Устройство для определения концентрации вещества в потоке растворителя Советский патент 1984 года по МПК G01N27/28 

12 1 Изобретение относится к аналитической химии и может быть использовано в исследовательских и контроль ных лабораториях для определения концентрации электролитов и неэлект ролитов в потоке растворителя. Известно устройство для определе ния концантрации электролитов, содержащее камеру, раэделенную на два отделения в зависимости от а ализируемых веществ катионообменной или анионообменной мембранной, электроды, расположенные внутри отделенной камеры и измерительное устройствоCl Указанное устройство для определения концентрации имеет большой объем отделений камеры, что затрудняет регулирование скорости потока растворителя и время пребывания его в камере, В качестве электродов использованы стандартные хлорсеребрянные электроды сравнения, предназ наченные для измерения активности ионов. С помощью такого устройства можно проводить только качественное исследование растворимости веществ. Наиболее близкимк предлагаемому по технической сущности является устройство для определения концентрации вещества, содержащее камеру , разделенную ионообменной мембраной на два отделения, электро литически соединенныхС электродами, находящимися вне отделений камеры, а также измерительное устройство 2J. Расположение электродов вне отделений камеры позволяет уменьшить объем их до 1 мм, что создает возможность более точного определения концентрации вещества и проведения количественного исследования динамики его растворения в потоке раств рителя . Однако необходимо периодически за менять камеру, особенно .при исследо вании веществ с различной растворимостью. Кроме того, устройство снаб жено каломельными электродами для измерения активности ионов, которые нечувствительны к изменению концент рации неэлектролитов, Цель изобретения - расширение технологических возможностей устройства путем определения концентра ции неэлектролитов. Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для определе32ния концентрации вещества в потоке растворителя, содержащем камеру, разделенную ионообменной мембраной на два отделения, электролитически соединенных с электродами, и измерительное устройство, стенки отделений камеры, параллельные мембране, выполнены с токопроводящим покрытием и установлены с возможностью перемещения относительно нее, причем измерительное устройство соединено с электродами и токопроводящими покрытиями через переключатели. На фиг. 1 приведено устройство, общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг, t отделение камеры, обращенной к мембране); на фиг. 3 - кривые для определения концентрации неэлектролита в потоке растворителя; на фиг. 4 - зависимость разности потенциалов от концентрации мочевины в растворе. Устройство содержит камеру 1, состоящую из двух блоков 2 и 3, разделенных мембраной 4. образующей вместе с подвижными стенками 5 и 6 отделения 7 и 8, которые имеют входные 9 и 10 и выходные 11 и 12 патрубки. Подвижные стенки 5 и 6 токопроводящие покрытия 13 и 14 и перемещаются с помощью регулировочных приспособлений 15 и 16. Выходные патрубки 11 и 12 камеры 1 соединены с резервуарами 17 и 18, в которых размещены электроды 19 и 20 сравнения. Электроды 19 и 20 сравнения и токопроводящие покрытия 13 и 14 стенок подключены через переключатели 21 и 22 к измерительному устройству 23. Устройство для определения концентрации вещества -работает следующим образом. Через патрубки 9 и 10 в отделения 7 и 8 камеры подают эталонный и анализируемый растворы. При этом не имеет значения порядок поступления растворов в отделения камеры, поскольку они идентичны. При пропускании через камеру устройства электролитоБ переключателями 21 и 22 к измерительному устройству 23 подключают электроды 19 и 20 сравнения. Потоки эталонного и анализируемого электролитов проходят отделения камеры 7 и 8 и через выходные патрубки t 1 и 1 2 поступают в резервуарь; 17 и 18. При этом с электродов срав нения 19 и 20 снимается электрический потенциал, фиксируемый измерительным устройством 23. Величина потенциала обусловлена концентрацией ионов , находящихся в растворе, и их природой. Скорость потоков растворов и длительность пребьюания анализируемого раствора в отделении камеры регулируется изменением объема отделения путем перемещения ее подвижной стенки, параллельной мемб ране 4, регулировочным приспособлением. При определении концентрации неэлектролитов переключателями 21 и 22 от измерительного устройства 2 отключают электроды сравнения, являющиеся нечувствительными к неэлек ролитам, и подключают в цепь токопроводянще покрытия 13.и 14, находя щиеся на подвижных стенках 5 и 6 отделений 7 и 8, через регулировочные приспособления 15 и 16. На покрытиях 13 и 14 измеряется электриче кий -потенциал , который фиксируется измерительным устройством 23. Появ ление разности потенциалов на покрытиях 13 и 14 основано на различии в ориентационной адсорбции полярных молекул растворителя, в частности воды, и растворенного вещества у гр ницы раздела фаз. При нахожпении с обеих сторон мембраны 4 растворит ля , разность потенциалов отсутствует, так как адсорбционный потенциал адсорбированных у поверхности мембраны 4 молекул растворителя с обеих сторон одинаков и взаимно компенсируется. При появлении с одной из сторон мембраны 4 недиссоциированных молекул растворенного вещества, например мочевины, сахара, ацетона и т.д., на границе раздела фаз, а именно у поверхности мембраны 4, дополнительно ориентируются диполи растворенного вещества, которые нарушают создавшееся равновесие потенциалов у мембраны 4, что вызывает скачок потенциала. Под влиянием образовавшегося заряженного слоя частиц происходит ориентация диполей на всю глубину жидкой фазы и скачок потенциала воспри нимается токопроводящим покрытием, находящимся в отделении, через кото рое пропускают анализируемый раствор. Величина возникающего потенциала обусловлена числом адсорбированных молекул растворенного ве134 щества, т.е. содержанием его в растворителе, дипольным моментом молеку лы и степенью ориентации диполя. На фиг. 3 представлены экспериментальные изменения концентрации разных неэлектролитов, полученных при пропускании потока воды через колонку, содержащую вещества, обра-, зующие неэлектролиты, в частности мочевину 24, сахар 25, ацетон 26. Длительность пребьшания анализируемого раствора в отделении 8 составляет 0,2 с, ее достигают при скорости потока 5 мл/мин и величине объема отделения 20 мм. Указанную величину объема отделения получают при установлении стенки отделения камер с помощью регулировочного приспособления 16 на расстоянии 0,7 мм от мембраны 4. Измерительным устройством 23 служит автоматический залисьгоакйций потенциометр. На фиг. 4 приведен график изменения разности потенциалов на покрытиях отделений камеры от концентрации 1/очевины в анализируемом растворе. Потенциал на электродах растет пропорционально концентрации мочевины в растворе. Таким образом, предлагаемое устройство для определения концентрации вещества в потоке растворителя, в котором по сравнению с известным стенки отделений камеры, параллельные мембране, выполнены с токопро- водящим покрытием и установлены с возможностью перемещения относительно нее, позволяет дополнительно измерять концентрацию неэлектролитов. Предлагаемое устройство может быть использовано для изучения кинетики и определения скорости растворения в воде медленно действующих удобрений на основе мочевины, капсулированной труднорастворимыми покрьггиями и пленками. Применение устройства в экспериментальной работе показало, что продолжительность определения концентрации неэлектролитов в потоке растворителя в одном опыте по сравнению с длительностью анализа трудоемкими аналитическими методами снижается более чем в 30 раз. Причем одновременно происходит автоматическая запись кривой изменения концентрации мочевины в потоке растворителя.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕ- НИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ВЕПЩСТВА В ПОТОКЕ РАСТВОРИТЕЛЯ, содержащее камеру, разделенную ионообменной мембраной на два отделения, электролитически соединенных с электродами, и измерительное устройство, отличающееся тем, что, с целью расширения технологических возможностей устройства путем определения концентрации неэлектролитов, стенки отделений камеры, параллельные мембране, выполнены с токопроводящим покрытием и установлены с возможностью перемещения относительно нее, причем измерительное устройство соединено с электродами и с токощ оводящими покрытиями через переключатели .

26

А

fPut.3

тУ

to

35

SO

25

20

15

10 5

S ГО IS 20 2S 30 35 ЦО С,мфл 0ot,if