Способ определения концентрации электролита Советский патент 1979 года по МПК G01N27/06 G01N25/20 

(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ЭЛЕКТРОЛИТА

Изобретение относится к области аналитического приборостроения и может применяться в претлышленности, например химической, шя анализа бинарных растворов Известен способ определения физикохимических параметров, таких как температура, концентрадйя определяемого компонента Газовой смеси. Определение сводится к возбуждению переходного процесса в специально организованном динамическом звене, в качестве которого.исполь зуют терморезистор, и измерении времени его протекания в заданных пределах l}. По данному способу определение концентрашш электролита представляет большие трудности. Наиболее близким техническим ршиением к изобретению является способ определения кондентрашга электролита, вклю чающий нагревание фиксированного объема аналиаируемого электролита, измерение времени достижения заданной температуры по которому судят о кон центра 1ши 2. По этому сррсобу анализируемую жидкую смесь наносят на чувствительный элемент, измеряют время ёго Нагрева до фиксированной температуры выше температур кипения компонентов при подведении к чувствительному элементу заданной мощности и по зависимости времени нагрева от состава определяют концентрацию анализируемой смеси. Способ осуществляется следующим образом. В момент подачи напряжения на мост Уитстона, одним из плеч которого является чувствительный элемент, включается система счета времени. На проводниках выделяется джоулево тепло и их температура повышается. Все проводники моста, кроме чувствительного элемента, выполнены из сплавов, для которых температурный коэффициент сопротивления равен нулю. Важнейшей характеристикой чувствительного элемента является зависимость времени нагрева его до заданной температуры от теплоты, затраченной на удалейие нанесенной на его поверхность анализируемой смеси. Количестве теплоты, затраченное на удаление жидкой смеси, определяется теплоемкостью смеси и теп лотой ее испарения. В р зулътате ийМе рёнйятемйёратуры чувствительного элемента, который Й31Ч ТбВЙеН из ПрОЕЙДНЙка с большим температурным коэффициен toiw, изменяется его сопротивление, и в момент заданной разниШз напряжений в OTafxjHajrti моста счет времени прекращается. Однако известный способ затрудняет оп|)е деление концентрации электролита, пото лу что чувствительный, элемент вы- ;11Ьл1аён из провод1шка, и нанесенный на ё ЬПо№рхнрсть электролит шунтирует электрическую цепь. Для устранения данного явления нужно на чувствительный элемент наносить слой из диэлектрика, аэто приводит к понижению чувсТвителЬ НЬста и TO4HocTii определения. Рфоме ТОГО, точность определения зависит от состояния поверхности сопри косноаейия чувствительного элемента с йаШеённым на него электролитом, потому что через эту поверхность передае-гся тепло, которое выделяется в чувствительном элементе. Условия передачи теп 1ifa МЙйЬйт от состояния повфхности, а от условий передачи тепла зависит время нагрева чувствительного элемента. Следовательно,загрязнение поверхности Bi процессе проведения измерений приводит ;к понижению точности определения йзмеряемгбго параметра. . Низкйя Чувствительность,этого способа обу слЬвлена М1алыми :взменениями теп лоемкОсти и теплоты испарения от концентрации для большинства электролитов. . Целью настоящего изобретения являет Ся пЬвЬМёнйё чувствительности и точнос йГ впрёдёйёнйй kOiraeHtfxsaiH SifleirtpiOMHTia ПостЙ впёйНая Шль достигается тем, ЗДчх на1гревёШе бсрйеШтвдшот п|юпускани ёпёктрич еского тока через фиксированный объей аналийвируемого электролита, а измерение времени веду1г до м6мё1ята начала кипения, который О11редел5пот по скачк образному ук4еньшению тока, проходящего Через электролит. Способ осуществляется следующим образом. Фиксированный объем анализируе Мсягчй eJfieKTpejlwi нйгревают джоулевым тепйс, которое выделяется за счет протекания через электролит электрического тока. Время нагревания электролита до температуры кипения является измеряемой величиной. При изменении концентрации электролита меняется его удельная электропроводность, плотность, температура начала кипения, теплоемкость. Чувствительность зависит от мощности электрической энерги и, подводимой к электролиту. Выбирая йсШнОсть, чувствительность йзмейяют в пределах От бесконечности до- нуля. За счет высокой чувствительности повышается точность определения концентрации электролита. В предложенном способе чувствительность определения концентрации зависит от мощности электрической энергии, подводимой к анализируемому электролиту, а также от изменения удельной электропроводности, температуры начала кипения и плотности электролита, которые для большинства электролитов изменяются от концентрации значительно сильнее, чем теплоемкость и теплота испарения. Кроме того, в данном способе отсутствует поверхность передачи тепла от нагревателя к анйлкзируемому электролиту. Of состояния поверхности зависит точность определения концентрации. Это досгагается за счет того, что анализируемый электролит нагревают за счет пропускания через него электрического тока. На фиг. 1 представлень -зависимоста. времени нагревания t..электролита до Момента начала кипения от концентрации в % воднь1х растворов хлористого калия при различных токах, протекающих через анализируемой электролит: 1 - 60 мА; 2 -70мА, 3- 80 мА, 4 - 90 мА, 5 100 мА. Начальная температура электро;лита 25 С. Объем электролита зафиксирован в стеклянной трубке длиной 23 мм и внутренним диаметром 1 мм. На фиг. 2 показана зависимость чувбтвйтельности времени нагревания до момента кипения к- иетленению конat - центрации -т при различных токах D, 1(1ротека1бщих через 13 вес.%-ный водный раСтврр хлористого калия. Начальная темп атура электролита . Объем электролита зафиксирован в стеклянной трубке длиной 23 мм и внутренним диаметром 1 мм. Пример. В качестве электролита для проведения лабораторных испытаний макета прибора, реализующего предложенный способ, применяли водные растворы хлористого калия. Было приготовлено четыре раствора с концентрахшями 7, 10, 13, 16 вес.%. Объем электролита фиксировали в стеклянной трубке длиной 23 мм и внутренго1м диаметром 1 мм. Начальную температуру электролита поддерживали равной 25 С. Измеряли время нагревания электролита до момента начала кипения при следующих токах протекающих через него 60, 70, 80, 90, 100 мА. Силу тока поддерживали на заданном уров не с помощью электрюнного стабилизатора тока. При увеличении концентрации электролита увеличивается время нагревания его до мс«мента начала кипения и при увеличении тока, протекающего через электролит, уменьшается время нагревания (фиг. 1).

Полученные данные говорят о том, что концентрация электролита определена с точностью не хуже, чем + 0,55% при токе 60 мА, и не хуже, чем ± 0,19% при токе 80 мА.

Предложеннь1й способ увеличивает чувствительность и точность определения концентрации электролита. Это дает возможность улучшить качество контроля параметров электролита, участвующего в технологическом процессе в различных отраслях промышленности, например в химической, что позволяет улучшить качество выпускаемого продукта, уменьшить потери сырья иэнергетические затраты, на-

693210

Пример, в отделении выпарки хлористого .производства.

Преобразование намеряемого параметра .во временной ин1врвал, удобный для сочетания с цифровыми средствами офаботки информации, позволяет получить быструю и точную информацию о концентрации электролита и использовать ее для управления технологическими процессами.

Формула изобретения

Способ определения концентрации электролита, включающий нагревание фиксированного объема анализируемого электролиПри уменьшении тока, протекающего через электролит, увеличивается чувствительность времени нагревания электролита до момента начала кипения к изменению кондантрации электролита, (фиг. 2). Эта возможность получена для 13 вес.%-ного водного раствора хлористого калия. Экспфиментально полученньге. зависимости подтв ждают возможность применения способа для определения концентрации электролита. Результаты обработки экспериментальных данных для 13 ввс.%-водного растlaopa хлористого калия приведены в таблице. При каждом токе было сделано по десять замеров времени. 69 та, измерение времени достиже 1ия заданной температуры, по которому судят о концентрации, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности и точности определения, коншнтрация электролита нагревание осуществляют пропусканием электрического тока через фиксированный объем анализируемого элек тролита, а измерение времени ведут до момента начала кипения, который определяют по скачкообразному уменьшению тока, проходящего через электролит. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

Фиг.1 0 1.Агейкин Д, И, и др. Аналитические приборы, построенные на динамическом принципе преобразования. В сб. тезисов .докладов Всесоюзной конференции Состояние и перспективы развития аналитического приборостроения до 1985 г. Тупа, ноябрь, 1975, Секция Научно-технические проблемы газоанали- тй ческого приборостроения , М., 1975, с. . 2.Авторское свидетельство СССР №336578, кл. G 01 N 25/08, 1969, (прототип).