Способ полярографического анализа Советский патент 1980 года по МПК G01N27/48 

Изобретение относится к cnocoeaM исследования электрохимических процессов и может найти применение в полярографическом приборостроении, а также для автоматического измерения концентрации и определения химического состава веществ непосредственно в технологических процессах. Известен двухчастотный способ иссле дования электрохимических процессов с контролируемым потенциалом, в котором через электролитическую ячейку пропускают два переменных тока с частотами СОд и СлЗ 2. вместе с постоянным или меняющимся по заданному закону потенциалом. При этих условиях регистрируют зависимость от потенциала амплитуды гармонической составляющей напряжения между исследуемым и вспомогательным электродами ячейки на разностной часто те пропускаемых токов, и по зависимостям указанной амплитуды От попяри к щего потенциала судят о механизме и кинетических параметрах изучаемых про цессов i . Однако этим способом нельзя определять химический состав и концентрацию анализируемого раствора. Известен спсхзоб полярографического анализа, в котором на электрохимическую ячейку накладывают лине&но меняющееся и переменное напряжение малой амплитуды и измеряют угол сдвига по фазе между общим переменным током полярографической ячейки и его реактивной составляющей и по нему определяют концен-ррацию анализируемого раствора. Для сохранения линейности шкалы и повышения чувствительности измерения при исследовании растворов различных концентраця& часгогу модулирующего переменного напряжения регулируют в зависимости от диапазона измерений 2. Однако этот способ имеет недостаточно высокую чувствительность, так как максимальное изменение фавового сдвига не превышает 6. Кроме того, в случае близкого расположения потенциалов полярографических пиков различных элементов-по ООН постоянного поляризующе напряжения происходит взаимное наложение полезного сигнала от этих элемен тов. Недостаточно высокая разрешающая способность не позволяет проводить ана лиз многокомпонентных растворов, т.е. способ нмеет недостаточную специфичнос Цель изобретения - повышение чувст тельности и разрешающей способности анализа. Указанная цель достигается тем, что на ячейку накладывают дополнительное переменное напряжение с аругой частотой и цля рнределения конценграц;1К анализиру емых растворов фазовый сдвиг измеряют между переменным roKONf разностной част ты, возникающим за счет нелянейностц фа п,1деевского импеданса при ajjoxo Kneнии сигналов черев полярографическую 51чейку, и напряжением разностной частоты этих же сигналов, полученным в опорном канале. На фиг. 1 показана блок-схема уст ройства, реализующего предложенный способ полярографического анализа. .На фиг. 2 и 3 - полярограммы, полученные предлагаемым способом. Генераторы 1 и 2 переменной частоты и источник 3 постоянного поляризую щего напряжения через суммирующее ус ройство 4 подключены к полярографической ячейке 5, выход которой через фильтр 6 разностной частоты подключен к фазосгабильнокгу усилителю-ограничителю 7, соединенному с первым входом фазового индикатора 8. Генераторы 1 и 2 переменной частоты подключены такж к преобразователю 9 частоты, выход ко торого через фазовращатель 10 подключен ко второму входу фазового индикатора 8. Выход фазового индикатора 8 подключен к регистрирующему устройству 11. Переменные напряжения от генераторов 1 и 2 с частотами соответственно (л) и СО 2 постоянное напряжение от источника 3 поляризующего напряжения через суммирующее устройство 4 подается на исследуемую полярографическую ячейку 5. Ток разностной частоты U U) ( ( СО л), возникающий в полярографической ячейке из-за нелинейности фарадеевского импеданса, выделяется фильтром 6 и поступает на фа стабильный усилитель-ограничитель 7, выход которого подключен к фазовому индикатору 8. Опорное напряжение разностной частоты Д СО получается путем смешивания напряжения генераторов 1 и 2 в преобразователе 9 частоты и поступает на фазовый индикатор 8 через фазовращатель 10. Выходное напряжение фазового индикатора, измеряющего сдвиг фаз между током разностной частоты в ячейке и опорным напряжением разносрной частоты, пропорционально концентрации исследуемого раствора. Далее выходное напряжение поступает на регистрирующее устройство 11. Более высокая чувствительность в предлагаемом способе достигается за счет того, что при изменении постоянного поляризующего напряжения угол сдвига фаз между током разностной частоты, протекающем через ячейку, и напряжением разностной частоты, полученным в опорном канале, может значительно превосходить 45 , Для повышения специфичности полярографического анализа целесообразно изменять частоты СА и СО 2 Р постоянном значении разностной частоты i СО . или изменять значения разностной частоты Л Со при фиксированном значении одной из . накладываемых частот СО/| , С целью повышения специфичности и разрешающей способности начальную фазу опорного напряжения разностной частоты, получаемого в опорном канале, целесообразно изменять в зависимости от состава анализируемых веществ. С этой же целью можно изменять амплитуды накладываемых переменных напряжений El и Ел при постоянном значении разницы между ними д Е (Е,-Ел,), или изменять Д Е путем изменения одной из амплитуд Е или Е, или изменять ДЕ при одновременном изменении Eg. При;лер конкре1НОй реал-;зации предлагаемого способа в виде сооткои.-еяия .ду анодными пжамя свннца и каам;1я полярографического анализа представлен на фиг. 2 и 3. Условия проведенЕш полярографических испьгтаний: рабочий электрод - ртутная пленка толщиной 1О мкм на серебряной подложке: электрод сравнения донная ртуть; индифферентный электролит 0,1 М KCPj объем раствора - 5 мл время предварительного электролиза - 2 мин скорость изменения постоянного поляризующего напряжения - 25 мВ/с; концентрация ионов свинца и кадмия в исследуемом растворе 5 «Ю г/мл. в опытах, результаты которых приведены на фиг. 2, показано соотношение меиоду анодными пиками свинца н кадмия для разных I и f 2 при постоянное At) , разностная частота и начальная фаза опорного напряжения разностной частоты сохранились постоянными : 1000 Гц й-.О Изменялись Амплитуды пер&менных напряжений и Е220мВ Опыты проводились при следующих частотех переменных напряжений (соответст венно4 и 12): а) 5000 Гц и 6000Гц, б) 4000 Гц и 5ООО Гц, в) 3000 Гц и 4000 Гц, г) 2000 Гц и 100О Гц. В опытах, результаты которых приведены на фиг. 3, разностная частота Д i , частоты и амплитуды переменных напряжений сохранялись постоянными, причем bi 1000 Гц, Е;, 30,00 мВ и i 5000 Гц, Е2 25 мВ и f . 60ОО Гц. Опыты проводят при разной начальной фазе опорного напряжения разностной частоты: а) О° б) 20°, в) 40, г)60®, д) 80° е) 100° ж) 120Я 78 8 .6 Формула изобретения Способ полярО1рафического анализа, заключающийся в наложении на электро химическую ячейку линейно меняющегося я переменного напряжений и иамереняи фазового сдвига между измерительным и опорным каналами, отличающиес я тем, что, с целью повышения чувст вительности и разрешающей способностн, на ячейку накладывают дополнительное переменное напряжение с другой частотой, а фазовый сдвиг между измерительным я опорным каналами измеряют на рааносл ной частоте. Источники информации, принятые во внимание при вкспертиае 1. Авторское свидетельство СССР № 269554, кл. q 01 N 27/26, 1970. 2. Авторское свидетельство СССР № 157833, кл. Q 01 N 27/48, 1962 (прототип).

§

a