Электрохимическое устройство для измерения концентрации газообразных фтористых соединений Советский патент 1984 года по МПК G01N27/26 

Изобретение относится к устройствам для определения вредных веществ в газовых средах и может, быть использовано для автоматического определения концентрации фтористых соединений в технологических выбросах предприятий цветной и черной металлургии, химической промышленности, производства удобрений, промышленности строительных материалов и других отраслях народного хозяйства.

Известно устройство для непрерывного определения газообразных фтористых соединений, содержаш,ее измерительную ячейку с подводящими патрубками для анализируемого газа и поглотительного раствора, внутри которой расположены измерительный ионоселективный и сравнительный электроды, а также переток, через который вытекает рабочий раствор и анализируемый газ 1.

Недостатком этого устройства является значительный объем измерительной камеры с ионоселективным электродом, что приводит к увеличению времени установления стабильных показаний порядка 15-17 мин. Наличие перетока приводит к изменению уровня рабочего раствора в измерительной ячейке и значительной погрешности измерений.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для измерения концентрации газообразных фтористых соединений, содержащее измерительную камеру с фторидселективным электродом, ка.меру сравнения и абсорбер 2

Недостатками известного устройства являются значительное время установления стабильных показаний, образование застойных зон и медленный обмен электролита вблизи чувствительной поверхности измерительного ионоселективного электрода.

Элемент слива отработанного раствора представляет собой стеклянный стержень, по которому стекает электролит, при этом уровень раствора в зоне измерительного и. сравнительного электродов колеблется в пределах 1-2 мм, что приводит к искажению статических и динамических характеристик устройства.

Наличие сравнительного электрода, а следовательно, контакта измеряемый раствор - солевой мостик существенно влияет на воспроизводимость и точность измерения ЭДС, так как здесь возникает нестабильный диффузионный потенциал.

Целью изобретения является уменьщение времени установления стабильных показаНИИ и повышение точности измерений концентрации газообразных фтористых соединений.

Поставленная цель достигается тем, что в электрохимическое устройство для измерения концентрации газообразных фтористых соединений, содержащее измерительную камеру с фторидселективным электродом, камеру сравнения и абсорбер, введен дополнительный фторидселективный электрод, измерительная камера и камера сравнения выполнены в виде отверстий в мембранах ионоселективных электродов, а абсорбер выполнен в виде проточного диффузионного элемента, расположенного между двумя фторидселективными электродами, и подсоединен к обеим камерам.

На фиг. 1 показана схема электрохимического устройства для измерения концентрации газообразных фтористых соединений; на фиг. 2 - кривая изменения ЭДС во времени при изменении концентрации газообразных фтористых соединений от 5 до 25 на фиг. 3 - градуировочная характеристика электрохимического устройства для измерения концентрации газообразных фтористых соединений (диапазон измеряемых концентраций О-1000 мг/м, рабочая температура 40±5°С).

Устройство содержит штуцер 1, соединенный с промежуточной емкостью 2, где стабилизируется температура рабочего раствора, фторидселективный электрод 3 с камерой 4 сравнения, соединенной с входом абсорбера 5, выполненного в виде диффузионного элемента со штуцером 6 для подачи анализируемого газа, штуцер 7 для вывода газа, дополнительный фторидселективный электрод 8 с измерительной камерой 9, соединенной с выходом абсорбера 5, и выходной штуцер 10, соединенный с дренажной системой.

Измерительная 9 и сравнительная 4 камеры электродов 8 и 3 представляют собой цилиндрические отверстия в чувствительных элементах электродов из фторида лантана.

Устройство работает следующим образом.

Рабочий раствор подается через щтуцер 1 в промежуточную емкость 2, затем в сравнительную камеру 4 электрода 3 и диффузионный абсорбер 5, в котором происходит поглощение фтористых соединений из анализируемой газовой смеси. Свободный от фтористых соединений газ выводится из абсорбера через штуцер 7, а анализируемый раствор попадает в камеру 9 измерения электрода 8. Выход отработанного раствора осуществляется через щтуцер 10.

При постоянном расходе рабочего раствора 1 мл/мин и диаметре измерительной камеры 1,5 мм обеспечивается скорость прохождения анализируемого раствора через устройство порядка 9 мм/с, что позволяет уменьщить время выхода на стабильные по казания до 6-8 с.

Достоинством предлагаемого устройства является полное отсутствие застойных зон, а также минимальный объем анализируемого раствора.

Выходной сигнал устройства связан с концентрацией анализируемого газа следующим выражением: Е RT |„ CoF-bKCtF COF R - универсальная газовая постоянная;Т - температура; F - число Фарадея; Cjjij- начальная концентрация фторидиона в рабочем растворе; К - постоянная абсорбера; С 1р-концентрация анализируемого Из выражения (1) следует, что применение двух идентичных фторидселективных электродов позволяет обойтись без солевого мостика электрода сравнения, а следовательно, диффузионный нестабильный потенциал в зоне контакта анализируемого раствора с используемыми электродами отсутствует. Выходной сигнал предлагаемого устройства в соответствии с выражением (1) является функцией измеряемой концентрации анализируемой газовой смеси и не зависит от стандартных электродных потенциалов фторидселективных электродов. Это приводит к значительному уменьшению аддитивной составляющей погрешности измерения концентрации газообразных фтористых соединений. Электродвижущая сила, развиваемая парой фторидселективных электродов за счет изменения в рабочем растворе концентрации анализируемых ионов, преобразуется промышленным преобразователем в унифицированный выходной сигнал. Как видно из выражения (1), в процессе работы предлагаемого устройства для получения реперной точки необходимо лишь отключить подачу анализируемого газа, при этом выходной сигнал станет равным нулю Е 0. Таким образом, осуществляется надежная и простая проверка реперной точ ки без использования устройств для генерирования модельных газовых смесей, применения дополнительного оборудования и хи.мических реактивов. Стабильный расход рабочего раствора, малое время выхода на стабильные показания и отсутствие сравнительного электрода с солевым мостиком позволяют работать в широком диапазоне измеряемых концентраций газообразных фтористых соединений с точностью ±5%. Эта динамическая область работы вместе с простой и надежной конструкцией предлагаемого устройства, а также простотой обслуживания, позволяет применять предлагаемое устройство в сиЬтемах автоматического управления технологическими процессами и для контроля загрязнения окружающей среды.

ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ГАЗООБРАЗНБ1Х ФТОРИСТЫХ СОЕДИНЕНИЙ, содержащее измерительную камеру с фторидселективным электродом, камеру сравнения и абсорбер, отличающееся тем, что, с целью уменьшения времени установления стабильных показаний и повышения точности измерений, в него введен дополнительный фторидселективный электрод, измерительная камера и камера сравнения выполнены в виде отверстий в мембранах ионоселективных электродов, а абсорбер выполнен в виде проточного диффузионного элемента, расположенного между двумя фторидселективными электродами, и подсоединен к обеим камерам. (Crf) (Л оо оо с о Фиг.1

E,mv

j

210 ZOO

Cj 5мг/м

т т т т

150

IM

Фиг. 2

0.1

101001000Cr/r f r/M

.5