Электрохимический способ измерения концентрации ионов в растворе и устройство для его осуществления Советский патент 1987 года по МПК G01N27/48 

Изобретение относится к области электрохимических исследований электролитических растворов и может быть использовано при измерении концентрации ионов в растворе.

Цель изобретения - повышение эффективности измерений за счет более эффективной очистки рабочего электрода и перемешивания контролируемого раствора.

На фиг. 1 показана схема устройст для измерения концентрации ионов в растворе; на фиг. 2 - электрохимическая ячейка устройства для измерения концентрации ионов в растворе, поперечный разрез,

Устройство для измерения концентрации ионов в растворе содержит патрубок 1 для подачи раствора реагента, патрубок 2 для подачи исследу емого раствора, регулятор подачи раствора, выполненный в виде мембранных насосов 3 и 4, соединенных с патрубками 1 и 2, электрохимическую ячейку 5, пос1эедством общего трубопровода 6 соединенную с мембранными насосами 3 и 4, измерительный блок 7, электрически соединенный с расположенными в электрохимической ячейке 5 рабочим электродом 8, обратным электродом 9, электродом 10 сравнения и мембранными насосами 3 и 4, ультразвуковой вибратор 11, закре- плейный на рабочем электроде 8 так, что они находятся на одной вертикальной оси, ультразвуков-ой генератор 12, электрически соединённьй с вибратором 11 и измерительным блоком 7, и выводной трубопровод 13 для вывода остаточных веществ из рабочей полости 14 электрохимической ячейки 5. Ультразвуковой вибратор 11 состоит из резонатора 15 и генерирующих ультразвуковые колебания пьезокристаллов 16.

Позицией 17 обозначена стеклянная пластина, на которой установлен рабочий электрод 8.:

Сущность способа измерения концентрации ионов в растворе заключается в следующем.

В процессе электрохимического процесса, который проводят в электрохимической ячейке, в период катодного накопления воздействуют на рабочий электрод ультразвуком и одновременно с этим осуществляют пульсирующую подачу раствора в ячейку

5

0

до образования пи-ковых токов раствора.

Затем прекращают воздействие ультразвуком и пульсирующую подачу раствора и проводят измерение концентрации ионов в контролируемом растворе. После стадии измерения концентрации из электрохимической ячейки удаляют остаточные вещества, причем в процессе удаления остаточных веществ снова воздействуют на рабочий электрод, ультразвуком и одновременно с этим воздействием осуществляют пульсирующую подачу раствора в электрохимическую ячейку.

Одновременное воздействие ультразвука и пульсирующей подачи раствора обеспечивает равномерный состав раствора в электрохимической ячейке. Прекращение воздействия ультразвука и пульсирующей подачи раствора при достижении пиковых токов раствора позволяет устранить фон на стадии 5 измерения концентрации ионов. Воздействие ультразвука и пульсирующей подачи раствора на стадии удаления остаточных веществ позволяет эффективно счистить рабочий электрод и быстро подготовить электрохимическую ячейку к следующим измерениям.

Конкретное проведение способа осуществляется с помощью устройства для.измерения концентрации.

Устройство работает следующим образом.

Исследуемый раствор и раствор реагента с помощью патрубков 2 и 1 подаются в регулятор подачи раствора, выполненный в виде мембранных насосов 3 и 4, управляемых блоком 7, которые короткими импульсами подают раствор в электрохимическую ячейку 5 через общий трубопровод 6. Импульсы.регулируют по силе таким образом, чтобы раствор на поверхности рабочего электрода 8 мог эффективно перемешиваться. Одновременно с насосами 3 и 4 включают возбуждаемый генератором 12 ультразвуковой, вибратор 11, осуществляющий воздействие ультразвука на рабочий электрод 8, ус- - тановленный в рабочей полости 14 электрохимической ячейки 5.

С противоположной стороны полости 14 расположены обратный-электрод 9 и электрод 10 сравнения. Рабочий электрод 8, например из стеклоуглерода, установлен наверху стеклянной пласти0

5

0

5

0

3,

ны 17 так, что благодаря этому рабочий электрод 8 находится в непосредственном соприкосновении с ультразвуковым резонатором 15 и генерирующими пьезокристаплами 16 и практически в одной и той же вертикальной плоскости с ними для достижения максимальной ультразвуковой амплитуды на поверхности рабочего электрода 8

Затем проводят электрохимический процесс в электрохимической ячейке 5 по достижении пиковых токов раствора в ячейке 5 выключают с помощью изме- рительного блока 7 насосы 3 и 4, вибратор М и с помощью измерительного блока 7, содержащего компьютер (не показан), проводят измерение концентрации ионов в контролируемом растворе. После этого по команде, поступившей с блока 7, вновь включаются мембранные насосы 3 и 4 и ультразвуковой вибратор 11, которые позволяют почти полностью удалить остаточные вещества, восстановленные на рабочем электроде 8, через выводной трубопровод 13,

Вольтаммограммы, хранящиеся в памяти компьютера, установленного в измерительном блоке 7, считываются, и в результате получается откорректированная по фону вольтаммо- рамма.

При использовании предложенного способа измерения поверхность рабочего электрода 8 остается активной, а.результаты измерения - стабильны. Кроме того, способ обеспечивает очистку и стабилизацию поверхности электрода 8. Следовательно, при использовании в качестве рабочего электрода, например мембранного ртутног электрода ртутную оболочку можно легко удалить с поверхности электрода, не прибегая к механической очистке. .

Одновременное применение ультра звука и регулирования расхода раствора согласно изобретению можно .использовать в других способах вольт- амперметрического измерения содержания анионов и катионов.

Формула изобретения

1.Электрохимический способ измерения концентрации ионов в растворе, заключающийся в том, что подают в электрохимическую ячейку с рабочим электродом контролируемый раствор, проводят электрохимический процесс, в ходе которого в период катодного накопления воздействуют

на рабочий электрод ультразвуком, измеряют концентрацию ионов в растворе, после чего удаляют из электрохимической ячейки остаточные вещества, отличающийся тем, что, с целью повьшения эффективности измерений, одновременно с воздействием ультразвука осуществляют пульсирующую подачу раствора до образования пиковых токов раствора, причем воздействие ультразвука и пульсирующую подачу раствора осуществляют также на стадии удаления остаточных веществ.

2.Устройство для измерения концентрации ионов в растворе, содержащее электрохимическую ячейку с рабочим электродом и закрепленным на нем ультразвуковым вибратором и измерительньй блок, электрически соединенный с электрохимической ячейкой и ультразвуковым вибратором, отличающееся тем, что,

с целью повьшения эффективности измерений, оно снабжено пульсирукяцим регулятором подачи раствора в ячейку, выполненным в виде мембранного насоса, электрически соединенного с измерительным блоком, а ультразвуковой

вибратор и рабочий электрод находятся на одной вертикальной оси.

Изобретение относится к электрохимическим исследованиям электролитических растворов и может быть использовано при измерении концентрации ионов в растворе. Цель изобретения - повьгаение эффективности измерений за счет более эффективной очистки рабочего электрода и перемешивания контролируемого раствора. Исследуемый раствор от мембранных насосов 3, 4 импульсно поступает в электрохимическую ячейку 5, в которой проводится электрохимический процесс. Одновременно с импульсной подачей раствора осуществляют воздействие ультразвука на рабочий электрод 8 с помощью ультразвукового вибратора 11, соединенного с электродом 8. Воздействие ультразвука и пульсирующую подачу раствора проводят до тех пор, пока не образуются пиковые токи раствора, а также - после стадии измерения концентрации ионов в растворе на стадии удаления остаточных веществ из ячейки 5 через трубопроцод 13. 2 с.п. ф-лы, 2 ил. СО :л ел ю ю ы

Редактор В. Данко

Составитель С. Волков Техред А.Кравчук

Заказ 5302/59Тираж 776Подписное

ВНИИГМ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Корректор О. Кравцова