Электродиализометрический способ определения концентрации ионов в растворах

 

Изобретение относится к электрохимическим методам анализа, предназначено для непрерьтного измерения концентраций ионов в многокомпонентных растворах любой концентрации и может быть использовано, например, при производстве каустической соды мембранным способом для непрерывного определения примесей в ней хлоридов натрия. Цель изобретения - упрощение определения путем получения линейной зависимости выходного сигнала анализатора от концентрации определяемых ионов. Исследуемые ионы из анализируемого многокомпонентного раствора транспортируются электродиализным током в раствор-носитель, где концентрацию их поддерживают постоянной на уровне максимальной чувствительности устройства их идентификации путем изменения расхода раствора-носителя. Мерой концентрации исследуемых ионов в анализируемом растворе является значение расхода раствора-носителя,регистрируемое по величине тока электролизного устройства и определяемое по формуле Ig п i;lV./(CjF), где п, el-, I, С,-, F - константы реализуемого устройства| i); - относительная концентрация исследуемого иона; Ig - регистрируемый ток электролизера. 3 ил. € ОО с 00 05 О5

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (51)4 G 01 N 27/48

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4041237/31-25 (22) 31.01.86 (46) 23.01.88. Бюл, 1Ô 3 (71) Уфимский нефтяной институт (72) В.Г.Динкель (53) 621.357.2(088,8) (56) Динкель В.Г., Кулаков М.В.

Электродиализометрический метод анализа состава многокомпонентных растворов.-Автоматизация химических производств.-М,: НИИТЭХИМ, 1978, с.28-33.

Авторское свидетельство СССР

1179195, кл. О 01 И 27/48, 1983 . (54) ЭЛЕКТРОДИАЛИЗОМЕТРИЧЕСКИЙ СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ИОНОВ В

РАСТВОРАХ (57) Изобретение относится к электро-. химическим методам анализа, предназначено для непрерывного измерения концентраций ионов в многокомпонентных растворах любой концентрации и может быть использовано, например, при производстве каустической соды мембранным способом для непрерывного определения примесей в ней хлоридов натрия. Цель изобретения — упрощение определения путем получения линейной зависимости выходного сигнала анализатора от концентрации определяемых ионов. Исследуемые ионы из анализируемого многокомпонентного раствора транспортируются электродиализным током в раствор-носитель, где концентрацию их поддерживают постоянной на уровне максимальной чувствительности устройства их идентификации путем из менения расхода раствора-носителя.

Мерой концентрации исследуемых ионов в анализируемом растворе является эна" чение расхода раствора-носителя,регистрируемое по величине тока электролизного устройства и определяемое по формуле 1> = п ;Т 4./(С;Е), где

n, ot,, 7., С;, F — константы реализуемого устройства; 1; — относительная концентрация исследуемого иона;

Э регистрируемый ток электролизера, 3 ил.

1368763

Изобретение относится к электрохимическим методам анализа, предназначено для непрерывного измерения концентраций ионов в многокомпонентных растворах и может быть использовано, например, в производстве каустической соды мембранным способом для непрерывного определения в ней хлоридов, в качестве датчика в автоматических сис 1р темах регулирования ионного состава растворов при автоматизации установок очистки сточных вод и т.д, Цель изобретения - упрощение определения путем получения линейной 15 зависимости выходного сигнала от концентрации определяемых ионов.

На фиг.1 изображено устройство для осуществления электродиализометрического способа определения концент-rp рации ионов в растворах; на фиг. 2 и 3— градуировочные характеристики для кальция и хлора соответственно.

Устройство состоит из электродиализного преобразователя 1, который 25 ионообменными мембранами 2 и 3 разделен на три камеры. Катодная камера соединена линией 4 подвода и линией 5 отвода с трубопроводами 6 технологического потока, а средняя камера - 3p трубкой 7 с дозатором 8 и трубкой 9 с измерительной ячейкой 10, в которой размещены ионоселективные электроды 11, соединенные через высокоомный преобразователь 12 и регулятор 13 с выходом задатчика 14 и входом управляемого источника 15 питания. На выход управляемого источника 15 питания включены последовательI но электролизная ячейка 16 и при- щ бор 17 для измерения выходного сигнала. Газовый выход электролизной ячей" ки 16 соединен с герметичной емкостью 18 раствора-носителя. Электродиализный преобразователь 1 снабжен устройствами l9 и 20 для гальванической развязки и запитан от стабилизированного источника 21 тока, В трубопроводе 6 установлен вентиль 22 для обеспечения протока анализируемого раствора через электродиализный преобразователь.

Способ осуществляется следующим образом, С помощью вентиля устанавливается расход анализируемого раствора через электродиализный преобразователь 1, с помощью стабилизированного источника 2! тока устанавливается определенный ток электродиализа. Концентрация определяемых ионов в растворе-носителе непрерывно измеряется ионоселективными электродами 11 и высокоомным преобразователем !2 преобразуется в текущий электрический сигнал, который подается на регулятор 13. На вход регулятора подается также опорный сигнал от задатчика 14, с помощью которого задается концентрация определяемых ионов в растворе-носителе, Регулятор 13 формирует регулирующее воздействие на управляемый источник 15 питания дозатора 7. Источник питания изменяет ток электролиза через ячейку 16, а, следовательно, и расход раствора-носителя так, чтобы концеытрация определяемых ионов в раствореносителе на выходе электродиализного преобразователя 1 оставалась постоянной и заданной.

Например, концентрация определяемых ионов в анализируемом растворе уменьшилась. В результате этого уменьшается доля этих ионов в общем потоке ионов, обеспечивающих протекание заданного электродиализного тока.

Это приводит к уменьшению концентрации определяемых ионов в растворе-носителе, что фиксируется ионоселективными электродами 11 и преобразуется преобразователем 12 в электрический сигнал, который на входе регулятора 13 алгебраически складывается с опорным сигналом от задатчика 14, и в результате формируется рассогласование. Регулятор 13 на основании рассогласования формирует регулирующее воздействие,на управляемый источник питания, который уменьшает электролизный ток, а следовательно, и расход раствора"носителя, приводя концентрацию определяемых ионов к заданной. Полученный электролизный ток в ячейке 16 измеряется прибором !7 и является .мерой концентрации определяемых ионов в анализируемом растворе.

П р .и м е р 1. Измерение концентрации хлоридов в каустике.

Анализируемый раствор, представляющий собой совокупность компонентов Na0H+NaC1+H 0 с концентрациями

1!аОН 20-40Х, ББ,С1 0-0,!0Х, 11 0 — ос« тальное, подают в катодную камеру электродиализной ячейки откуда током электродиализа транспортируют ионы Cl и ОН через ионообменную

1368763 мембрану 3 в поток раствора-носителя, в качестве которого используют, например, разбавленный раствор (10 Э М) азотнокислого натрия NANO„. Затем поток раствора-носителя, содержащего определяемые ионы, пропускают через ячейку 10 с ионоселективными электродами 11. Генерируемая на этих электродах ЭДС (Е) используется в качест- 1О ве информации для управления расходом раствора-носителя так, чтобы текущая E на электродах равнялась заданной Е . Расход раствора-носителя регулируют путем изменения электролизного тока в ячейке 16, который измеряется прибором 17, и используют в качестве меры концентрации определяе-. мых ионов в растворе. На фиг.3 приведены результаты, полученные при экспериментальном определении зависимости силы электролизного тока от концентрации хлоридов в каустике для заданндго потенциала еэ = 245 мВ и для Еэ = 272 мВ, Относительная кон- 25 центрация хлоридов в каустике определяется как отношение концентрации

NaC1 к сумме концентраций растворенных компонентов в грамм-эквивалентах на литр и выражается в процентах. 3О

В качестве ионоселективных электродов могут быть использованы

ЭСрЛ вЂ” Oi и ЭВЛ - 1M4 из комплекта иономера И-102.

Построенная характеристика (фиг.3) подтверждает линейный характер зависимости 1 = f(C <<) во всем диапазоне изменения концентрации хлоридов, Пример 2. Измерение относительной концентрации ионов кальция в 4О растворе NANO, Относительная концентрация ионов кальция варьируется от О до 57, Операции выполнения способа те же, что и в примере 1. В качестве ионоселективного электрода на ионы кальция в растворе-носителе используют электрод типа 20-15 ("Критур", производство ЧССР) и сравнительный электрод типа ЭВЛ-1М1, ЭДС электрода поддерэ и" 50 вается на уровне 83,5 мВ. Градуировочная характеристика показана на фиг.2.

Формула изобретения и Ы;l

С;Р ток электролиза, А; коэффициент пропорциональности между током электролиза и расходом раствораносителя (Z „ = nq. ), А-с-см

I э

Т и где расход раствора-носителя, смэ/cs коэффициент переноса

i-иона; ток электродиализа, А;

Я Ql

; /, С . — относительная к концентрация i-го иона в анализируемом растворе; концентрация определяемого иона в анализируемом растворе, М; концентрация неопределяемых ионов, М; заданная концентрация

i-го иона в растворе-носителе, М; постоянная Фарадея, Кл/моль; (i Л) °

Электродиализометрический способ определения концентрации ионов в растворах, заключающийся в избирательном выделении их методом электродиализа в раствор-носитель и поддержание концентрации их в растворе-носителе постоянной, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью упрощения определения путем получения линейной зависимости выходного сигнала от концентрации определяемых ионов, концентрацию ионов в растворе-носителе поддерживают постоянной путем изменения расхода раствора-носителя в электродиализный преобразователь с помощью электролизногo тока генераторной ячейки, газовый выход которой подключают к герметичной емкости с раствором-носителем, а концентрацию ионов .определяют по значению электролиэного тока из формулы

1368763

У6 б

E7 Q

1Р

1 р 1

Юд

1 Р 3 Ф

Ф р

Яйцаи Р ЩиР Си, 4 ЯьГ2 сии 1

Составитель М, Вишняковский

Техред И.Попович Корректор Н.Король

Редак тор В . Пе траш

Тираж 847 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб, д.4J5

Заказ 1505

Производственно-полиграфическое предприятие, r.Óæãoðoä,óë.Ïðîåêòíàÿ,4