Устройство для измерения микроконцентраций химических реагентов в природных водах Советский патент 1980 года по МПК G01N27/22 

Изобретение относится к измерениям проводимости природных вод и связано с охраной окружакяцей среды.

Предлагаемое устройс :во предназначено для использования в природных водах, с целью определения в них вводимых или появляющихся электропроводящих микропримесей, например солей коагулянтов при очистке природных вод, неокрашенных аминокислот, микроконцентраций, фитопланктона при цветении воды, или различного характера незначительных солевых примесей, обнаруживающихся в.природных водах,например при сбросе в них сточных вод и т.д.

Известно устройство дозатор коагулянта, представляющее собой измерительный мост переменного тока, в двух смежных плечах которого включены датчики электропроводности - рабочий и эталонный 1. Измерение в этом устройстве проводится по принципу отношения двух плеч. Однако указанное устройство отличается грубым классом точности и низкой чувствительностью. Наиболее близким к предлагаемому техническим решением является устройство для измерения дозы коагулянта в природной воде, которое состоит из

измерительного моста переменного тока с двумя контактными -ячейками (сравнительной и измерительной), включенHbHviH по дифференциальной схеме в смежные плечи моста, а также входящих в комплект автоматического самописца 2J ,

Следует отметить,что это устройство предназначено для измерения

10 только больигах доз коагулянта в природных водах, порядка до 200 мг/л Аб2.(50),, т.е. для измерения значительных изменений электропроводности природной воды.

Общим недостатком этого устрой15ства является низкий класс точности до 5% и низкая чувствительность, что не позволяет измерять малые дозы коагулянта, вводимого в приЗЮ родную воду, например с пределами 0-10 мг/л, 0-20 мг/л At2(SO)j или других химических компонентов, создающих приращение удельной электропроводности в природной воде не более

25 5% от величины проводимости исходной природной воды.

Известное устройство может реагировать только на увеличение электропроводности природной воды, составля30 ющ вели.:ину порядка 20-25% и более. в силу изложенного выше, область применения этого устройства ограничена, и оно может быть использовано только для природных вод слабоминерализованных и слабош,елочных, при большой дозировке коагулянта или дру гих солевых примесей для которых имеет место значительное приращение удельной электропроводности порядка 25% и выше. ;Известное устройство, в котором прт менены электролитические ячейки, пр4дстазляк шие собой комплексные со:ар(эт1-шт1ения вместе с находящейся в них природной водой, не содержит никаких элементов для компенсации догюлнктельной емкостной (реактивной) составляющей сопротивления рабочей ячейки,- возникающей при пропускании нее зоды с реагентом, что приводит к увеличению погрешности измереякя. Кроме того, в этом устройстве не компенсируется дополнительное емкост KOQ сопротивление от имеющего место язпения поляризации электродов измерительной ячейки. Вышеизложенные недостатки ограничизают возможность использования этого устройства для измерения микро ксяцентрацкй химических компонентов вводимых в природные воды различного миаерального состава.. Целью изобретения является устра неаке вышеуказанных недостатков, т, а о пов лмение чувствительности и точности измерительного устройства, чго позволяет измерять не только большие, ко малые дозы вводимых ким ческих реагентов , соответствуюш,ие приращению электропроводимости природной воды в пределах до 5%. В частности, возможно измерение малых доз коагулянта; порйдка 50 мкг/л 100 мкг/л в природных вода различного минерального состава, от маломинерализованных до сильноминерализованных природных вод. Поставленная цель достигается тем, что в предлагаемом устройстве, содерххащем измерительную схему пере менного тока с измерительным и сравнительным датчиками, включенными дифференциально в смежные плечи моста, в плечо сравнения моста пара лельно сравнительно ;/ датчику введе на переманная емкость с возможность подключеккя только в рабочем режиме причем указанная емкость эквивалентна по величине приращению емкостно го сопротивления измерительного дат чика, чертеже представлена схема предлагаемого устройства. Устройство содержит четырехплечи мост переменного тока (,3 В) для измерения электрической проводимости, в два смежных плеча которого включены дифференциально датчики роводимости (электрические контакт ные ячейки): измерительный датчик 1 и датчик сравнения 2, с одинаковыми остоянными ячеек, а Б два противоположных плеча - сопротивления 3 и 4. При протекании по сбоим датчикам одной и той же природной воды при одинаковой темлературе мост будет находиться в состоянии равновесия и напряжение разбаланса места в измерительной диагонали равно 0. При Лропускании через измерительный датчик природной воды с добавленными солевси ш компонентами, изменяется концентрация и электропроводность этого раствора, разность в проводимостях рабочего и эталонного раствора вызовет Нсгпряженке разбаланса в измерительной диагонали моста, которое подается па вход усилителя 5 автоматического самописца 6. Посредством реверсивного двигателя 7 происходит перемещение движка ргохорда 8 по шкале самописца до нового состояния равновесия моста, т.е. до.исчезновения тока в измерительной диагонали. Положение стрелки будет указывать на величину приращения удельной электропроводности г обусловленную разностями прозодимостей днух ячеек. Известноf что электролитическая электродная ячейка с раствором предстазляет собой ког шлексное сопротивление, состоящее из активной и емкостной составляющих. При протекании по обеим ячейкам, имеющим одинаковые постоянные, одного и того же раствора природной воды, в силу равенства активных и емкостных составляющих ячеек и раствора равны их комплексные сопротивления. При пропускании через измерительную ячейку природной води с введенными в нее химическими компонентами, а через ячейку сравнения той же исходной воды, нарутается равенство величин ког«шлексных сопротивлений датчиков 9 н 10 за счет изменения величин активной и емкостной составлямцих измерительной ячейки.с Дополнительная емкостная составляющая измерительной ячейки вызвана появлением как дополнительного емкостного сопротивлекля двойного слоя рабочей жидкости, так и поляризационным емкостным сопротивлением. Истинной величиной измерения приращения удельной проэодимости сравниваемых вод является разность величин их активных сопротивлений. Между тем, напряжение разбаланса и. моста, возникагацее на выходе измерительной диагонали, будет содержать не только составляющую погрешности, обусловленную разностью активных сопротивлений ячеек но также составляющую погрешности, обусловленную нескокпенси ованной емкостной состав