Способ определения концентрации растворимого вещества в жидких средах Советский патент 1989 года по МПК G01N21/59 

Изобретение относится к оптическому анализу веществ и материалов и может быть использовано для определения концентрации растворимых веществ

в жидких технических и природных средах с повышенной точностью.

Целью изобретения является повышение точности измерения концентрации растворенных веществ в жидких средах путем исключения влияния как нестабильности параметров источника излучения, так и исключение влияния за-

кюпегы, not: rcipiMinnx мримо- CK -i л иеппсч оянс гва гнческих cnoiicrH рас. I copiu e.un, особенно н сллбокоищми - рм130 зллииггх растворах.г

Иа чертеже схематично показано усгройсгро для осхтцестпления предлагаемого способа.

Устройство содержит источник 1 излучею1я, формирователи 2 и 3 опти- ю ческого луча, составную призматическую кювету 4, компрессор 5, составной призматический клин 6, приемш1к 7 оптического изл чения, аналого-1щфроii() i;,ei(c 1 вуе 1 на приемник 7 излучения. Выход}1ое напряжение приемника кодируется с помощью ЛЦП 8 и вво- дич ся через интерферейсные схемы сопряжения п память мик зоЭВМ 9.

Но командам ЭВМ, записанным в постоянном запоминающем устройстве (ПЗУ) с помощью четырехканального ЦАП 11 осуществляется управление всеми блоками ycrpoiicTBa: источника 1, компрессора 5, перемещения кюветы 4 и оптического клина 6. После включения устройства в ЭВМ 9 запоминается ре

Изобретение относится к оптическому анализу веществ и материалов и служит для концентраций растворимых веществ в жидких технических и природных средах с повышенной точностью. Цель изобретения состоит в повышении точности определения концентрации, для чего изменяют толщину слоя анализируемой жидкости, что вызывает изменение интенсивности ослабленного излучения на величину, превышающую порог чувствительности приемника в заданное число раз, определяемое из условий измерения, и определяют концентрацию из полученного соотношения. На пути оптического излучения вводят растворитель или раствор сравнения с переменной толщиной слоя, выбираемой из условия дополнения толщины анализируемого слоя до постоянной величины. В расчетной формуле учитывают только изменение толщины слоя анализируемой жидкости. Управление процессом контроля производится с помощью ЭВМ. Кювета и клин выполнены в виде сопряженных полых призм. Одна призма кюветы заполнена анализируемой жидкостью, вторая - растворителем или раствором сравнения. Одна призма клина заполнена образцовой жидкостью с известной концентрацией, а вторая - растворителем или раствором сравнения. Практическое значение способа состоит в повышении достоверности контроля технологических растворов целлюлозно-бумажной промышленности. 1 ил.

вой преобразователь (АЦП) 8, микроЭВМ 5 зультаг преобразования ингенсивности 9 с пультом 10 управления, цифроана- логовьм преобразователь (ЦАП) 11, исизлучения в напряжение U, с учетом загрязне Ц1я кюветы. Затем по команде ЭВМ с помощью электропривода 12 перемещается кювета 4 на заданную величину Л1, в направлении, перпе1адикуляр- ном ходу оптического луча, изменяя толщину слоя с 1 до 1,. Напряжение преобразования U кодируется и запо- ми1.-ае 1 ся в памяти ЭВМ. Далее по команде ЭВМ ЦДП 11 вырабатывает управляющее напряжение, которое посредством, электропривода 12 плавно пере- меи;.ает клин 6, а соответствующее напряжение Uj вводится в ЭВМ. Подпро- гр;п-тмсй регулирования положеш1я клипа предусмотрено сравнение выходного напряжения приемника U с первоначаль ным напряжением U,, коч орое хранится в памяуи ЭВМ. При достижении равенства Uj и клин 6 останавливается и Б процессоре ЭВМ определяется его результирующее перемещеьше Л1 -j относительно кюветы 4 с слоя 1 2- Параметр Ср вводится в память ЭВМ вручную через пульт в зависимости от состава контролируемой среды. Микро- ЭВМ 9 вычисляет концентрацию С по формуле и вьщает значе1н-1е в цифровой ферме на индикаторе 14. При изменении концентрации С или загрязнения кюветы изменяется напряжение U . Но за счет последующих перемещений кюветы 4 и клина 6 определяется действительное значение ко}И1ентрации С независимо от ее загрязнения.

nc n;iiii a. iv,Mbic

1

13

электроприводы перемещения, соединенн -1е соотвегствел но с кювегой 4 и клином 6, цифрово } 14.

индикатор Кювета

оптический клин

гриемнпк 7 и,11. устаи )Лле)1Ь1 г: оптического лучл, формируемог о г; riO- нохроматического излучения источника 1 . Вькод ттриемкика 7 излучега1Я соеди- нел с аналог овым входом АЦП 8, кодовы выходы которого соединены с шиной данных микроэвм 9, к которой через соответствуюп ие интерфейсные схемы подключены кодовые входы ЦАП 11, кодовые входы индикатора 14 и кодовые вьп;одь пульга 10 управления, а аип- логовые выходы 1 1 соединены с уп- равляюпщми входами электроприводов 12 и 13, источника 1 и компрессора 5.

Кювета 4 и клин 6 выполнены в виде сопряженнг гх полых призм,при этом одна призма кювегы заполнена анализируемой жидкостью, вторая - растворителем или раствором сравнения, одна призма KJUJHa заполнена образцовой Ж1адкосгью с известной к ондентрап.иой, а вторая - рас1 ворителем или расгно- ром сравнения.

Способ осуществляют следуюиргм образом.

Монохроматическим излучением источника 1 фop иpoDaтeль 2 оптического луча зондиру от состапнум IM:- вету 4, состоящую из ;;вух сопрялал-- ных , чеоез пpoтo нyю част;, которой протекает анализируемая ж11;;кс1С под воз.действием кошрессора 5, а з негфоточно;: части кюветы находится тех. И 1есг;ий растипритель или растиг.р сравнения. Излучею-1Р, прои1едшсе irione ту, черор кммпенсиг1уки{ий клин 6 и форг-;1 гот;;; 3 оггтического /lyiv-i

5 зультаг преобразования ингенсивности

0

5

5 О

;

0

45

50

излучения в напряжение U, с учетом загрязне Ц1я кюветы. Затем по команде ЭВМ с помощью электропривода 12 перемещается кювета 4 на заданную величину Л1, в направлении, перпе1адикуляр- ном ходу оптического луча, изменяя толщину слоя с 1 до 1,. Напряжение преобразования U кодируется и запо- ми1.-ае 1 ся в памяти ЭВМ. Далее по команде ЭВМ ЦДП 11 вырабатывает управляющее напряжение, которое посредством, электропривода 12 плавно пере- меи;.ает клин 6, а соответствующее напряжение Uj вводится в ЭВМ. Подпро- гр;п-тмсй регулирования положеш1я клипа предусмотрено сравнение выходного напряжения приемника U с первоначальным напряжением U,, коч орое хранится в памяуи ЭВМ. При достижении равенства Uj и клин 6 останавливается и Б процессоре ЭВМ определяется его результирующее перемещеьше Л1 -j относительно кюветы 4 с слоя 1 2- Параметр Ср вводится в память ЭВМ вручную через пульт в зависимости от состава контролируемой среды. Микро- ЭВМ 9 вычисляет концентрацию С по формуле и вьщает значе1н-1е в цифровой ферме на индикаторе 14. При изменении концентрации С или загрязнения кюветы изменяется напряжение U . Но за счет последующих перемещений кюветы 4 и клина 6 определяется действительное значение ко}И1ентрации С независимо от ее загрязнения.

Выполнение кюветы и клина в виде со; ряженных полых призм, заполненных с одной стороны анализируемо Ж1здкос- тьн) или образцовой жидкос тыо с известно концентрацией, с другой стороны - расч ворителем или раствором сравне П1я, позволяет исключить влия- техьп ческого растворителя с не- :o iJ poj;: pyeMbiM составом на точность

определения концентрации исследуемого вещества в растворе.

Благодаря автоматическому исключению погрешности оптоэлектрического преобразования, влияния неконтролируемого сос 1 ава рас 1 ворителя и загрязнения рабочей кюветы, погрешность измерения концентрации уменьшается в 3-5 раз. При проведении количест- венного анализа сточных вод на очистных сооружениях целлюлозно-бумажной промьшшенности концентрация 0,1- 5 мг/кг остаточных хлоридов и сульфидов определяется с огносительной погрешностью не более 10,2% по сравнению с 1-1,5%.

Технико-экономическая эффективност способа определяется повышением достоверности контроля концентра щи тех- нологических растворов в условиях целлюлозно-бумажного производства, а также снижением эксплуатационных расходов на систему оперативного контро

ля за счет исключения калибровок при- 25 чения на величину, гтревьшающую порог

емника и периодических подстроек элементов оптической системы, в частности замены кювет из-за загрязнения оптических стекол.

Формула изобретения

Способ определения концентрации растворимого вещества в жидких ере - дах, заключающийся в том, что формируют пучок монохроматического излучения, облучают им анализ1фуемую жидкость в кювете с переменной, и олщиной слоя, измеряют интесизиость излучения

ослабленного анализируемой жидкостью, вводят на пути оптического излучения образцовую жидкость с известной концентрацией и переменной толщиной слоя, изменяют толщину слоя образцовой жидкости при изменении концентрации анализируемой жидкости, чтобы компенсировать изменение оптической плотности анализируемой жидкости, отличающийся тем, что, с целью повьш1ения точности измерений, на пути оптического излучения вводят растворитель или раствор сравнения с пере- менной толщиной, дополняющей толщины анализируемой и образцовой жидкостей до постоянных величин, при этом после измерения интенсивности ослабленного анализируемой жидкостью излучения с учетом оптической плотности растворителя или раствора сравнения изменяют толщину слоя анализ1фуемой жидкости на значение Л,, вызывающее изменение интенсивности ослабленного излучувствительности приемника излучения в заданное число раз, определяемое из условий измерения, изменяют толщину слоя образцовой жидкости на значение 0 й12 восстанавливающее первоначальное значение ослабленного излучения, а искомую концентрацию определяют из соотношения

г г

5 Г-

искомая концентрация анализируемой ЖИДКОСТИ; известная концентрация образцовой жидкости.

где С Со Составитель И.Ильин Редактор Ю.Середа Техред Л.Сердокова Корректор Т.ПалиЛ

Заказ 6601/49

Тираж 789

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат Патент, г, Ужгород, ул. Гагарина, 101

/4Подписное