Способ автоматического контроля концентрации газов в жидких и газовых средах Советский патент 1975 года по МПК G01N27/48 

1

Изобретение относится к способам автоматического контроля концентрации газов в жидких и газовых средах и может быть иснользовано в любых областях науки и производства, в частности химической, нефтехимической, горнорудной, пищевой, угольной и микробиологической отраслях промышленности, а также в медицине, биохимии и физиологии.

Известен способ автоматического контроля концентрации газов в жидких и газовых средах (например кислорода) путем измерения выходного сигнала (предельного диффузионного тока электровосстановления) электрохимической системы.

К недостаткам известного способа относятся невозможность непосредственного контроля концентрации газов, что обусловлено сущностью указанного способа, при реализации которого выходной сигнал электрохимической системы прямо пропорционален активности растворенного газа или его парциальному давлению над анализируемым раствором, а не его концентрации; большая зависимость результатов измерения от температуры анализируемой среды, что требует автоматической или ручной термокомпенсации выходного сигнала электрохимической системы; невозможность контроля других (а не только кислорода) электрохимически активных газов вследствие постоянства потенциала индикаторного электрода.

Для повышения точности и надежности контроля предлагается измерение выходного

сигнала электрохимической системы производить но установлению равенства активностей и парциальных давлений газа в анализируемой среде и в электрохимической системе, причем о концентрации газа судят по площади, описываемой функцией вида:

C (,(t,-t,.

/оо

На фиг. 1 показана принципиальная схема автоматического контроля концентрации газов в жидких и газовых средах описьызаемым способом; на фиг. 2 - осциллограммы изменения активности и парциального давления

(Qx и РХ) определяемого газа в электрохимической системе и ее выходного сигнала i при подаче к электрохимической системе напряжения поляризации.

При контакте полимерной мембраны 1 электрохнмической системы с анализируемой средой молекулы определяемого газа диффундируют через полимерную мембрану в зону 2 между мембраной 1 и индикаторным электродом 3, заполненную электролитом 4, до тех

пор, пока не установится равенство активностей данного газа (при анализе жидких сред) и его парциальных давлений (при анализе газовых сред) в анализируемой среде и в зоне 2. Электролит служит для электрической связи индикаторного электрода 3 с вспомогательным электродом 5, которые соединены с измерительным блоком 6. Время tycT. установления равенства активностей и парциальных давлений определяемого газа характеризуется отрезком а-б осциллограммы QX, (t). По истечении времени tycT, выходной сигнал электрохимической системы равен нулю, так как к последней не подается папряжение поляризации. В момент времени to осциллограммы (t) подается напряжение поляризации для каждого конкретного газа. В результате происходит электрохимическая реакция на индикаторном электроде 3 в течение времени измерения изм.. При этом выходной сигнал электрохимической системы сначала резко увеличивается до предельного значения /пред, (отрезок б ), а затем по мере уменьшения молекул определяемого газа в зоне 2 (отрезок б-в) также уменьшается (отрезок ) до некоторого установившегося значения i i , соответствующего моменту времени / . После этого прекращается подача напряжения поляризации и начинается новый цикл измерения (отрезок (в-г) в указанной последовательности. Концентрация С определяемого газа выражается уравнением

Г °

- I

i(t)..(

.

L t.

о li(()dt-i.(,)

taО где К-коэффициент пропорциональности; i - выходной сигнал электрохимической системы, изменяющейся в течение времени /изм.Следовательно, площадь части осциллограммы (t), ограниченная точками б -в-б, выражает концентрацию определяемого газа по количеству электричества, затрачиваемого в процессе протекания электрохимической реакции. Поскольку равенство активностей газа и его парциальных давлений в анализируемой среде и электрохимической системе наступает при любой температуре, то указанное количество электричества от этой температуры не зависит и прямо пропорционально концентрации определяемого газа. Величина напряжения поляризации для каждого конкретного газа регулируется при помощи измерительного блока 6. Предмет изобретения 1.Способ автоматического контроля концентрации газов в жидких и газовых средах путем измерения выходного сигнала электрохимической системы, отличающийся тем, что, с целью новыщения точности и надежности контроля, измерение выходного сигнала электрохимической системы производят по установлению равенства активностей и парциальных давлений газа в анализируемой среде и в электрохимической системе. 2.Способ по п. 1, отличающийся тем, что о концентрации газа судят по площади, описываемой функцией вида

5-1 t

Р-4Г:.; ::-;ул;.; ;.;:-:

W777777///////

-je