Способ измерения упругости насыщения растворенных в воде газов Советский патент 1941 года по МПК G01N7/14 

Упругость растворенных газов в природных водах может быть весьма различной. При выходе на пойерхность воды, упругость растворенных газов которой вместе с упругостью ее пара превь-г ает атмосферное давление, из ды обычно выделяется растворенный газ в виде пузырьков. Как оказывается, вода в этом случае, хотя и выделяет газ, но все же остается пересыщенной растворенным газом, причем пересыщение может достигать больше 2 атм. Если же упругость расБворенных газов в воде вместе с упругостью пара этой воды близка к атмосферному давлению или не достигает его, то при выходе этой воды на поверхность из нее газ в виде пузырьков выделяться не будет. И в том и в другом случае о действительной величине газо 1асыщенности выходящей на поверхность воды можно судить по упругости находящихся в ней растворенных газов путем наблюдения дополнительного выделения газов при встряхивании зоды с воздухом.

В основу метода положено следующее обстоятельство. Если пересыщенную газом воду встряхнуть с воздухом, то она заразится центрами выделения растворенных газов, которыми (центрами) являются пузырьки воздуха, попавшего в воду при встряхивании. Пос.ле встряхивания видИМые на глаз пузырьки, в силу того, что они обладают значи1ельион силой подъема, довольно быстро поднимаются к поверхности. Мельчайшие же невидимые на пузырьки воздуха остаются при этом в воде. Однако, в силу того, что эти пузырьки находятся в пересыщенном газом растворе, со временем они наростают в объеме и становятся видимыми. В общем при встряхивании такой воды с воздухом получается следующая картина. Видимые на глаз пузырьки воздуха довольно быстро поднимаются к поверхности, затем через некоторое время, исчисляющееся минутами, в растворе появляется обычно большое количество мельчайших пузы рьков газа, которые, наростая в объеме, поднимаются к поверхности. Это явление называется эффектом дополнительного выделения растворенного газа. Этот эффект начинает

проявляться уже в том случае, когда общая упругость растворенного газа превышает давление воздуха над раствором на 0,15 атм.

Если же упругость растворенного газа равна давлению газа над раствором или даже меньше последнего, то после встряхивания такого раствора эффекта дополнительного выделения растворенного газа не будет. Раствор в этом случае быстро освобождается от пузырьков попавшего в него воздуха, причем мельчайшие еле видимые на глаз пузырьки воздуха, не успев подняться на поверхность, исчезают, растворившись в воде. Это явление называется эффектом растворения пузырьков воздуха.

Таким образом, при встряхивании воды с воздухом мы можем иметь или эффект дополнительного выделения растворенного газа или эффект растворения пузырьков воздуха. Первый эффект проявляется тогда, когда упругость растворенного газа превышает давление воздуха над раствором на 0,15 атм.; если же будет получено начало проявления .второго эффекта, то унругость растворенного газа равна давлению .воздуха над раствором.

Это может быть осуществлено при помош,и прибора, изображенного на прилагаемом чертежеНа основании вышеизложенного встряхивание воды с воздухом и определение упругости насыщения растворенных газов производят, согласно изобретению, при давлениях, близких к упругости насыщения, для чего предварительно определяют ориентировочно эту величину путем встряхивания воды с воздухом лри различных давлениях.

Прибор состоит из пипетки с краниками и подвижного ртутного манометра. Пипетка 1 из прочного стекла имеет 2,5-3 см в диаметре и около 20 см высоты. На обоих концах пипетка имеет стеклянные краники 2, которые смазываются смазкой, чтобы в пипетке можно было создавать разрежение и повышенное давление. Для большей маневренности краники герметично

присоединены к пипетке на каучуковых трубочках 3.

Подвижной ртутный манометр состоит из полутораметровой резиновой трубки 4, к концам которой присоединены две стеклянные трубки 5 для наблюдения за уровнем ртути. Манометр с обоих концов заканчивается резиновыми трубками 6 с винтовыми зажимами 7, 8. Диаметр резиновых и стеклянных трубок - около 0,5 см. Резиновые трубки должны выдерживать давление до 2 атм. Манометр наполняется ртутью так, что стеклянные трубки 5 на концах манометра остаются свободными. Для этого требуется 40-50 см- ртути. Для закрепления манометра при работе целесообразно иметь складной штатив 9.

Пипетка должна быть чистой. Всякий раз, когда пипетка загрязняется, ее следует промывать хромовой смесью. Краники должны иметь относительно большие отверстия для того, чтобы пипетка быстро заполнялась испытуемой водой.

В целях избежания больших ошибок в связи с изменением температуры ВОДЫ в пипетке и в связи с потерей газа или с растворением воздуха водой, определение упругости растворенных газов необходимо производить быстро, что легко достижимо. Определение упругости производится непосредственно у изучаемого объекта.

Работа с прибором производится следующим образом. Устанавливают манометр 4, причем конец 8 манометра закрепляется неподвижно, а конец 7 остается подвижным. Пипетку 1 с открытыми кранами 2 погружают в испытуемую воду и наполняют таким образом, чтобы над водой остался воздух общей высотой до 3-4 см. Нижний кран 2 пипетки 1 закрывают и встряхивают находящуюся в ней воду при атмосферном давлении (с открытым верхним краном 2). По эффекту, полученному при этом встряхивании, судят о том, пересыщена или недосыщена вода газом по сравнению с атмосферным давлением. Если вода пересыщена, то над водой в пнпетке 1 с помощью подвижного ртутного манометра 4 создают то или иное повышенное давление воздуха и, встряхивая воду при этом давлении, подходят к определению начала проявления первого или второго эффекта. Если вода недосыщена, то над водой в пипетке 1 с помощью того же манометра 4 понижают давление воздуха, и, встряхивая воду при этом давлении, также подходят к определению начала проявления первого или второго эффекта. Когда таким образом будет ориентировочно определена упругость растворенного , оа1бирают в пипетку свежую пробу воды и быстро определяют начало проявления первого и второго эффекта. Более точным является определение начала проявления эффекта дополнительного выделения пузырьков газа, поэтому расчет упругости растворенного газа следует вести по нему. Второй эффект используется для контроля. Общая упругость растворенного газа будет равна давлению газа над водой в момент начала проявления эффекта дополнительного выделения пузырьков газа 4-0.5 атм. Точность определения равна ±:0,05 атм.

Для создания повышенного давления воздуха в пипетке 1 подвижной конец 7 манометра 4 поднимают выше закрепленного конца 8 манометра для того, чтобы захватить в него наибольшее количество воздуха (при этом на1до следить, чтобы ртуть не вылилась через закрепленный конец манометра). Затем в этом положении резиновую трубку б, находящуюся на подвижном конце манометра, герметично надевают на верхний конец пипетки 1 и подвижной конец манометра вместе с пипеткой 1 опускают вниз, наблюдая за разностью уровней ртути.

Если за один прием достигнуто необходимое давление воздуха, то

при этом давлении закрывают верхний кран 2 пипетки 1, манометр 4 отъединяют и производят встряхивание. Если же за один прием необходимое давление не достигнуто, то закрывают кран 2 пипетки 1 при максимальном давлении, манометр 4 отъединяют, набирают снова возду.х в подвижной конец 8 и снова производят нагнетание воздуха в пипетку. Для создаиия разрежения в пипетке 1 с помощью ртутного манометра 4 производят отсасывание воздуха из нее.

При известном навыке определение упругости растворенного газа можно производить за время не более 10 минут.

Под манометр на месте работы следует подстилать прорезиненную материю с тем, чтобы если ртуть прольется, ее можно было собрать обратно. После работы зажимы 7, 8 на обоих концах манометра закрываются, и манометр 4 можно сложить в виде, весьма удобном для переноски.

Предлагаемый способ непригоден для определения упругости растворенных газов, которые на 60% и выше состоят из СО., или H.S.

Предмет изобретения.

Способ измерения упругости насыщения растворенных в воде газов путем наблюдения дополнительного выделения растворенных газов при встряхивании воды с воздухом, о тличающийся тем, что встряхивание воды с воздухом и определение упругости насыщения растворенных газов производят при давле. ниях, близких к упругости насыщения, после предварительного ориентировочного определения этой величины путем встряхивания воды с воздухом при различных давлениях.

/