Устройство для оценки токсичности жидкостей под давлением Советский патент 1982 года по МПК G01N33/18 

1

Изобретение относится к устройствам для исследования химических свойств веществ, в частности для контроля токсичности сточных вод, сбрасываемых в .водные объекты, и может быть использовано в оборотном водоснабжении предприятиями пищевой, фармацевтической, химической и другими отраслями промышленности.

Известно устройство, содержащее д электрохимический датчик растворенного кислорода, герметично соединенной с камерой, имеющей светопроницаемое окно и отверстие для ввода суспензии водорослей и добавок, магнитную ме- is шалку, термостатирующую рубашку, термометр, источник света Cl

Основным недостатком этого устройства является невозможность проводить анализ под давлением, большая динаМи-20 ческая ошибка, низкая надежность, невозможность автоматизации измерений и необходимость значительных затрат времени для анализа, что связано с

большим объектом камеры, возможным загрязнением светопроницаемого окна, содержанием в исследуемой жидкости микроорганизмов и влияния механических примесей в исследуемой жидкости.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому является устройство для оценки токсичности жидкости под давлением, содержащее блок датчика токсичности, включающий электролитическую ячейку и связанный с блоком культивирования тест-объекта, регис.тоации, подачи контролируемой жидкости и питания 2J.

Основным недостатком известного устройства является то, что большая статическая ошибка, обусловленная тем, что в электроде нет четко ограниченной камеры для образца, приводит к значительным поправкам, которые необходимо учитывать другими методами и приборами. Цель изобретения - повышение точ ности оценки и ее экспрессности. Указанная цель достигается тем, что блок датчика токсичности дополнительно содержит камеру для тестобъекта и шторку с блоком управления, при этом камера для тест-объек выполнена в виде цилиндра, боковая поверхность которого образована про зрачным источником света, верхняя торцовая часть - газопроницаемой ме браной с металлическим покрытием, а нижняя торцовая часть - металлической сеткой. На фиг. 1 представлена структурная схема устройства для оценки ток сичности под давлением; на фит. 2 функциональная схема устройства, ус тановленного на трубопроводе; на фиг. 3 общий вид датчика. Устройство для оценки токсичност жидкости под давлением состоит из блока 1 культивирования и подачи культуры тест-объекта, системы 2 по дачи контролируемой жидкости, соеди ненные с регистрирующей аппаратурой имеющей блок электропитания, датчик 5. В корпусе 6 датчика 5 и.меется полость 7 с электрохимической ячейкой 8 растворенного кислорода, которая имеет стержень 9 из изолирующего материала с катодом 10, анод 11, электролит 12 и газопроницаемуку мембрану 13- При этом ячейка 8 введена в камеру для тест-объекта 14, которая соединенаЬе источником 15 света и снабжена каналом 1 для ввода контролируемой жидкости. Причем катод 10 закреплен в полости стержня 3 так, что его торец не выхо дит из торца стержня 9, а с внешней стороны стержня 9 установлен анод 1 имеющий контакт с электролитом 2, удерживаемым газопроницаемой мембра ной 13. Анод 11 выполнен в виде металлического напыления на диск 17, по оси которого закреплен нижний конец стержня 9, который притерт в месте закрепления в диске 17. Верхний конец стержня установлен с уплотнением Ю на крышке 19. Причем между крышкой 19 и диском 17 установлено с уплотнением контактное кольцо 20. Газопроницаемая мембрана 13 с внешней стороны металлизирована газопро ницаемым слоем 21, при этом через мембрану 13 нижний конец стержня 9 соединен с камерой для тест-объекта 14. Причем последняя снизу ограничена от канала 16 ввода контролируемой жидкости металлической сеткой 22, а канал 16 ввода контролируемой жидкости снабжен управляемой шторкой 23. При этом камера 14 выполнена в виде цилиндра, образующая поверхность которого соединена с источником 15 света, а слой 21 на газопроницаемой мембране 13 и металлическая сетка 22 соединены с блоком 4. Источник 15 света выполнен на базе полупроводникового материала, представляющий собой оптоэлектронный элемент инжекццонного типа. Газопроницаемая мембрана 13 установлена на уплотняющем кольце 24, расположенном на диске 17 и зафиксированном токопроводящим кольцом 25, имеющим электрическую связь с блоком 4. Причем токопроводящее кольцо 25 установлено в уплотняющую обойму 2б, выполненную из упругого и мягкого материала, в которой установлен источник 15 света. Металлический слой 21 на газопроницаемой мембране 13 покрыт графитовой смазкой 27В состав регистрирующей аппаратуры 3 Входят усилитель 28 постоянного тока, логический блок 29, блок 30 питания источника света, блок 4 электропитания, блок 31 автоматики и прибор 32 вывода информации. Электрохи-. мическая ячейка 8 соединена с усилителем 28 постоянного тока, выход которого соединен с входом логического блока 29, первый выход которого соединен с блоком питания источника 30 света, а второй выход соединен с прибором 32 вывода информации. Вход управления логического блока 29 соединен с первым выходом блока 31 автоматики, второй выход которого соединен с блоком 4, а третий выход соединен с насосом 33 прокачки культуры и управляемым клапаном 34, установленными в блоке 1 культивирования- и подачи тестобТ5екта. В корпусе 6 датчика 5 установлен термрдатчик 35, выполненный, например, на основе полупроводникового элемента, который срединен с усилителем 28 постоянного тока в цепи корректировки. Система 2 подачи контролируемой жидкости включает патрубки: ввода 36 и вывода 37 жу|дкости, которые введены в трубопровод 38 так, что открытый торец патрубка ввода 36 жидкости уста новлен по оси трубопровода 38 перед жидкостью 39,а торец патрубка вывода 37 жидкости установлен по оси трубопровода 38 так, что поток жидкоети 39 огибает его. Вторые концы обеих патрубков Зб и 37 образуют систему из коаксиальных цилиндров 0, у которой внешний цилиндр соединен по оси с каналом 16 для ввода контролируемой жид кости, а торец внутреннего цилиндра не соприкасается с управляемой шторкой 23. Также в блоке 1 культивирования и подачи культуры тест-объекта установлены культиватор +1 и емкость 2 с промывочной жидкостью, которые соединены суправляемым клапаном 3 , а в датчике 5 установлен блок 43 управления шторкой 23. Устройство работает следующим образом. Из культиватора k в некоторый сосуд вводится культура тест-объекта. В данном примере использовалась культура одноклеточных водорослей, которые выполнены из моря в естествен ных условиях и адаптированные для .йабрраторных исследований. В.этот сосуд погружается датчик 5. После включения-блока 31 автоматики на металлизированный слой 21 подается из блока электропитания положительный потенциал, а на металлическую сетку 22 отрицательный, причем разность потенциалов составляет 25 В. Через 5 мин . это напряжение необходимо понизить до 0,8-1,5 В. После этого управляемая орка 23 перекрывает канал 16,ввода контролируемой жидкости. В таком состоянии датчик 5 опускается на определенную глубину моря, что зависит от поставленной задачи. По определенному сигналу из блока 31 автоматики,который поступает на блок 3 управления шторкой 23) которая открываетс,я, вклю чается измерительный тракт устройства. После выдерживания в течение 1015 мин включается источник 15 света. При этом в клетках происходит процесс фотосинтеза, т.е. выделение кислорода клетками водорослей, которые, пройдя металлический слой 21, газопроницаемую мембрану 13, попадают в прикатодную область электрохимической ячеи93 ки 8. По величине активности фотосинтеза можно судить о степени повреждения клеток, а значит и о степени токсичности контролируемой жидкости. Опыты показали, что чувствительность морского фитопланктона вполне достаточна, чтобь выявить грубые нарушения сброса сточных вод в моря, захоронение радиоактивных отходов и ядохимикатов . После анализа датчик 5 поднимается на судно, где производят промывку камеры для тест-объекта Ш путем подачи обратного напряжения на металлический слой 21 и металлическую сетку 22, а также путем подачи в камеру промывочной жидкости. После заправки устройство снова готово для эксплуатации. Формула изобретения Устройство для оценки токсичности жидкостей под давлением, содержащее блок датчика токсичности, включающий электролитическую ячейку и связанный с блоками культивирования тест-объек-, та, регистрации, подачи контролируемой жидкости и питания, отличающееся тем, что, с целью, повышения точности оценки и ее экспрессности, блок датчика токсичности дополнительно содержит камеру для тестобъекта и шторку с блоком управления, при этом камера для тест-объекта выполнена в виде цилиндра, боковая поверхность которого образована прозрачным источником света, верхняя торцовая часть - газопроницаемой мембраной с металлическим покрытием, а нижняя торцовая часть - металлической сеткой. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Финаков Г.З. и др. Применение амперметрического метода для исследования влияния света на кислородный обмен водных растений. Деп. № АН СССР. Институт биологической физики, г. Пущино, 197+. 2. Прибор и аппаратурадля научно го эксперимента. 1971 +2. № 1, с. Т З-Т+б.