СПОСОБ ОЧИСТКИ ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО ЭЛЕКТРОДА Российский патент 2003 года по МПК G01N27/38 

Изобретение относится к способам очистки измерительного электрода амперометрических анализаторов и может быть использовано в аналитическом приборостроении.

Известен способ (и устройство на его основе) очистки датчиков рН-метров, основанный на отмывке поверхности электрода промывающей жидкостью, подаваемой к электроду по определенной программе через специальное сопло. Данный способ позволяет очищать электроды от большинства загрязнений при условии правильного подбора промывающей жидкости [Л.И.Ротенберг, А.Г.Шершнев и В.И. Саломыков. Устройство для автоматической промывки датчиков рН-метров. Авт. св. СССР 265534, заявл. 19.09.66, опубл. 09.03.70].

Недостаток данного способа состоит в том, что к анализатору необходимо подводить дополнительную линию для подачи промывающей жидкости, что усложняет эксплуатацию и удорожает конструкцию анализатора.

Наиболее близким к изобретению является способ очистки индикаторного электрода, использованный в анализаторе воды по методу Фишера и заключающийся в подаче на электроды анализатора дополнительного переменного напряжения низкой частоты. Амплитуда этого напряжения должна быть настолько высокой, чтобы на электродах происходило образование водорода и йода, которые очищают индикаторный электрод от загрязнений [РСТ 88/07194, G 01 N 27/38, заявл. 10.03.88, опубл. 22.09.88. Texan AG Analytische Instrumente].

Данный способ позволяет проводить очистку измерительного электрода без применения промывающей жидкости. Но его недостаток заключается в том, что в состав анализируемого раствора должен обязательно входить йодид, из которого в дальнейшем (при пропускании переменного напряжения) образуется свободный йод. Если же в составе анализируемой среды йодида нет, то его необходимо добавлять искусственно, что усложняет и удорожает способ.

Цель изобретения - обеспечение очистки измерительного электрода без добавления к анализируемой среде дополнительных компонентов, упрощение и удешевление способа.

Поставленная цель достигается тем, что на измерительный электрод подают дополнительное напряжение в виде следующих друг за другом разнополярных импульсов, причем их амплитуды должны быть в пределах от 0,5 до 6 В, длительность первого импульса должна быть в пределах от 0,1 до 5 с, а длительность второго импульса должна быть не более 5 с.

В качестве импульсов используют соответствующие им серии более коротких импульсов, полярность, амплитуды и суммарная длительность которых удовлетворяют указанным выше условиям.

При выполнении этих условий происходит очистка измерительного электрода от присутствующих в анализируемых растворах органических веществ, нефтепродуктов, смазочных масел, молекулярных поверхностно-активных веществ, коллоидных частиц.

Как показали экспериментальные исследования, определяющую роль в процессе очистки электрода по данному способу играют параметры (полярность, амплитуда и длительность) первого импульса. Так полярность должна быть такой, чтобы на электроде не происходило образование и отложение на его поверхности каких-либо веществ, мешающих нормальной работе электрода. Полярность первого импульса во многом определяется материалом измерительного электрода и составом анализируемого раствора.

При использовании импульсов с амплитудой менее 0,5 В эффективность очистки снижается, что проявляется в постепенном увеличении погрешности измерений во времени.

Верхнее значение амплитуды импульсов увеличивать более 6 В нецелесообразно, поскольку эффективность очистки при этом практически не возрастает, но возникает ряд отрицательных эффектов. Происходит пассивация электрода, увеличивается время его выхода на режим после импульса, снижается устойчивость работы измерительной схемы анализатора в целом и т.д.

Если длительность импульсов будет менее 0,1 с, то эффективность очистки также снижается.

Увеличивать длительность импульсов более 5 с нецелесообразно, поскольку эффективность очистки от этого не увеличивается, но существенно возрастает время выхода электрода на режим после прохождения импульса.

Вместо одиночных, продолжительных импульсов для очистки электрода могут быть использованы соответствующие серии более коротких импульсов.

Как показали экспериментальные исследования, эффективность очистки от одиночных импульсов и от серий более коротких импульсов практически одинакова при условии, что амплитуда и суммарная длительность серии коротких импульсов будут равны соответственно амплитуде и длительности одиночного импульса. Частота следования коротких импульсов существенного влияния на эффективность очистки не оказывает. В связи с этим выбор того или иного вида импульсов (серия коротких импульсов или один длительный импульс) определяется главным образом конструктивными особенностями электронного преобразователя анализатора.

Количество следующих друг за другом разнополярных импульсов может быть равно двум, трем и более, однако на практике оказывается достаточным пропустить только два или один импульс, подобрав его длительность и амплитуду.

Время работы электрода без очистки, т.е. периодичность следования одиночных или серий импульсов, полностью определяется загрязненностью анализируемых растворов. На практике время работы электрода без очистки выбирают таким, чтобы повышение погрешности измерений за счет его не превышала некоторый предел, например 10%.

В таблице представлены результаты экспериментального определения погрешности измерений концентрации растворенного в воде кислорода с помощью открытой трехэлектродной системы, работающей в потенциостатическом режиме, в которой измерительный электрод подвергается импульсной очистке по данному способу.

Способ осуществляют следующим способом.

1. Определение растворенного кислорода в производственных водах тепловых электростанций.

Между измерительным и вспомогательным электродами измерительной ячейки подают импульс напряжения такой величины и полярности, чтобы потенциал измерительного электрода относительно сравнительного электрода сместился в область отрицательных значений на величину от 2,5 до 3 В. Длительность этого импульса должна быть в пределах от 2,5 до 3 с. После прохождения первого импульса на измерительный электрод подают второй импульс противоположной полярности вышеуказанных параметров. При этом чувствительность измерительного электрода восстанавливается до первоначального значения. Измерения тока через электрод проводят через 5-7 мин после импульсов. Время работы электрода без очистки должно быть не более 6 ч.

Вместо одиночных, но длительных импульсов очистку электрода можно проводить и с помощью серий более коротких импульсов, причем в пределах каждой серии полярность импульсов должна быть одинаковой. Остальные параметры очистки равны вышеуказанным величинам.

2. Определение хрома (6+) в сточных водах гальванических производств.

Между измерительным и вспомогательным электродами измерительной ячейки подают импульс напряжения такой величины и полярности, чтобы потенциал измерительного электрода относительно сравнительного электрода сместился в область положительных значений на величину от 2,5 до 3 В. Его длительность должна быть от 2,5 до 3,5 с. После прохождения импульса чувствительность электрода восстанавливается до первоначального значения.

Измерение тока через электрод проводят через 5-7 мин после импульса. Время работы электрода без очистки должно быть не более 6 ч. В данном примере очистку целесообразно проводить только импульсом одной полярности, т.к. при подаче на измерительный электрод импульса, смещающего его потенциал в область отрицательных значений, на поверхности электрода возможно катодное восстановление имеющихся в сточной воде ионов меди, цинка и т.д. Это явление нарушит нормальную работу измерительного электрода.

Вместо одиночного, но длительного импульса очистку измерительного электрода можно проводить с помощью серии более коротких однополярных импульсов, смещающих потенциал электрода в область положительных значений. Амплитуда и суммарная длительность таких импульсов в серии должна удовлетворять вышеуказанным условиям.

Использование: для очистки, в том числе автоматической, измерительного электрода амперометрических анализаторов от загрязнений органическими, молекулярными поверхностно-активными веществами, нефтепродуктами, маслами, коллоидными частицами. Сущность изобретения: в предлагаемом способе очистку проводят наложением на измерительный электрод дополнительного напряжения в виде следующих друг за другом разнополярных импульсов, причем их амплитуды должны быть в пределах 0,5 - 6,0 В, длительность первого импульса должна быть в пределах 0,1 - 5,0 с, а длительность второго импульса должна быть не более 5 с. В качестве импульсов используют соответствующие им серии более коротких импульсов, полярность, амплитуды и суммарная длительность которых удовлетворяют вышеуказанным условиям. Технический результат изобретения заключается в упрощении и удешевлении способа. 1 з.п.ф-лы, 1 табл.

1. Способ очистки измерительного электрода, включающий воздействие на электрод дополнительного напряжения, отличающийся тем, что дополнительное напряжение подают на электрод в виде следующих друг за другом разнополярных импульсов, причем их амплитуды должны быть в пределах 0,5 - 6,0 В, длительность первого импульса должна быть в пределах 0,1 - 5,0 с, а длительность второго импульса должна быть не более 5 с. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве импульсов используют соответствующие им серии более коротких импульсов, полярность, амплитуды и суммарная длительность которых удовлетворяют условиям п.1.