Устройство для определения концентрации веществ в многокомпонентном растворе Советский патент 1992 года по МПК G01N27/06 

Изобретение относится к средствам аналитического контроля жидких сред и может быть использовано в химической, нефтехимической, фармацевтической и других отраслях промышленности

Известно устройство для определений предельно допустимых концентраций веществ в жидкостях, содержащее датчик рН-метра с двумя электродами, преобразователь, миллиамперметр и потенциометр.

Недостатком этого устройства является ограниченная область применения: система применима лишь для определений концентрации веществ в бинарных и псевдобинарных растворах Она не может

быть использована для контроля остаточного карбамида в сточной воде.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является устройство для определения концентрации веществ в многокомпонентном растворе осуществляющее совместное измерение электропроводности х и рН среды и включающее датчик мономера, датчик электропроводности и подключенный к ним блок вторичного пре образования сигналов.

Недостатком этого устройства является то, что оно не обеспечивает возможности определения остаточного карбамида в

00

О

8

мически грязных водах, так как в этих растворах, как правило, имеются мешающие измерению компоненты, электропроводность которых соизмерима, а иногда и выше уровня электропроводности измеряемого компонента.

Цель изобретения - обеспечение воз- мож ности определения остаточного карбамида вхШически грязных водах.

На фиг.f представлена блок-схема уст- ройства дяй15гТрёЭШеШй концентрации веществ в многокомпонентном растворе; на фиг.2 - блок-схема блока вторичного преобразования сигналов; на фиг.З - блок-схема блока смешения.

Устройство состоит из датчика 1 ионо- мера, вход которого соединен с выходом резервуара 2 с анализируемой жидкостью, выход-с вторым входом блока 3 вторичного преобразования сигналов, датчика 4 элект- ропроводности, блока 5 смешения, первый вход которого соединен с резервуаром с анализируемой жидкостью, а второй - с резервуаром б с неэлектропроводной жидкостью, вход датчика электропроводности 4 подключен к выходу блока смешения 5, а вход иономера - к выходу резервуара с анализируемой жидкостью.

Блок 3 вторичного преобразования сигнала включает первое реле уровня с двухпозиционными контактами 7, 8, 9, два световых индикатора 10, 11 и второе реле уровня с двухпозиционными контактами 12, 13,14. Неподвижный контакт 8 первого реле соединен с входом датчика электропро- водности, второй неподвижный контакт 9 соединен со световым индикатором 11. Подвижный контакт 7 соединен с первым неподвижным контактом 12 второго реле. Контакт 14 подключен к второму световому индикатору 10. Контрольным выходом устройства является подвижный контакт 13 и соединение вторых выходов индикаторов 10 и 11. Индикатор 10 сигнализирует нарушение ПДК остаточного аммиака в сточной воде, индикатор 11 сигнализирует нарушение ПДК остаточного карбамида в сточной воде.

Блок 5 смешения (фиг.З) выполнен тер- мостатирующим с принудительным подо- гревом контролируемой жидкости и включает последовательно соединенные стабилизатор 15 давления после себя, TpaKt 16 для неэлектропроводной жидкости, эжектор 17, тракт 18 для анализируе- мой жидкости и воронку 19. Воронка 19 и эжектор 17 расположены выше датчика 4 для создания самотечного режима движения анализируемой жидкбсти. Вход стабилизатора давления 15 подключен к выходу

резервуара б с неэлектропроводной жидкостью.

Степень разбавления и подогрева контролируемой жидкости в эжекторе 17 постоянна благодаря постоянству расходов анализируемой жидкости и неэлектропроводной жидкости.

Устройство работает следующим образом.

Из резервуара 2 жидкость непрерывно подают в датчик 1 иономера и блок 5 смешения одновременно, куда также непрерывно поступает горячая неэлектропроводная жидкость из резервуара 6.

Разбавленная и подогретая в блоке 5 неэлектропроводная жидкость поступает на вход датчика 4 электропроводности.

Датчики 1 и 4 реагируют на входные потоки автоматически формированием и передачей своих выходных сигналов соответственно величинам рН-среды и электропроводности в сигнальном виде блоку 3 вторичного преобразования сигналов.

Рассмотрим работу устройства при примере автоматического оперативного контроля превышения допустимой концентрации карбамида в химически грязных водах его производства, работающего по технологической схеме без стадии гидролиза. Допустимая норма карбамида в химически грязных водах - 5000 млг/л.

В качестве горячей неэлектропроводной жидкости используется паровой конденсат с установившейся температурой 97 - 98°С, получаемый в производстве от отработанного пара. В тракте 6 паровой конденсат находится под давлением.

При производстве карбамида в сточных водах всегда присутствует аммиак, сдвигающий рН-среды и мешающий оперативному контролю ПДК карбамида.

Ниже рассмотрены три случая в работе устройства.

Пример1.В сточной воде остаточное содержание аммиака и карбамида находятся в пределах допустимых норм. В этом случае датчики 1 и 4 регистрируют отклонения от нуля величины рН-среды и электропроводности соответственно, но при этом контакты 7, 8 замкнуты, а 7. 9 разомкнуты. Сигнальные индикаторы 10 и 11 остаются выключенными. Это означает отсутствие нарушения ПДК по аммиаку и карбамиду.

Пример2.В сточной воде содержание аммиака превышает его ПДК, содержание остаточного карбамида в норме. В этом случае датчики 1 и 4 регистрируют одновремен- но резкое увеличение рН-среды и электропроводности. На вход блока 3 от датчиков 1 и 4 поступают выходные сигналы, соответствующие высокому уровню

« 4 И

В результате оказывается замкнутой электрическая цепь индикатора 10. Включение индикатора 10 означает превышение ПДК аммиака в сточной воде, что соответствует данному случаю. Индикатор 11 остается выключенным.

П р и м е р 3. Содержание карбамида в сточной воде превышает ПДК.

В этом случае на выходе блока 5 содержание карбамида в анализируемой жидкости повышается.

В сточной воде карбамид находится 8 состоянии динамического равновесия с продуктами, его образующими,- диоксидом углерода и аммиаком.

Разбавление сточной воды и ее подогрев до температуры более 80°С за счет тепла горячего парового конденсата приво- дят к смещению химической реакций образования карбамида п сторону его разложения на исходные продукты: аммиак и диоксид углерода.

Их взаимодействие с водой ведет к по- вышению электропроводности неэлектропроводной жидкости, что и регистрирует датчик 4 контроля электропроводности.

На выходе блока 4 появляется выходной сигнал высокого уровня Г, под действием которого замкнется электрическая цепь индикатора 11. Включение индикатора 11 означает нарушение ПДК карбамида в сточной воде. При этом индикатор 10 оста- ется выключенным.

Формула изобретения Устройство для определения концентрации веществ в многокомпонентном растворе, содержащее резервуар с анализируемой жидкостью, датчики иономерз и электропроводности, выходы которых подключены к блоку вторичного преобразойа- ния сигналов, отличающееся тем, что, с целью обеспечения возможности определения остаточного карбамиде в химически грязных водах, ъ устройство резервуара с неэлектропроводной жидкостью и блок смешения, первый вход которого соединен с резервуаром с анализируемой жидкостью, а второй подключен к резервуару с неэлектропроводной жидкостью, причем вход датчика электропроводности подключен к выходу блока смешения, вход иномера - к выходу резервуара с анализируемой жидкостью, блок вторичного преобразования сигнала содержит два световых индикатора, подключенных каждый через двухпозици- онные контакты реле уровня к соответствующему входу блока вторичногЬ преобразования, первый неподвижный контакт первого реле соединен с выходом дат- чика электропроёодности, второй неподвижный контакт -с первым индикатором, а подвижный контакт - с первым неподвижным контактом второго реле и входом датчика номера, второй неподвижный контакт второго реле соединен с вторым входом индикатора, а контрольным выходом устройства является подвижный контакт второго реле и соединение вторых выводов индикаторов.

Использование: химическая, нефтехимическая, нефтеперерабатывающая, фармацевтическая и др. отрасли промышленности. Сущность изобретения заключается в том, что система осуществляет совместное измерение характеристик рН и электропроводности исследуемой жидкости и образцового раствора. Устройство содержит датчики электропроводности и монометрический блок вторичного преобразования сигнала, резервуар с образцовой жидкостью и блок смещения, первый выход которого соединен с трактом контролируемой жидкости, а второй подключен к резервуару с образцовой жидкостью, причем датчик электропроводности установлен в выходном тракте блока смещения, а мономер - в тракте контролируемой жидкости. При этом блок вторичного преобразования сигнала содержит два индуктора, сигнализирующих в автоматическом режиме о превышений предельно допустимых концентраций карбамида и аммония в сточной воде. 3 ил. (/) С

Физ.1

К &

Фиг.1