Способ определения концентрации электролита

(6 ) Дополнительное к авт, свид-ву аивлено 02,08,77 (21) 2515412/18(51)М. Кл,(Ь 01 М 27/06// Ст 01 Я 25/20 с присоединением заявки М Гфсударстаеанве кемпет СССР ае делам еэеаретеай к аткрктей(53) УДК 543.271. .1.08 (088.8) Дата опубликовани писания 30,10,7 Авторызобретения и М. В. Кулако И. Стальн Ю, И. Беляев, В, С. Прохоро 1) Заявител Новомосковский филиал Московского химико-тех института им, Д, И, Менделеева гического(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ЭЛЕКТР Изобретение относится к области аналитического приборостроения и может применяться в промышленности, например химической, для анализа бинарных растворов,Известен способ определения физикохимических параметров, таких как темпе 5ратура, концентрация определяемого компонента газовой смеси. Определение сводится к возбуждению переходного процесса в специально организованном динами 10ческом звене, в качестве которого.используют терморезистор, и измерении времениего протекания в заданных пределах (11.По данному способу определение концентрации электролита представляет бопь 15шие трудности,Наиболее близким техническим решением к изобретению является способ определения концентрации электролита, включающий нагре ванне фиксированного объема анализируемого электролита, измерение времени достижения заданной температуры, по которому судят о конпентрацип 121. 2По этому сттособу анализируемую жидкую смесь наносят на чувствительный эле мент, измеряютвремя его 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 осуществляетси 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 температур. ный коэффициент сопротивления равен нулю. Важнейшей характеристикой чувствительного элемента является зависимость времени нагрева его до заданной температуры от теплоты, затраченной на удале693210 15 и плотности электролита, которые длябольшинства электролитов изменяются отконцентрации значительно сильнее, чемтеплоемкость и теплота испарения.Кроме того, в данном способе отсутствует поверхность передачи тепла от нагревателя к анализируемому. электролиту.От состояния поверхности зависит точность определения концентрации. Это досЗ 0 тигается за счет того, что анализируемыйэлектролитнагревают за счет пронусканиячерез него электрического тока.На фиг. 1 представлены зависимости.времени нагревания 1 свкэлектролита домомента йачала кипения от концентрациив % водных растворов хлористого калияпри различных токах, протекающих черезанализируемый электролит: 1 - 60 мА;2-70 мА, 3 - 80 мА; 4 - 90 мА, 5 -40100 мА. Начальная температура электролита 25 С. Объем электролита зафиксирован в стеклянной трубке длиной 23 мм ивнутренним диаметром 1 мм.На фиг. 2 показана зависимость чув 35ствительности времени нагревания до мом - мента начала, кипения к изменению концентрации впри различных токах 3;атпротекающих через 13 вес.%-ный водныйраствор хлористого калия. Начальная темо- пература электролита 25 С. Объем элек 0 .. отролита зафиксирован в стеклянной трубкедлиной 23 мм и внутренним диаметром1 мм./55П р и м е р. В качестве электролитадля проведения лабораторных испытаниймакета прибора, реализующего предложенный способ, применяли водные растворыхлористого калия, Было приготовлено че 3ние нанесенной на его поверхность анализируемой смеси. Количество -теплоты,затраченное на удаление жидкой смеси,определяется теплоемкостью смеси и теплотой ее испарения. В результате измеренйя температуры чувствительного элемента, который ижотовлен из проводника с большим температурным коэффициен"гом, иженяется его сопротивление, и вмомент задайной разницы напряжейий вдиагонали моста счет времени прекращаетсяОднако известный способ затрудняет" определение концентрации электролита,потому что чувствительный элемент выполнен из проводника, и нанесенный на"его поверхность электролит шунтирует .электрическую цепь.,Пля устранения данного явления нужно на чувствительныйэлемент наносить слой иэ диэлектрика,а этоприводит к понижению чувствитель" ности и точности определения.Кроме того, точность определениязависит от состояния поверхности сопри косновения чувствитейьного элемента- снанесейным на него электролитом, пото- му что через эту поверхность передается тепло, которое выделяется в чувствительном элементе, Услевия передачи теп-ла зависят от состояния поверхности, аот условий передачи тепла зависит время нагрева чувствительного элемента.Следовательно,загрязнение поверхностив процессе проведения измерений приводит к понижению точности определения" ""йэмеряемого параметра,Низкая чувствительность, этого способа обусловлена малыми .изменениями теплоемкости и теплоты испарения от концентрации для большинства электролитов.Белью настоящего изобретения являет ся повишение чувствительности и точнос ти ойределения конпейтрации" электролита.Поставленная пель достигается тем,что нагремнтКе осуществпявт"пропусканиеэлектрического тока через фиксированныйобьеманализируемого электролита, а измерение времени ведут до моментаначала кипении, который определяют по скачкобразному уменьшению тока, проходящегочерез электролит.Способ осуществляется следующим образом. фиксированный объем анализируе":моМ электролита нагревают джоулевымтепЛоы, которое выделяется за счет про текания через электролит электрическоготокае 4Время 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 энергии, подвоямой к электролиту. Выбирая 10" мейдность, чувствительность измейяют в пределах от бесконечности до нуля, За счет высокой чувствительности повышает. ся точность определения концентрации электролита.В предложенном способе чувствительность определения концентрации зависит от мощности электрической энергии, подводимой к анализируемому электролиту, а также от изменения удельной электро 20 проводности, температуры начала кипенияувствительность временинагрева к измерению концентраТочность определения концентрации электролита при доверительной вероятности 0,95 + ЬХ вес.% знаедн иДоверительный интервал времени при доверительной вероятности 0,95 н е временагре ва нияктролита момента ала кипе я ции- свк/Уод;Эх,5 пример, в отделении выпарки хлорис го , производства.Преобразование измеряемого параметра во временной интервал, удобный для сочетания с юифровыми средствами обработки информации, позволяет получить быструю и точную информацию о концентрации электролита и использовать ее для управления технологическими процессами,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.Предложенный способ увеличивает чу ствитвльность и точность определения концентрации электролита. Это дает воэможность улучшить качество контроля параметров электролита, участвующего в технологическом процессе в различных отраслях промышленности, например в химической, что позволяет улучшить качество выпускаемого продукта, уменьшить потери сыры и энергетические затраты, нато 50 и я ф обре ул Способ определении тролита, включающий на ванного объема аналиэир дентрации . элекание фиксироого электроли.,м МНЕемю ,;"-.:-л-ь5 693210 6тыре раствора с концентрациями 7, 10, При уменьшении тока, протеквющего13, 16 вес,%. Объем электролита фикси- через электролит, увеличивается чувствировали в стеклянной трубке длиной 23 мм тельность времени нагревания электролитаи внутренним диаметром 1 мм. Началь до момента начала кипения к изменениюную температуру электролита поддержива-конпвнтрации электролита, (фиг. 2). Этали равной 25 С. Измеряли время нагре- воэможность получена для 13 ввс.%-ногования электролита до момента начала ки- водного раствора хлористого калия,пения при следующих токах протекающихчерез него 60, 70, 80, 90, 100 мА, Экспериментально полученные зависиСилу тока поддерживали на заданном уровО мости подтверждают возможность примене с помощью электронного стабилизато- пения способа для определения концвнтра-.Ра тока, ции электролита,При увеличении концентрации электролита увеличивается время нагревания его Результаты обработки эксперимвнтальдо момента начала кипения и при увели- . 15 ных данных для 13 вес.%-водного растчении тока протекающего через электро- вора хлористого калия приведены в таблит, уменьшается время нагревания (фиг, лиде. При каждом токе было сделано по1). десять замеров времени,7 6932та, измерение времени достижения заданной температуры, по которому судят оконцентрации, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения чувствительности и точности определения, концентрации электролита нагревание осуществляютпропусканием электрического тока черезфиксированный обьем анализируемого электролита, а измерение времени ведут домомента начала кипения, который определают по скачкообразному уменыпению тока, проходящего через электролит,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 101. Агейкин Й, И. и др. Аналитические приборы, построенные на динамическом принципе преобразования. В сб. тезисов докладов Всесоюзной конференции "Состояние и перспективы развития аналитического приборостроения до 1 985 г. Тула, .ноябрь, 1975, Секция Научно-технические проблемы газоанали- тического приборостроения", М., 1975, с. 74-80. 2, Авторское свидетельство СССР693210 60 Составитель Л. Ди Техред Н, Бабурка Редакто Коле снико Кор 11303 филиал уЧ сек х/13 Тираж 1090НИИПИ Государственного кпо делам изобретений и5, Москва, Ж, Раушская Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4