Измеритель общей щелочности в растворе
Изобретение относится к области потенциометрического измерения щелочности в анализируемом растворе, а именно к измерителю общей щелочности в растворе, содержащему потенциометрическую ячейку с анализируемым раствором, измерительный электрод для определения pH и вспомогательный электрод, при этом ячейка выполнена проточной и содержит ионоселективный электрод для определения pCO3, измеритель снабжен блоком измерения pH, блоком измерения pCO3, аналого-цифровым преобразователем, вычислителем концентрации гидроксильных ионов OH-, вычислителем концентрации карбонатных ионов CO23-, вычислителем концентрации бикарбонатных ионов HCO-3, сумматором-вычислителем общей щелочности и цифроаналоговым преобразователем, причем ячейка соединена с блоком измерения pH и блоком измерения pCO3, которые соединены с аналого-цифровым преобразователем, соединенным с вычислителем концентрации гидроксильных ионов OH- и вычислителем концентрации карбонатных ионов CO23-, соединенным, в свою очередь, с вычислителем концентрации бикарбонатных ионов HCO-3, вычислитель концентрации гидроксильных ионов OH-, вычислитель концентрации карбонатных ионов CO23- и вычислитель концентрации бикарбонатных ионов HCO-3 соединены с сумматором-вычислителем общей щелочности, который соединен с цифроаналоговым преобразователем. 1 ил.
Изобретение относится к области потенциометрического измерения щелочности в анализируемом растворе и позволяет определять общую щелочность в питьевой и сточной воде, а также при химводоподготовке для котельных агрегатов.
Известны способы и устройства для определения общей щелочности в анализируемых растворах (см. патент Японии N 2-256464, кл. G 01N 33/84, 21/80, 33/72, 04.06.90, патент Японии N 1-17109, кл. G 01N 33/30, 29.03.89, патент Японии N 2-25143, кл. G 01N 27/4116, 31.052.90, а.с. СССР N 464810, кл. G 01N 27/416, оп. 25.03.75). Из известных измерителей общей щелочности в анализируемых растворах наиболее близким по технической сущности к изобретению является "pH-метр", описанный в а.с. СССР N 464810, кл. G 01N 27/416, оп. 25.03.75, содержащий датчик ЭДС, измерительную мостовую электрическую схему, в два противоположных плеча которой включен сдвоенный полевой транзистор, затворы которого соединены с электродами датчика ЭДС, термокомпенсатор, усилитель, потенциометр с двигателем и регулирующий прибор. Технической задачей настоящего изобретения является определение общей щелочности в растворе с помощью проточной трехэлектродной потенциометрической ячейки с измерительным электродом для определения pH, ионоселективным электродом для определения pCO3 и вспомогательным электродом с последующим вычислением с помощью сумматора-вычислителя общей щелочности в мг-экв/л в исследуемом растворе. Технический результат выражается в расширении возможности pH-метра. Это достигается тем, что измеритель общей щелочности в растворе содержит потенциометрическую ячейку с анализируемым раствором, измерительный электрод для определения pH и вспомогательный электрод, причем ячейка выполнена проточной и содержит ионоселективный электрод для определения pCO3, измеритель снабжен блоком измерения pH, блоком измерения pCO3, аналого-цифровым преобразователем, вычислителем концентрации гидроксильных ионов OH-, вычислителем концентрации карбонатных ионов CO23-, вычислителем концентрации бикарбонатных ионов HCO-3, сумматором-вычислителем общей щелочности и цифроаналоговым преобразователем, при этом ячейка соединена с блоком измерения pH и блоком измерения pCO3, которые соединены с аналого-цифровым преобразователем, соединенным с вычислителем концентрации гидроксильных ионов OH- и вычислителем концентрации карбонатных ионов CO23-, соединенным, в свою очередь, с вычислителем концентрации бикарбонатных ионов HCO-3, вычислитель концентрации гидроксильных ионов OH-, вычислитель концентрации карбонатных ионов CO23- и вычислитель концентрации бикарбонатных ионов HCO-3 соединены с сумматором-вычислителем общей щелочности, который соединен с цифроаналоговым преобразователем. Измеритель общей щелочности в растворе содержит (см. чертеж) проточную потенциометрическую ячейку 9 с анализируемым раствором 13, измерительный электрод 10 для определения pH, вспомогательный электрод 11, ионоселективный электрод 12 для определения pCO3, блок 1 измерения pH, блок 2 измерения pCO3, аналого-цифровой преобразователь 3, вычислитель 4 концентрации гидроксильных ионов OH-, вычислитель 5 концентрации карбонатных ионов CO23-, вычислитель 6 концентрации бикарбонатных ионов HCO-3, сумматор-вычислитель общей щелочности 7 и цифроаналоговый преобразователь 8. В соответствии с [1] общая щелочность M воды M = [OH-] + [CO23-] + [HCO-3], где [OH-] концентрация гидроксильных ионов OH- в г-ион/л; [CO23-] концентрация карбонатных ионов CO23- в г-ион/л; [HCO32-] концентрация бикарбонатных ионов HCO-3 в г-ион/л. Из уравнения ионного произведения воды в [1] fOH![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/183.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/294/2949484.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/294/2949485.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/956.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/294/2949486.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/294/2949487.gif)
Согласно формуле (1,38) из [1] концентрация бикарбонатных ионов в мг-экв/л вычисляется по формуле
![](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/294/2949488.gif)
где K2 константа диссоциации угольной кислоты второй ступени [1] стр. 18. Таким образом, общая щелочность M в мг-экв/л определяется формулой
![](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/294/2949489.gif)
где KW,
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/956.gif)
pH и pCO3 определяют потенциометрическим методом [2,3,4] блоками измерения 1 и 2 (см. чертеж), имеющими температурную компенсацию. Измеритель общей щелочности в растворе работает следующим образом. Электрический аналоговый сигнал, пропорциональный значениям pH и pCO3 с блоков 1 и 2 соответственно, подают на аналого-цифровой преобразователь 3 (см. чертеж), на выходе которого получают электрический сигнал в цифровом коде, пропорциональный значениям pH и pCO3 соответственно. С выхода аналого-цифрового преобразователя 3 электрический сигнал подают на вычислитель 4 по формуле (1) и вычислитель 5 по формуле (2), с которого электрический сигнал в цифровом коде, пропорциональный концентрации карбонатных ионов CO23-, подают на вычислитель 6 по формуле (3), после чего электрические сигналы в цифровом коде, пропорциональные соответственно концентрации гидроксильных ионов OH- с блока 4, концентрации карбонатных ионов CO23- с блока 5 и концентрации бикарбонатных ионов HCO-3 с блока 6, подают на сумматор-вычислитель 7 по формуле (4), с которого электрический сигнал в цифровом коде, пропорциональный общей щелочности, подают на цифроаналоговый преобразователь 8, на выходе которого формируют стандартный электрический аналоговый сигнал, пропорциональный общей щелочности M в мг-экв/л в анализируемом растворе. Аналого-цифровой преобразователь 3 может быть выполнен на микросхеме [3] стр. 439, вычислитель 4 (см. чертеж) моет быть выполнен на микросхеме [3] стр. 187, вычислитель 5 также может быть выполнен на микросхеме [3] стр. 187, вычислитель 6 также выполнен на микросхеме [3] стр. 187, сумматор-вычислитель 7 также выполнен на микросхеме [3] стр. 187 и цифроаналоговый преобразователь 8 также может быть выполнен на микросхеме [3] стр. 465. Литература. 1. Очистка природных вод. Клячко В.А. Апельцин И.Э. Москва, 1971 г. стр. 16, 30-32. 2. Патент БПВ N 0288724, кл. G 01N 27/30, 27/26, 02.11.88. 3. Интегральные микросхемы, справочник. Москва, "Энергоатомиздат", 1985 г. стр. 439, 465, 519, 187. 4. Количественный анализ. Алексеев В.Н. Москва, "Госхимиздат", 1963 г. стр. 495-496.
Формула изобретения