СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ РАСТВОРОВ Российский патент 2002 года по МПК G01N21/41 

Изобретение относится к области контроля технологических параметров многокомпонентных растворов, а именно концентрации растворов, и может быть использовано для измерения концентрации растворенных веществ в технологических аппаратах гидрометаллургического, химического и других производств.

Известен способ измерения концентрации водного раствора аскорбиновой кислоты, заключающийся в том, что при его осуществлении регистрируют отраженный от контролируемой среды световой поток и световой поток, прошедший через контролируемую среду, при этом среду перемешивают и нагревают до полного растворения аскорбиновой кислоты, регистрируют экстремум от суммарного сигнала, равного сумме отраженного от контролируемой среды и прошедшего через контролируемую среду световых потоков, и по температуре, соответствующей экстремуму, определяют концентрацию раствора (RU 2006838, G 01 N 21/85, опубл. 30.01.94).

Недостатком этого способа является то, что необходимы измерения многих параметров, что снижает его точность, а также метод сложен для использования.

Известен рефрактометр, реализующий способ определения концентрации раствора путем погружения измерительной части изогнутого световода в контролируемую среду, пропускания через световод светового пучка, регистрации прошедшего светового пучка фотоприемником, определения коэффициента пропускания световода и идентификации полученного значения для концентрации раствора (а.с. СССР 518703, G 01 N 21/46, опубл. 25.06.76).

Недостатками этого способа является возможность совпадения результатов измерений концентраций разных компонент исследуемого раствора в случае совпадения их дисперсионных зависимостей и недоопределенность системы уравнений, необходимых для идентификации параметров без изменения параметров многокомпонентных растворов, т.е. способ не обладает необходимой избирательностью, а следовательно, не является точным.

Задачей изобретения является создание способа определения концентрации компонентов раствора, в котором вследствие усреднения возможных вариаций относительного состава неопределяемых компонентов в исследуемом веществе увеличивается точность и, следовательно, чувствительность измерений, а путем учета дисперсии близкого по составу вещества, не содержащего определяемый компонент, достигают большей чувствительности метода измерений относительно состава неопределяемых компонентов.

Вышеуказанный технический результат достигается за счет того, что в способе определения концентрации компонентов многокомпонентных растворов путем рефрактометрического измерения показателя преломления n₁ образца исследуемого вещества на длине волны λ₁ и последующего нахождения концентрации определяемого компонента, при этом дополнительно измеряют значение показателя преломления n₂ образца исследуемого вещества на длине волны λ₂, а также дополнительно измеряют значения показателей преломления n'₁ и n'₂ для тех же длин волн в веществе, близком к исследуемому по составу, но не содержащем определяемый компонент, затем определяют разность Δn₁ = |n₂-n₁| и среднее значение разности находят соотношение по значению которого определяют искомую концентрацию.

В данном случае мы оперируем на последнем этапе не только одной разностью показателей преломления Δn для разных длин волн а отношением разностей Δn₁ и Δn₂, где Δn₁ соответствует указанной выше Δn₁, a Δn₂ - среднему значению измеренной дополнительно разнице показателей преломления n'₁ и n₂ на тех же длинах волн для веществ, близких к исследуемому по составу, но не содержащий определяемый компонент, затем определяют разности находят соотношение Δn₁/Δn₂, по значению которого определяют искомую концентрацию. Физически это означает, что в этом случае устраняется влияние дисперсии основы вещества на результат измерений и влияние различного характера зависимости n от температуры. При таком подходе из-за усреднения возможных вариаций относительного состава неопределяемых компонентов в исследуемом веществе увеличивается точность и, следовательно, чувствительность измерений. Отметим, что за счет учета дисперсии близкого по составу вещества, не содержащего определяемый компонент, достигается большая чувствительность метода измерений относительно состава неопределяемых компонентов.

Изобретение поясняется фиг.1 и 2.

На фиг.1 показана блок-схема установки, с помощью которой может быть пояснен предложенный способ, а на фиг.2 - пример зависимости изменения показаний рефрактометра для двух различных веществ на двух длинах волн.

Способ можно пояснить таким образом.

На фиг.1 показан блок управления 3, который задает частоту и скважность источника света 2, осуществляет переключение источников света с различной длиной волны, осуществляет стабилизацию интенсивности источников света, получая сигнал с контрольного фотоприемника 1; вносит поправки в индицируемый сигнал в соответствии с температурой анализируемой жидкости в соответствии с данными датчика температуры 8, который погружен в анализируемую жидкость 7. Световой поток от источника света 2 проходит по рефрактометрическому датчику 5, частично поглощаясь на переходе "датчик-жидкость", и регистрируется фотоприемником 4. При этом уровень сигнала, принимаемого фотоприемником 4, зависит от концентрации вещества в растворе 7. Сигнал от фотоприемника 4 поступает на блок индикации 6. Затем блок управления 3 изменяет длину волны источника света 2, при этом он подает на блок индикации 6 сигнал о том, какой источник света в данный момент включен, и при этом оператор снимает с блока индикации 6 показания, соответствующие данной длине волны источника света 2.

На фиг.2 доказана зависимость коэффициента преломления исследуемой среды K^N от длины волны λ источника света 2. При изменении длины волны источника света 2, как видно из фиг. 2, коэффициенты преломления раствора и соответственно концентрации растворенных веществ могут сравняться и без изменения длины волны источника света их невозможно было бы различить.

Таким образом, по крайней мере однократное изменение длины волны источника света позволяет селективно определить концентрации компонентов многокомпонентных растворов с высокой степенью точности.

Изобретение относится к области контроля технологических параметров многокомпонентных растворов, а именно концентрации растворов. Сущность: измеряют значения показателей преломления n₁ и n₂ образца исследуемого вещества на длинах волн λ₁ и λ₂ соответственно, а также дополнительно измеряют значения показателей преломления n'₁ и n'₂ для тех же длин волн в веществе, близком к исследуемому по составу, но не содержащему определяемый компонент, затем определяют разность Δn₁ = |n₂-n₁| и среднее значение разности находят соотношение по значению которого определяют искомую концентрацию. Техническим результатом является возможность избирательно определять концентрации многокомпонентных растворов с необходимой степенью точности, не изменяя параметры самих растворов. 2 ил.

Способ определения концентрации компонентов многокомпонентных растворов путем рефрактометрического измерения показателя преломления n₁ образца исследуемого вещества на длине волны λ₁ и последующего нахождения концентрации определяемого компонента, отличающийся тем, что дополнительно измеряют значение показателя преломления n₂ образца исследуемого вещества на длине волны λ₂ а также дополнительно измеряют значения показателей преломления n'₁ и n'₂ для тех же длин волн в веществе, близком к исследуемому по составу, но не содержащему определяемый компонент, затем определяют разность Δn₁ = |n₂-n₁| и среднее значение разности находят соотношение по значению которого определяют искомую концентрацию.