Устройство для непрерывного потенциометрического определения концентрации ионов в растворах Советский патент 1983 года по МПК G01N27/52 

1

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в химической промышленности для определения концентрации ионов в растворах с изменяющейся температурой, в частности для определения концентрации ионов трехвалентного титана в производстве двуокиси титана сернокислотным способом.

Известно устройство для непрерывного потенциометрического определения концентрации ионов в растворах, содержащее два индикаторных электт рода и электрод сравнения, соеди- ненные с усилителями, преобразовательными каскадами, трансформаторами и детектором, который выпрямляет полученное суммарное переменное напряжение и подает на стандартный автоматический самопишущий потенциометр Cl

Однако в данном устройстве для непрерывного потенциометрического определения концентрации ионов в

растворах, конечный результат опредбк ления концентрации ионов в растворах, не будет достаточно точным, так как устройство представляет собой многокаскадную схему, каждый из приборов которой соответственно дает определенную погрешность и суммирование ЭДС цепи происходит на выходе. Поскольку это устройство не содержит корректора по температуре, оно не может быть использовано для определения концентрации, в растворах с изменяющейся температурой, например концентрации трехвалентного титана в растворе, так как на потенциал индикаторного электрода воздействуют на только .концентрация активной части раствора и концентрация активной части водородных ионов, но -- и температура.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является устрой. ство для непрерывного потенциометрического определения концентрации 39 ионов в растворах, содержащее измерительную ячейку с помещенными в нее индикаторным электродом, электродом сравнения, электродом для измерения рН, первый высокоомный преобразователь, к первому входу которого подключен индикаторный электрод, а к выходу .- регистратор, цепь коррекции изменений величины рН . Однако в известном устройстве суммирование ЭДС цепи происходит на выходе; устройство нельзя использовать для определения концентрации в растворах с переменной температурой, так как оно не содержит корректора по темперштуре, которая влияет на точность измерения концентрации. Целью изобретения является повышение точности определения концентрации ионов. Поставленная цель достигается тем что в устройство для непрерывного потенциометрического определения кон центрации ионов в растворах, содержащее измерительную ячейку с помещенными в нее индикаторным, электродом, электродом сравнения, электродо для измерения рН, первый высо,коомный преобразователь, к первому входу которого подключен индикаторный электрод, а к выходу - регистратор, цепь коррекции изменений величины рН, дополнительно Е1ведены второй высокоомный преобразователь, термометр-со-противление, источник регулируемого Напряжения и резистор, при этом элек род для измерения рН подключен к пер вому входу второго высокоомного преобразователя, к второму входу которо го подключен первый вывод термометра сопротивления, а его второй вывод соединен с электродом сравнения и с токовым выходом второго высокоомного преобразователя, резистор включен между преобразовательным каскадом и усилителем второго высокоомного пр образователя и соединен через источник регулируемого напряжения с вторым входом первого высокоомного преобразователя . Такое соединение приборов устройства дает возможность производить ко ректировку ЭДС индикаторного электрода в зависимости от рН и температу ры, что значительно повышает точност измерения концентрации ионов в раств рах с изменяющейся температурой, в частности концентрации раствора трех валентного титана. На чертеже изображена блок-схема устройства, Устройство включает в себя индикаторный электрод 1, электрод 2 для измерения рН, электрод 3 сравнения, термометр-сопротивление k, помещенные в измерительную ячейку 5. .Термометр-сопротивление k соединен со вторым высокоомным преобразователем 6, В типовую схему высокоомного преобразователя 6 между преобразовательным каскадом. и усилителем 8 включен переменный- резистор 9. Последний связан с одной стороны через преобразо вательный каскад 7 и термометр-сопротивление 4 с электродом 3 сравнения, а с другой стороны через источник регулируемого напряжения 10 - с входом первого высокоомного преобразователя 11. К входу высакоомнрго преобразователя 11 подключен индикаторный электрод 1,. а к выходу - регистратор 12. Устройство работает следующим образом. Индикаторный электрод 1 .(платиновый) , электрод 2 для измерения рН (стеклянный), электрод 3 сравнения (каломельный, хлорсеребряный) и медный термометр-сопротивление , собранные в измерительную ячейку 5. что позволяет исключить погрешности при слойной неоднородности среды, погружают в раствор трехвалентного титана. Термометр-сопротивление k необходим для коррекции по температуре, так как на потенциал индикаторного электрода 1 прямое воздействие помимо концентрации активной части трехвалентного титана и концентрации активной части водородных ионов, оказывает и температура, что видно из сравнения р -Е .Я1р F п Ti нормальный окислительновосстановительный потенциал системы; универсальная газовая постоянная; температура раствора по Келвину; постоянное число Фарадея-; Т концентрация активной части ионов четырехвалентного титана; концентрация активной части ионов трехвалентного титана; н - концентрация активной части ионов водорода. ЭДС.индикаторного электрода lEp подается на вход высокоомного пре- . образователя -11 типа ПВУ-5256. Для коррекции по ,рН ЗДС электродов 2 и 3 подается на вход второго высокосхмного преобразователя 6, куда ло ступает сигнал от термометра-сопротивления А. Выходной ток второго вы сокоомного преобразователя 6, проходя через термометр-сопротивление преобразовательный каскад 7 и ре-, зистор 9 к минусу источника питания -9 падение насоздает на, резисто.ре пропорциональное рН и Т . пряжения, Это напряжение алгебраически суммируется с ЭДС индикаторного электрода 1. Результирующая ЭДС Е, характеризующая концентрацию трехвалентног титана в растворе с поправкой на температуру раствора и концентрацию водородных ионов, поступает на вход первого высокоомного преобразовател 11 типа ПАУ-5256. Выходной сигнал в сокоомного преобразователя 11 подает-зо ся на вход низкоомного самопишущего регулирующего потенциометра типа КСП-3 (регистратора) 12, шкала кото рого отградуирована в единицах концентрации трехвалентного титана. Предлагаемое устройство для непрерывного потенциометрического определения концентрации ионов в раст ворах по сравнению с известными уст ройствами позволяет повысить точность при непрерывном контроле концентрации ионов трехвалентного титана в растворе при изменяющейся температуре, а также позволяет комплексно автоматизировать технологический процесс в отделении восстанов 06 ления при производстве двуокиси tVtтана сернокислотным способом. Формула изобретения Устройство для непрерывного потенциометрического определения концентрации ионов в растворах, содержащее измерительную ячейку с помещенными в нее индикаторным электродом, электродом сравнения и электродом для измерения рН, первый высокоомный преобразователь, к первому входу которого подключен индикаторныи электрод, а к выходу - регистратор, цепь коррекции изменений величины рН, отличающееся тем, что, с целью повышения точности определения концентрации ионов, в него дополнительно введены второй высокоомный преобразователь, термометр-сопротивление, источник регулируемого напряжения и резистор, при этом электрод для измерения рН подключен к первому входу второго высокоомного преобразователя, к второму входу которого подключен первый вывод термометра-сопротивления, а его второй вывод соединен с электродом сравнения и с токовым выоодом второго высокоомного преобразователя, резистор включен между преобразовательным каскадом и усилителем второго высокоомного преобразователя и соединен через источник регулируемо го напряжения с вторым входом первого высокоомного преобразователя. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 180398, кл. 42 е 3/03, 1966. 2.Патент ФРГ W , кл. G 01 N 27/52, опублик. 197 (прототип).

//

±L.

e

(f

..