴，特别是碱性体由至少90重量％，优选至少95重量％的钴组成。也可以使用钴合金。第一涂层包括磷酸钴，特别是Co₃(PO₄)₂，CoHPO₄或Co(H₂PO₄)₂，优选CoHPO₄。另外，在基体和/或第一涂层的至少一部分上提供结合质子和/或释放氢氧根离子的第二涂层。