Устройство для подготовки пробы жидкости к анализу Советский патент 1992 года по МПК G01N1/28 

Изобретение относится к аналитической технике, в частности к диализаторам для разделения жидкостей и может быть использовано для разбавления в нужной для проведения анализа кратности и очистки загрязненных технологических сред в микробиологической, химической и пищевой промышленностях.

Известен диализатор, состоящий из полого цилиндрического корпуса, имеющего винтовой паз по всей образующей поверхности цилиндра и устройства для закрепления трубчатой диализной мембраны. (Патент США № 3830106, 1974 г.).

Устройство работает следующим образом. Рабочая часть цилиндра (с пазом) погружается в емкость с растворителем (дистиллированной водой). Во входной трубопровод диализатора направляют поток анализируемой среды, которая, проникнув

через полупроницаемую мембрану диализатора, насыщает растворитель.

Недостатками устройства является в его конструкции трубчатой полупроницаемой мембраны с большой поверхностью диализа, что не позволяет подготовить пробу к автоматическому анализу путем ее непрерывного разбавления в нужной для проведения анализа кратности (например, 1:10000). Анализируемый раствор направляют по трубопроводу вовнутрь этого устройства, что в конечном счете приводит к изменению скорости потока из-за засорения трубопровода и снижению точности и надежности анализа.

Известно устройство для подготовки пробы жидкости к анализу, выбранное в качестве прототипа, состоящее из двух дисков и полупроницаемой мембраны между ними (Авт. св-во № 923566, кл. В 01 D KI/OO,

ч XJ

CJ 4 СО

-N

1982 г.). В дисках на длине их полуокружности с одинаковым радиусом выполнены канавки, в окончания которых вмонтированы штуцеры для подачи воды и анализируемого раствора и дистиллированной воды. Диски скреплены неподвижно с помощью оси эксцентриком, могут поворачиваться на любой угол относительно друг друга, Однако известное устройство не может быть использовано для работы с загрязненными средами из-за возможного засорения каналов частицами среды.

Целью предлагаемого изобретения является расширение диапазона работы и обеспечение возможности анализа загрязненных технологических сред.

Указанная цель достигается тем, что устройство для подготовки пробы жидкости к анализу, содержащее цилиндрический корпус, каналы для ввода и вывода принимающего раствора и полупроницаемую мембрану, снабжено разрезной втулкой, установленной в торце корпуса, на внешней цилиндрической поверхности которой выполнены отверстия для входа и выхода каналов принимающего раствора, соединенные между собой канавкой, внутренняя поверхность втулки выполнена конической, а полупроницаемая мембрана установлена между втулкой и зажимным кольцом с предельным пазом, размеры которого соответствуют размерам канавки втулки, при этом устройство снабжено распорным винтом, установленным перпендикулярно к торцевой поверхности корпуса, и турбинной мешалкой, установленной соос- но корпусу.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается наличием новых конструктивных элементов и их связями с остальными элементами конструкции.

Таким образом, заявляемое устройство соответствует критерию изобретения новизна.

Сравнение заявляемого решения с другими техническими решениями показывает. что известен датчик для анализа газов, растворенных в жидких металлах (Авт. св-во N: 917066, кл. G 01 N 7/14. 1982).

Он состоит из корпуса и полупроницаемой перегородки, установленной в рабочем торце корпуса, над которой выполнена камера, соединяющая между собой два продольных канала. Однако в известном техническом решении не предусмотрено изменение поверхности полупроницаемой перегородки, что не позволяет оперативно измерять концентрацию анализируемого компонента, переходящего в приемный газовый поток. Кроме того, указанная конструкция не обеспечивает достаточной стабильности условий диализа ввиду того, что с внешней стороны мембраны, в прилегающем слое жидкого металла, постоянно снижается концентрация анализируемого компонента за счет его извлечения из анализируемого объекта приемным газовым потоком через полупроницаемую мембрану.

В предлагаемом изобретении устранены имеющиеся в упомянутом выше изобретении недостатки, а именно: 1 предусмотрено устройство, позволяющее

оперативно изменять площадь поверхности полупроницаемой мембраны, которая прямо пропорционально влияет на изменение концентрации вещества в диализате, что крайне необходимо для прямого спектрофотометрирования, 2 - в корпусе устройства для подготовки пробы жидкости к анализу установлена турбинная мешалка, обеспечивающая непрерывный подвод растворенных в пробе веществ к полупроницаемой

мембране, что увеличивает точность подготовки проб к анализу.

Таким образом, можно сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию существенные отличия.

На фиг.1 - устройство для подготовки

жидкости к анализу: на фиг.2 - то же, разрез в плоскости А-А; на фиг.З - график зависимости концентрации фурфурола в диализате от площади диализной мембраны; на фиг.4

- график зависимости оптической плотности диализата от времени анализа.

В торце корпуса устройства расположена разрезная втулка 2, на внешней поверхности которой выполнены канавка,

снабженная патрубками 3 для ввода и вывода принимающего раствора. Разрезную втулку облегчает диализная мембрана 4 и зажимное кольцо 5 с продольным пазом для обеспечения контакта диализной мембраны

с внешним раствором. Перпендикулярно к торцевой поверхности корпуса расположен распорный винт 6, при ввинчивании которого в корпус происходит расширение в гулки 2 за счет конической поверхности распорного винта б и внутренней поверхности втулки 2. Тем самым осуществляется прижим диализной мембраны 4 к внутренней поверхности зажимного кольца 5. Соосно корпусу 1 установлена турбинная мешалка 7, вращение которой осуществляется при помощи вала 8,

Устройство для подготовки пробы жидкости к анализу работает следующим оора- зом.

Корпус 1, снабженный разрезной втулкой 2, диализной мембраной 4 и зажимным кольцом 5 погружается в сосуд с пробой жидкости, Турбинная мешалка 7 приводится во вращение валом 8. Через входной и выходной патрубки 3 прокачивается поток дистиллированной воды (приемный раствор), которая омывает с внутренней стороны полупроницаемую мембрану 4. В том месте, где мембрана соприкасается с внешним раствором (через паз зажимного кольца 5), имеет место процесс диализа, т.е. перенос низкомолекулярных веществ из внешнего раствора через мембрану в принимающий раствор,

Степень насыщения принимающего раствора анализируемым компонентом зависит от площади поверхности мембраны, или соответственно от угла поворота предельного паза зажимного кольца 5 относительно предельной канавки на разрезной втулке 2.

Таким образом, с помощью предлагаемого устройства можно регулировать количество перенесенного анализируемого вещества из внешнего раствора в приемный раствор в широких пределах. Турбинная мешалка 7 служит для перемешивания слоя жидкости, прилегающего к внешней поверхности мембраны, препятствуя его обеднению анализируемым компонентом, а также препятствует налипанию дисперсных частиц на поверхности мембраны при работе с загрязненными технологическими средами.

Авторами проведены экспериментальные исследования и определена зависимость оптической плотности диализата (принимающего раствора) от площади поверхности диализной мембраны типа МГА- 90 для 1%-ного водного раствора фурфурола (см. таблицу).

По результа1ам измерений был построен график зависимости концентрации фурфурола в диализате от площади мембраны, которая имеет линейный характер (фиг.З).

Таким образом, предлагаемая конструкция устройства позволяет производить подготовку загрязненных проб жидкости к фотометрическому анализу и разводить их в заданном отношении.

Поставленная цель достигается за счет новой конструкции устройства и новой совокупности конструктивных элементов, а именно:

- возможность готовить к анализу загрязненные технологические жидкости, появляется вследствие отказа от транспортировки с помощью перистальтических насосов по трубопроводам устройства (в предлагаемом устройстве использован погружной принцип);

- введение в устройство приспособления по изменению площади поверхности проницаемой мембраны позволило расширить диапазон анализируемых объектов (максимальная площадь поверхности мембраны при анализе воды в открытых водоемах и водотоках, и минимальная при анализе технологических сред, полупродуктов и сточных вод промышленных предприятий);

-включение в устройство турбинной мешалки, вместе с другими элементами, позволило увеличить точность подготовки проб к анализу на 19% (фиг.4) (за счет непрерывного подвода анализируемого вещества

к поверхности полупроницаемой мембраны).

Формула изобретения Устройство для подготовки пробы жидкости к анализу, содержащее цилиндрический корпус, каналы с отверстиями для ввода и вывода принимающего раствора и полупроницаемую мембрану, отличающееся тем, что, с целью расширения

диапазона, обеспечения возможности анализа загрязненных технологических сред и увеличения точности подготовки, устройство снабжено разрезной втулкой, установленной в торце корпуса, отверстия для

ввода и вы вода принимающего раствора выполнены на внешней поверхности втулки и снабжены соединяющей их канавкой, внутренняя поверхность втулки выполнена конической, при этом устройство снабжено

зажимным кольцом с продольным пазом, размещенным соосно к канавкой втулки, распорным винтом, установленным перпендикулярно кторцевой поверхности корпуса, и турбинной мешалкой, установленной соосно к корпусам, а полупроницаемая мемб- рана установлена между втулкой и зажимным кольцом.

Пмощздч мо -lEipOiibi

Использование: разбавление в нужной кратности и очистки загрязненных технологических средств в микробиологической, химической и пищевой промышленностях. Сущность изобретения: устройство содержит корпус, о торце которого расположена разрезная втулка с патрубками для ввода и вывода принимающего раствора, диализную мембрану, размещенную вокруг втулки и снабженную зажимным кольцом, распорный винте конической поверхностью, установленный внутри втулки с возможностью ввинчивания в корпус, и турбинную мешалку, установленную на валу соосно корпусу и перпендикулярно к его торцевой поверхности. Таким образом за счет новых конструктивных элементов устройства появляется возможность готовить к анализу загрязненные технологические жидкости с большой точностью. 4 ил. (Л С

4,5

13,0

19,0

23,3

266

32,5

«2. /

Фиг. 2

0,6

0.1V

j

S 10 15 20

Площадь диализной мембраны, лм Фиг. 3

1,6Г

f,o

фиг. 4.

1U/5

Вре-м-я ,

Ј0