Способ потенциометрического определения рН жидкости с известным температурным градиентом рН Советский патент 1992 года по МПК G01N27/416 

Изобретение относится к контрольно- измерительной технике, в частности к по- тенциометрическим методам анализа рН и ионного состава жидких сред, и может быть использовано при контроле за охраной окружающей среды, s агрохимических исследованиях, в химической и других отраслях промышленности.

Целью изобретения является упрощение способа при сохранении метрологических характеристик.

На фиг. 1 и 2 приведена схема, поясняющая способ.

В измерительную ячейку 1, в которую поступает анализируемая вода, помещены электродная система 2 и датчик 3 температуры. Температура в измерительной ячейке 1 может принудительно изменяться с помощью устройства 4 термостатирования. Информация от электродной системы 2 и

датчика 3 температуры поступает на согласующие устройства 5 и 6 и через аналого- цифровые преобразователи 7 и 8 попадает на вход микро-ЭВМ 9. Результаты измерения передаются на дисплей 10 и другие устройства. Работой всей системы управляет , микро-ЭВМ 9. В соответствии с заданной программой система периодически переходит из режима измерения в режим калибровки. В этом режиме по управляющему сигналу включается устройство 4 термоста- тироеания, осуществляющее подогрев анализируемой воды в измерительной ячейке 1 от исходной (рабочей) температуры ti до температуры t2. определяемой заданным приращением At(t2 и ti + At). При этом ЭДС электродной системы изменяется от исходного значения Ei до нового значения Е2. После стабилизации температуры в измерительной ячейке (стабилизация фиксируется

4

%

00

руется по уменьшению производной температуры по времени) микро-ЭВМ фиксирует новое значение ЭДС электродной системы Е2 и температуры t2 и по хранящимся в ОЗУ значениям Е1. ti и температурного градиента рН (для воды

ft 0,015 Й) по уравнению

рН р Н„-5,051 (

4- ДРН Ч„Л

+ Ж 2)

(1)

где R - температурный градиент рН

AT

анализируемой жидкости;

Sta - градиент водородной функции при температуре ta, вычисляет значение рН анализируемой жидкости. Это значение рН и измеренное значение EI используются в качестве калибровочных данных. По этим значениям вычисляется значение координаты Си изопотенциальной точки электродной системы, которое затем хранится в ОЗУ до следующего цикла калибровки. После этого устройство термостатирования выключается и после стабилизации температуры в измерительной ячейке система переходит в режим измерения. В этом режиме рН анализируемой воды определяется по текущим значениям ЭДС Е и температуры в соответствии с известной зависимостью

Рн н - |т1г®

Схема измерительной ячейки, использованная в канале рН анализатора, работающего по предлагаемому методу имеет вид, приведенный на фиг. 2.

Схема содержит бачок И с насыщенным раствором KCI, вспомогательный электрод 12, электролитический ключ 13,

Измерительную ячейку 14, измерительный электрод 15, датчик 1 б температуры (термометр сопротивления), электронагреватель 17, термостат 18, вентиль 19, мешалку 20.

Первоначальное измерение рН контролируемой воды в измерительной ячейке производится при температуре ti, котбрая стабилизируется за счет протока части контролируемой воды через термостат 18. Для измерения при температуре ii вентиль 19 перекрывает поток воды через термостат 18 и вода в термостате Шив ячейке 14 нагревается до температуры t2. Контроль и регулирование температуры осуществляются с помощью термометр 16 сопротивления и микро-ЭВМ.

Возможны также и другие варианты схемы ячейки. Следует отметить, что из четырех констант, входящих в уравнение (2), именно Ей подвержено наиболее заметному

временному дрейфу и требует периодического уточнения. Для констант So и а обычно используют теоретические значения (S0 54,2 мВ/рН, а 0,198 мВ/рН град.).

Постоянная рНи остается достаточно стабильной практически в течение всего срока службы стеклянного электрода (около 1 года), ее численные значения в случаях, когда паспортные данные по разбросу от номинального значения не удовлетворяют требуемой точности измерения, определяются в лабораторных значениях перед вводом в эксплуатацию, Выбор конкретного значения перепада температуры (t2 - ti) зависит от требуемой чувствительности и точности измерения и возможностей аналоговой схемы. Так, необходимое значение Д t 12 - ti в зависимости от заданной чув, AUN Q ствительности (др) может быть опреде0

5

лено из соотношения At 5-ЈU

(3)

Например, для получения чувствительности порядка 2 мВ/рН необходимо, чтобы At 10°С. Продолжительность цикла калибровки зависит от тепловой инерционности измерительной ячейки 14 и расхода анализируемой воды. Практически время калибровки

составляет 15-20 мин. Периодичность калибровки зависит от необходимой точности измерения и временной стабильности электродной системы (практически от стабильности параметра Ей). Для точности измерения порядка + 0,1 рН периодичность калибровки достаточно установить равной 1 раз за 7 сут.

Формула изобретения Способ потен циометричес кого определения рН жидкости с известным температурным градиентом рН. включающий измерение ЭДС с известным значением изопотенциальной точки рНп электродной системы в анализируемой жидкости, о т л ичающийся тем, что, с целью упрощения способа при сохранении метрологических характеристик, измерение ЭДС (Ei и Еа) производят при двух значениях температур (tt - исходной и ta - измененной), а искомое

значение рН определяют по формуле

рН р Ни - 5,051 (1 +

.

ДрН

где & - температурный градиент рН анализируемой жидкости:

St2 градиент водородной функции при температуре t2.

гиг. i

Изобретение относится к потенциомет- рическим методам анализа и может быть использовано в электрохимических исследованиях в химической и др. отраслях промышленности. Измеряют ЭДС с известным значением изопотенциальной точки рНи электродной системы в анализируемой жидкости при двух значениях температур (Ei при ti и Е2 при ta), а искомое значение рН определяют по формуле р Н р Ни - 5.051 {(Е2 - Ei)/(t2 - ti) + 4- Др H/At StJ где ApH/At - температурный градиент рН анализируемой жидкости; St2 - градиент водородной функции при температуре t2. 2 ил. у Ё

I

г