Способ электрохимического определения содержания компонентов в электролитах Советский патент 1992 года по МПК G01N27/00 

Изобретение относится к электрохимическим и электрофизическим измерениям и может быть использовано в технологии приготовления производственной и питьевой воды, при контроле сточных вод и состава гальванических ванн.

Известен способ (Живилова Л.М.. Назаренко П.Н., Маркин Г.П. Автоматический контроль водно-химического режима ТЭС. М., Энергия, 1979. - 224 с.) с использованием кондуктометрического метода, основанного на измерении электропроводности раствора контактным или бесконтактным методом. На результате измерения не оказывают влияние примеси органического происхождения, а поляризационные явления и кинетика двойного слоя искажают их.

Известный способ не позволяет определять содержания органических и неорганических веществ в растворе, так как принцип измерения основан на явлении изменения омического сопротивления (активного) раствора в зависимости от концентрации, без учета емкостных эффектов, поляризационного сопротивления и химических реакций. Это является недостатком кондуктометрического метода и средств измерений, базирующихся на нем кондуктометров (ТХ2/Р, АК-310, КС-211), содержащих генератор переменного напряжения одной частоты датчик и вольтметр. Кондуктометры реализуют кондуктометрический метод измерения активного сопротивления растворов и имеют те же недостатки, что и сам метод.

Целью изобретения является создания экспрессного, безреагентного и неразрушающего способа определения содержания компонентов в электролитах, обладающего повышенной информативностью.

Для этого электроды датчика поляризуют несколькими токами различных частот и измеряют на этих частотах напряжение датчика.

Напряжение датчика при неизменном по значению токе поляризации зависит от концентрации компонентов, их диэлектрической и магнитной проницаемости, вязкости, температуры, зарядов, коэффициентов диффузии и переноса константы скорости и частоты тока.

Технологические растворы характеризуются постоянством указанных параметров. Изменяя частому тока в диапазоне от низких (1-100 Гц) до высоких (10Г 107 Гц) частот, получают различные значения пряжений датчика

Эквивалентный электрический аналог датчика состоит из резистора определяющего концентрацию компонентов, последовательно включенного с параллельным

СО

с

х| х| О

оо х|

сл

соединением емкости двойного слоя - первой ветви, химического и диффузионного импедансов - второй ветви (Феттер К. Электрохимическая кинетика. Химия, 1967, с. 373-380).

На низких частотах импеданс аналога датчика определяется параллельным соединением эквивалентной схемы при любых концентрациях веществ в растворе. В области высоких частот сопротивление параллельного соединения в десятки, сотни раз меньше сопротивления последовательного резистора. Поскольку ток поляризации неизменный, то согласно закону Ома напряжение датчика пропорционально его импедансу и с ростом частоты уменьшается.

Импеданс параллельного соединения аналога датчика в основном определяется органическими веществами, а сопротивление последовательного резистора - неорганическими.

Поляризуя датчик несколькими токами разных частот и измеряя напряжения их на электродах, можно определить содержание компонентов органических и неорганических веществ в растворе.

В растворе находятся 4-10 (в общем п) компонентов органического и неорганического происхождения, концентрацию которых необходимо определить. В этом случае двухэлектродный датчик поляризуется от генератора переменными токами 4-10 (в общем п) различных частот и измеряются их напряжения на электродах. Для количественного анализа вначале выполняется градуировка по каждому компоненту, находящемуся в растворе, т.е. строится зависимость напряжения датчика от концентрации по стандартным растворам, а затем

выполняется анализ технологического раствора.

Использование предлагаемого способа позволяет проводить анализ компонентов

растворов многочастотным экспрессным неразрушающим методом. Ликвидируются разрушение растворов и введение дополнительных реагентов.

Экономическая эффективность применения способа обеспечивается уменьшением затрат труда и времени на анализ, повышением информативности и точности результатов измерения за счет взятия отношений напряжения, устранением введения

реагентов в раствор и неразрушением его, возвращением раствора после анализа в технологический процесс, экологической чистотой.

Формула изобретения

Способ электрохимического определения содержания компонентов в электролитах, включающий поляризацию электродов датчика переменным током и измерение падения напряжения на электродах, отличающийся тем, что, с целью повышения информативности способа путем обеспечения возможности определения содержания компонентов электролита электроду датчика поляризуют переменным током на нескольких частотах, регистрируют падения напряжения, составляют отношения падений напряжений к напряжению фиксированной частоты, которую выбисают из

диапазона частот, в котором напряжение не зависит от частоты, и по калибровочным зависимостям отношение напряжений - концентрация определяют содержание компонента электролита

Сущность изобретения: способ основан на поляризации электродов датчика переменными токами нескольких частот и измерении их напряжений, возникающих на электродах датчика, по которым судят о содержании компонентов электролита.