устройство для анализа состава растворов

Формула изобретения

Устройство для анализа состава растворов, содержащее электродную систему на диэлектрическом основании с двумя металлическими плоскими параллельными электродами, соединенными через токопроводы с измерительной схемой, отличающееся тем, что токоподводы выполнены плоскими и ориентированы под углом 90^o к плоскостям, в которых расположены электроды, при этом площадь поверхности токопроводов меньше площади поверхности электродов, причем каждый токопровод изолирован от анализируемого раствора с помощью герметичной стеклянной трубки, заполненной воздухом.

Описание изобретения к патенту

Устройство относится к измерительной технике и может быть использовано в исследовательской и практической работе в области химии, технологии дрожжевого и сахарного производства, при контроле состава и концентрации кислот и солей, ионов тяжелых металлов и количества хрома в отработанных растворах, при определении pH растворов.

Известно устройство для определения pH в растворах сахарного производства (Волошин З.С. Погребняк А.В. АС N 1029075, G 01 N 33/02, БИ N 26, 1983), состоящее из вольфрамового индикаторного электрода, термокомпенсатора и преобразователя. Устройство позволяет измерять только pH раствора при периодической механической очистке вольфрамового электрода щетками и имеет ограниченную информативность.

Известно также устройство для измерения концентрации раствора жидкости в потоке (Галин В.В. Фридман В.М. Бородин Б.П. Бруяцкий Е.В. А.С. N 1103135, G 01 N 27/02, БИ N 26, 1984 г.), содержащее электродную систему в виде двух взаимно перпендикулярных групп параллельных изолированных проводников на диэлектрическом основании с ограниченным расстоянием между группами проводников. Такое устройство может работать только в движущемся потоке жидкости, так как диаметр проводников электродной системы определяется согласно числу Рейнольдса.

Наиболее близким к предлагаемому устройству является двухэлектродная измерительная ячейка (Лопатин Б. А. Кондуктометрия. Новосибирск, 1964, с. 117), которая состоит из свободно перемещающихся плоских электродов на жестком основании. Недостаток такой измерительной ячейки в том, что при перемещении электродов относительно стенок сосуда и при изменении уровня электролита будет происходить перераспределение силовых линий тока между электродами, что приведет к изменению и уменьшению точности измерений.

Целью изобретения является повышение точности и информативности измерений.

На чертеже представлена принципиальная схема предлагаемого устройства.

Устройство для анализа состава растворов содержит электродную систему на диэлектрическом основании 1 с двумя металлическими плоскими параллельными электродами 2, соединенными через токоподводы 3 с измерительной схемой 5. Токоподводы выполнены плоскими для повышения их изгибной жесткости и ориентированы под углом 90 градусов к плоскостям, в которых расположены электроды. При этом площадь поверхности токоподводов меньше площади поверхности электродов и каждый токоподвод изолирован от анализируемого раствора с помощью герметичной стеклянной трубки 4, заполненной воздухом.

Устройство работает следующим образом.

Электроды опускают в контролируемый раствор на всю высоту. При этом высокочастотное электромагнитное поле локализуется между электродами, а потеря энергии поля адекватна составу раствора и отображается в измерительной схеме. При этом двойная изоляция токоподводов с помощью герметичных стеклянных трубок, заполненных воздухом, ступенчатое изменение площади электродов и токоподводов и их взаимный поворот на 90 градусов полностью исключает влияние глубины погружения электродов и паразитных емкостей, что повышает точность измерений.

Дополнительным доказательством этого является еще и то, что емкость плоского конденсатора для электродов и токоподводов может быть определена по формулам (Кошкин Н. И. Ширкевич М.Г. Справочник по элементарной физике. М. Наука, 1972, с. 123 124):



Здесь d расстояние между электродами (см.фиг.1); _p диэлектрическая проницаемость раствора (для водных растворов _p= 80); диэлектрическая проницаемость стекла, равная 4 10 (для воздуха e = 1,0); S₂ площадь электрода; S₃ площадь токоподвода.

При резком различии в величине диэлектрической проницаемости водного раствора и стекла и при разной площади электродов и токоподводов их емкость C₃ будет во много раз меньше емкости C₂ для электродов. Так, при соотношении площади электродов к площади токоподводов 5:1 соотношение емкости составляет порядка 40. Кроме того, соотношение емкости возрастает благодаря взаимному повороту токоподводов под углом 90^o к плоскостям электродов. Двойная изоляция токоподводов от контролируемого раствора практически исключает влияние паразитных емкостей, а также потери энергии между самими токоподводами.

Предлагаемое устройство обеспечивает высокую информативность контроля, так как позволяет определять различные параметры при анализе состава растворов. Это может быть величина pH (например, в дрожжевом или сахарном производстве); концентрация кислот и солей в сточных водах и в целом степень очистки воды; наличие и количество ионов тяжелых металлов при работе травильных отделений и ванн металлургических и метизных заводов и др.

Ввиду кратковременного погружения электродов в раствор достаточно просто промыть электроды в воде после каждого погружения.

Устройство апробировано при измерении pH в дрожжевых растворах.