Электродиализометрический способ определения концентрации ионов в растворах Советский патент 1988 года по МПК G01N27/48 

Изобретение относится к электрохимическим методам анализа, предназначено для непрерывного измерения концентраций ионов в многокомпонентных растворах и может быть использовано, например, в производстве каустической соды мембранным сцособом для непрерывного определения в ней хлоридов, в качестве датчика в автоматических cиc темах регулирования ионного состава растворов при автоматизации установок очистки сточных вод и т.д.

Цель изобретения упрощение определения путем получения линейн.ой зависимости выходного сигнала от концентрации определяемых ионов.

На фиг. изображено устройство для осуществления электродиализомет- рического способа определения концент рации ионов в растворах; на фиг.2иЗ- градуировочные характеристики для кальция и хлора соответственно.

Устройство состоит из электродиализного преобразователя 1, который ионообменными мембранами 2 и 3 разделен на три камеры. Катодная камера соединена линией 4 подвода и линией 5 отвода с трубопроводами 6 технологического потока, а средняя камера - трубкой 7 с дозатором 8 и трубкой 9 с измерительной ячейкой 10, в которой размещены ионос.елективные электроды 11, соединенные через высоко- омньй преобразователь 12 и регуля- тор 13 с выходом задатчика 14 и входом управляемого источника 15 питания. На выход управляемого источника 15 питания включены последовательно электролизная ячейка 16 и при- бор 17 для измерения выходного сигнала. Газовьй выход электролизной ячейки 16 соединен с герметичной емкостью 18 раствора-носителя. Электродиализный преобразователь 1 снабжен устройствами J9 и 20 для гальванической развязки и запитан от стабилизированного источника 21 тока, В трубопроводе 6 установлен вентиль 22 для обеспечения протока анализируемого раствора через электродиализный преобразователь.

Способ осуществляется следующим образом.

С помощью вентиля устанавливается расход анализируемого раствора через электродиализный преобразователь 1, с помощью стабилизированного источника 21 тока устанавливается определевс0

5

о

5 0 с 0

5

ный ток электродиапиза. Концентрация определяемых ионов в растворе-носителе непрерывно измеряется ионосе- лективными электродами 11 и высрко- омным преобразователем 12 преобразуется в текущий электрический сигнал, который подаётся на регулятор 13. На вход регулятора подается также опорный сигнал от задатчика 14, с помощью которого задается концентрация определяемых ионов в растворе-носителе. Регулятор 3 формирует регулирующее воздействие на управляемый источник 15 питания дозатора 7. Источник питания изменяет ток электролиза через ячейку 16, а, следовательно, и расход раствора-носителя так, чтобы концентрация определяемых ионов в растворе- носителе на вьрсоде электродиализного преобразователя 1 оставалась постоянной и заданной.

Например, концентрация определяемых ионов в анализируемом растворе уменьшилась. В результате этого уменьшается доля этих ионов в общем потоке ионов, обеспечивающих протекание заданного электродиализного тока. Это приводит к уменьшению концентрации определяемых ионов в растворе-носителе, что фиксируется ионоселектив- ными электродами 11 и преобразуется преобразователем 12 в электрический сигнал, который на входе регулятора 13 алгебраически складывается с опорным сигналом от задатчика 14, и в результате формируется рассогласование. Регулятор 13 на основании рас согласования формирует регулирующее воздействие,на управляемый источник питания, который уменьшает электролизный ток, а следовательно, и расход раствора-носителя, приводя концентрацию определяемых ионов к заданной. Полученный электролизньй ток в ячейке 16 измеряется прибором J7 и является мерой концентрации определяемых ионов в анализируемом растворе.

П р .и м е р 1, Измерение концентрации хлоридов в каустике.

Анализируемый раствор, представ- ляюшэий собой совокупность компонентов NaOH+NaCl+H 0 с концентрациями NaOH 20-40%, NaCl 0-0,10%, Н,0 - остальное, подают в катодную камеру электродиализной HHBVIKH 1 , откуда током эле1 :тродиализа транспортируют ионы С и ОН через ионообменную

мембрану 3 в поток раствора-носителя, в качестве которого используют, например, разбавленньш раствор () азотнокислого натрия NaNO,. Затем поток раствора-носителя, содержащего определяемые ионы, пропускают через ячейку 10 с ионоселективными электродами J1. Генерируемая на этих электродах ЭДС (Е) используется в качестве информации для управления расходом раствора-носителя так, чтобы текущая Е на электродах равнялась заданной Е,. Расход раствора-носителя ре

)

гулируют путем изменения электролизного тока в ячейке 16, который измеряется прибором 17, и используют в качестве меры концентрации определяе-г мых ионов в растворе. На фиг.З приведены результаты, полученные при экс- периментальном определении зависимости силы электролизного тока от концентрации хлоридов в каустике дця заданнбго потенциала Е, 245 мВ и для Е, 272 мВ, Относительная концентрация хлоридов в каустике определяется как отношение концентрации NaCl к сумме концентраций растворенных компонентов в грамм-эквивалентах на литр и выражается в процентах.

В качестве ионоселективных электродов могут быть использованы ЭСрЛ - 01 и ЭВЛ - Ш4 из комплекта ирномера H-J02.

Построенная характеристика (фиг.З подтверждает линейный характер зависимости I f (с (.р) во всем диапазоне изменения концентрации хлоридов,

П р и м е р 2, Измерение относительной концентрации ионов кальция в растворе NaNO,

Относительная концентрация ионов кальция варьируется от О до 5%. Операции выполнения способа те же, что и в примере 1. В качестве ионоселек- тивного электрода на ионы кальция в растворе-носителе используют электрод типа 20-15 (Критур, производство ЧССР) и сравнительный электрод . типа ЭВЛ-JMJ. ЭДС электрода подцерз вается на уровне 83,5 мВ. Градуиро- вочная характеристика показана на фиг.2,

ормула

изобретения

Электродиализометрический способ определения концентрации ионов в растворах, заключающийся в избирательном выделении их методом электродиализа в раствор-носитель и поддержание концентрации их в растворе-носителе постоянной, отличающийся тем, что, с целью упрощения определения путем получения линейной зависимости выходного сигнала от концентрации опредепяемых ионов, концентрацию ионов в растворе-носителе поддерживают постоянной путем изменения расхода раствора-носителя в электродиализный преобразователь с помощью электролизного тока генераторной ячейки, газовый выход которой подключают к герметичной емкости с раствором-носителем, а концентрацию ионов чэпределяют по значению электролизного тока из формулы

I,

где I, п,

C;FV

ТОК электролиза. А; коэффициент пропорциональности между током электролиза и расходом раствора- носителя (I , nQ. ),

А-с-см

Q - расход раствора-носителя,

о1. - коэффициент переноса

i-иона;

I - ток электродиализа. А;

- относительная к 5

п

5

а

С;

С

с. р -ч

концентрация 1-го иона в анализируемом растворе} концентрация определяемого иона в анализируемом растворе, М;

концентрация неопределяемых ионов, М; заданная концентрация i-ro иона в растворе-носителе, М;

постоянная Фарадея, Кл/моль; (i,j).

Изобретение относится к электро- химическим методам анализа, предназначено для непрерьтного измерения концентраций ионов в многокомпонентных растворах любой концентрации и может быть использовано, например, при производстве каустической соды мембранным способом для непрерывного определения примесей в ней хлоридов натрия. Цель изобретения - упрощение определения путем получения линейной зависимости выходного сигнала анализатора от концентрации определяемых ионов. Исследуемые ионы из анализируемого многокомпонентного раствора транспортируются электродиализным током в раствор-носитель, где концентрацию их поддерживают постоянной на уровне максимальной чувствительности устройства их идентификации путем из- менения расхода раствора-носителя. Мерой концентрации исследуемых ионов в анализируемом растворе является значение расхода раствора-носителя,регистрируемое по величине тока электролизного устройства и определяемое по формуле Ig п i;lV./(CjF), где п, el-, I, С,-, F - константы реализуемого устройства| i); - относительная концентрация исследуемого иона; Ig - регистрируемый ток электролизера. 3 ил. € ОО с 00 05 О5

fpuet

э,мА

700

600 5Я Ш 300

2Ш

/,

offtfef/m/Myifoff Co , % .Z

3 272nS

l -ZfSnB