Кулонометрический способ определения массы воды в пробах реактивом Фишера Советский патент 1990 года по МПК G01N27/42 

1

(21)4448294/31-25

(22)30.06.88

(46) 07.06.90. Бюл. № 2J

(71)Московский институт нефти и газа им. И.М.Губкина

(72)В.Г.Булыгин, Н. П. Глушков, О.В.Мельникова, С.И.Петров и В.С.Середа

(53)543.258(088.8)

(56)Заявка Японии № 62-1219, кл. G 01 N 27/42, 1987.

Рекламный проспект и техническое описание на компьютерный анализатор СА-05. Материалы фирмы Мицубиси.

(54)КУЛОНОМЕТРИЧЕСКИЙ СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МАССЫ ВОДЫ В ПРОБАХ РЕАКТИВОМ ФИШЕРА

(57)Изобретение относится к области аналитической химии, в частности к методу кулонометрической акваметрии. Цель изобретения - повышение точности результатов анализа и увеличение ресурса непрерывной работы устройства для определения массы воды в пробах. Способ осуществляется путем внесения воды в анодную камеру для химического связывания избытка йода в реактиве Фишера, контроля разности потенциалов на индикаторных электродах в анодной камере при пропускании через генераторные электроды постоянного тока генерации, уменьшения последнего пропорционально уменьшению контролируемой разности потенциалов, фиксации его значения с момента совпадения контролируемой разности потенциалов с предварительно заданной уставкой до момента внесения в анодную камеру анализируемой пробы с последующим увеличением тока генерации и уменьшением последнего пропорционально уменьшению контролируемой разности потенциалов до фиксированного значения, определения на основании данных о токе генерации количества электричества, характеризующего массу воды в анализируемой пробе. Кроме того, дополнительно контролируют разность потенциалов на индикаторных электродах в катодной камере до совпадения последней с предварительно заданной уставкой, после чего изменяют направление тока генерации на противоположное и анодную и катодную камеры и их электроды используют во взаимообратном назначении при повторении операций по определенно массы воды в пробах. 1 ил.

i

(Л

ся

Изобретение относится к области аналитической химии, в частности к методу кулонометрической аквиметрии. Цель изобретения - повышение точности результатов анализа и увеличение ресурса непрерывной работы устройства для определения массы воды в пробах. Способ осуществляется путем внесения воды в анодную камеру для химического связывания избытка йода в реактиве Фишера, контроля разности потенциалов на индикаторных электродах в анодной камере при пропускании через генераторные электроды постоянного тока генерации, уменьшения последнего пропорционально уменьшению контролируемой разности потенциалов, фиксации его значения с момента совпадения контролируемой разности потенциалов с предварительно заданной уставкой до момента внесения в анодную камеру анализируемой пробы с последующим увеличением тока генерации и уменьшением последнего пропорционально уменьшению контролируемой разности потенциалов до фиксированного значения, определения на основании данных о токе генерации количества электричества, характеризующего массу воды в анализируемой пробе. Кроме того, дополнительно контролируют разность потенциалов на индикаторных электродах в катодной камере до совпадения последней с предварительно заданной уставкой, после чего изменяют направление тока генерации на противоположное и анодную и катодную камеры и их электроды используют во взаимообратном назначении при повторении операций по определению массы воды в пробах. 1 ил.

Изобретение относится к аналитической химии, в частности к методу кулонометрической акваметрии, и может быть использовано в приборах и автоматизированных системах аналитического контроля.

Целью изобретения является повышение точности результатов анализов и увеличение ресурса непрерывной работы устройства для определения массы воды в пробах за счет использования ресурса реактива катодной камеры,

31569691

уменьшения осмоса и очистки рабочей поверхности генераторных электродов,

На чертеже представлена схема устройства для определения массы воды в пробах по предлагаемому способу.

Устройство для определения массы воды в пробах содержит снабженный терминалом 1 процессор 2, подключенный для контроля разности потенциалов « через первый аналого-цифровой преобразователь 3 и блок 4 усиления и детектирования к первой паре индикаторных электродов 5, которая введена в

20

на индикаторных электродах в конечной точке титрования ;

U - значение второй уставки, соответствующее разности потенциалов на индикаторных электродах в начальной точке титрования ,

I - максимальное значение тока генерации.

Затем производят замещение избытка йода в. реактиве Фишера анодной камеры 7 путем подачи через первый канал 8 воды. При этом осуществляются следующие операции; подача порции кулонометрической ячейке 6 в анодную jc воды в анодную камеру 7 через первый камеру 7, снабженную первым каналом канал 8 для внесения пробы) перемеши- 8 для внесения пробы и соединенную с катодной камерой 9 через электропроницаемую i перегородку 10, при этом процессор 2 с помощью второго аналого-цифрового преобразователя 11 и управляемого источника 12 тока осуществляет контроль и управление величиной тока генерации между генераторными электродами 13 и 34, расположенными соответственно в анодной 7 и катодной 9 камерах, наполненных реактивом Фишера, который перемешивается магнитной мешалкой 15 и дополнительно установленной магнитной мешалкой 16.

Кроме .того, в кулонометрической ячейке 6 катодная камера 9 дополнительно снабжена вторым каналом 7 для внесения пробы и в нее дополнительно введена вторая пара индикаторных электродов 18, подключенная при помощи штекера 19 и гнезда 20 к дополнительно установленному измерительному блоку 21, например цифровому вольтметру типа В7-27, причем, для удобст-д ва работы первая пара индикаторных электродов 5 соединена с блоком 4 усиления и детектирования с помощью штекера 22 и гнезда 23 однотипных штекеру 19 и гнезду 20, а генератор- ,г циалов Uh(t) на n-й паре индикаторных ные электроды 13 и 14 подключены к . электродов, где п 1 соответствует

вание воды с реактивом Фишера магнитной мешалкой 15} ввод в процессор 2 с помощью первого аналого-цифрового преобразователя 3 и блока 4 усиления и детектирования значения разности потенциалов U(t) на первой паре индикаторных электродов 5; сравнение в процессоре 2 введенной разности по- 25 тенциалов U( (t) с первым заданным - значением U0 по условию

u,(t) (i)

Операции циклически повторяют до момента, определяемого выполнением условия (1), после чего переходят к операциям предтитрования, в анодной камере 7. При этом осуществляют следующие операции: подача первоначальной величины тока генерации через генераторные электроды 13 и 14 с управляемого источника 12 тока по команде процессора 2

30

35

i(t) I

(2)

а) ввод в процессор 2 с помощью первого аналого-цифрового преобразователя 3 и блока 4 усиления и детектирования значения разности потенуправляемому источнику 12 тока с помощью однотипных штекеров 24 и 25.

Осуществление способа начинают с подготовки устройства к работе, после чего в обе камеры 7 и 9 кулонометрической ячейки 6 через каналы 8 и 17 заливают реактив Фишера. Далее выполняют операции в соответствии с блок-схемой алгоритма следующим образом. В процессор 2 с терминала 1 вводят исходные параметры:

U

0 - значение первой уставки,

соответствующее разности потенциалов

0

Затем производят замещение избытка йода в. реактиве Фишера анодной камеры 7 путем подачи через первый канал 8 воды. При этом осуществляются следующие операции; подача порции c воды в анодную камеру 7 через первый канал 8 для внесения пробы) перемеши-

д ,г циалов Uh(t) на n-й паре индикаторных электродов, где п 1 соответствует

вание воды с реактивом Фишера магнитной мешалкой 15} ввод в процессор 2 с помощью первого аналого-цифрового преобразователя 3 и блока 4 усиления и детектирования значения разности потенциалов U(t) на первой паре индикаторных электродов 5; сравнение в процессоре 2 введенной разности по- 5 тенциалов U( (t) с первым заданным - значением U0 по условию

u,(t) (i)

Операции циклически повторяют до момента, определяемого выполнением условия (1), после чего переходят к операциям предтитрования, в анодной камере 7. При этом осуществляют следующие операции: подача первоначальной величины тока генерации через генераторные электроды 13 и 14 с управляемого источника 12 тока по команде процессора 2

0

35

t) на n-й паре индикат , где п 1 соответст

i(t) I

(2)

циалов Uh(t) на n-й паре индикаторных электродов, где п 1 соответствует

а) ввод в процессор 2 с помощью первого аналого-цифрового преобразователя 3 и блока 4 усиления и детектирования значения разности потен

первой паре индикаторных электродов 5, а п 2 - второй паре индикаторных электродов 18,

б)сравнение в процессе 2 введенной разности потенциалов Un(t) с первой уставкой Uo по условию

un(t)uoi (3)

при выполнении условия (3) переходят к операции в, в противном случае - к операции 5 j

в)уменьшение тока генерации в соответствии с суперпозицией временных Функций тока и разности потенциалов на n-й паре индикаторных электродов с помощью процессора 2, второго аналого-цифрового преобразователя 11 и управляемого источника 12 i(t) (t)(4)

и возвращение к операции а) (примером реализации зависимости (4) могут быть контроллеры тока);

г) Фиксация (поддерживание постоянной величины) значения тока генерации с помощью процессора 2, управляемого источника 12 тока и второго аналого-цифрового преобразователя 11

i(t)

1„ const.

После занесения в память процессора 2 значения тока генерации, соответствующего выражению (5), в анодную камеру 7 через канал 8 вносят пробу и проводят следующие операции:

внесение пробы в j-ю электролизную камеру через j-й канал для внесения пробы, где j 1 соответствует первой (анодной) электролизной камере 7 с первым каналом 8 для внесения пробы, j 2 - второй (катодной) электролизной камере 9 с вторым каналом 17 для внесения пробы,

ввод в процессор 2 с помощью первого аналого-цифрового преобразователя 3 и блока 4 усиления и детектирования значения разности потенциалов U (t) на n-й паре индикаторных электродов ,

перемешивание пробы с реактивом Фишера магнитной мешалкой;

сравнение в процессоре 2 введенной разности потенциалов с второй уставкой U по условию

Un(t)U1t (6)

причем операции циклически повторяют до момента выполнения условия (6). После этого начинают титрование внесенной пробы, осуществляя следующие операции:

i

фиксация в процессоре 2 момента времени начала титрования t t

приращение в процессоре 2 отсчета реального времени

t t + At,(7)

где &t - величина шага квантования по времени,

увеличение тока генерации управляемым источником 12 тока по команде процессора 2 до значения

i(t) i;

(8)

20

ввод в процессор 2 с помощью первого преобразователя 3 и блока 4 значения разности потенциалов (t) на 10 n-й паре индикаторных электродов1,

уменьшение тока генерации с помощью процессора 2, второго преобразователя I1 и источника 12 тока в соответствии с выражением (4)} 15ввод в процессор 2 с помощью второго аналого-цифрового преобразователя 1J текущего значения тока .генерации i(t) 1

сравнение в процессоре 2 введенного значения тока с занесенным в его память значением фиксированного тока по условию

i(t)I

Я5

(9)

причем операции циклически повторяют до момента t t4, определяемого выполнением условия (9);

фиксация в процессоре 2 момента времени конца титрования.

На основании данных, занесенных в память процессора 2 о токе генерации за время титрования, переходят к вычислению массы воды в анализируемой пробе следующим образом:

вычисление в процессоре 2 значения количества электричества

Q J i(dt - 1ф(Ьг - t,), (10)

J t,T

где k - порядковый номер анализа в

j-й электролизной камере ; вычисление в процессоре 2 массы воды k-й пробы в электролизной камере

-Н№ п)

где 9,008 - значение электрохимического эквивалента воды; 96484,6 - значение постоянной Фа- радея.

После получения результата о массе воды в анализируемой пробе выполняют операции контроля избытка йода в реактиве Фишера катодной камеры 95 т.е. определяют готовность реактива Фишера для анализа проб в катодной камере 9 следующим образом.

измерение при помощи измеритель- но.го блока 21 разности потенциалов

U I1 на n-й паре индикаторных элекR.

тродов при анализе проб в j-й электролизной камере, причем п 3-j ,

сравнение измеренной разности потенциалов U (t) с величиной первой установки U0 по условию

uV )iU0 , (12)

причем анализ проб в j-й камере циклически продолжают до момента выполнения условия (12), после чего переходят к взаимозамене Функций электролизных камер 7 и 9, что осушест-- вляется путем изменения направления тока генерации на противоположное, что достигается взаимопереключением штекеров 24 и 25 и взаимозаменой назначения первой 5 и второй 18 пар индикаторных электродов посредством взаимопереключения штекеров 19 и 22 для подключения указанных пар индикаторных электродов к соответствующим каналам контроля.

Анализ последующих проб осуществляется в электролизной камере 9.

Использование способа позволяет увеличить удельный ресурс реактива Фишера, значение которого характеризует ресурс непрерывной работы, по сравнению с прототипом более чем в три раза, что приводит к экономии реактива Фишера и снижению трудозатрат при замене реактива на свежий, включающей подготовку кулонометрической ячейки (очистка электродов, специальная обработка и сушка) за счет увеличения ресурса устройства для определения массы воды в пробах. Кроме того, использование способа снижает себестоимость анализа на 46% и уменьшает основную относительную погрешность на 4,7-5,1%.

Формула изобретения

Кулонометрический способ определения массы воды в пробах реактивом

Фишера, заключающийся в том, что на индикаторных электродах в рабочей камере предварительно устанавливают Фиксированное значение напряжения, вводят пробу анализируемой жидкости,

пропускают ток генерации через пробу до достижения на индикаторных электродах фиксированного значения напряжения, отключают ток генерации и проводят определение массы воды,

отличающийся тем, что,

с целью увеличения ресурса работы реактива Фишера, одновременно контролируют величину напряжения на индикаторных электродах в резервной камере и при достижении фиксированного значения напряжения изменяют направление тока генерации на противоположное и проводят определение массы воды в следующей пробе в резервной камере.

Ч щ wr

( 7 Jx|

/

/5

17

Э

/5