Устройство для автоматического измерения содержания кислорода в сточных и природныхводах
Яф(., l
ОП ИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
349645
6оюз Советских
Социалистических
Республик
Зависимое от авт. свпдетельства №
Заявлено 17Л !1.1970 (№ 1463333/23-26) с присоединением заявки №
Приоритет
Опубликовано 04.1Х.1972. Бюллетень № 26
Дата опубликования описания 4.1.1973
М. Кл. С 02с 5110
G 01п 27/48
Комитет ао аслам наобрвтений и открытий при Совете Министров
СССР
УДК 628.543:66.012-52.1 (088.8) Авторы изобретения
А. А. Кузьмин, A. H. Серегин и В. В. Нежинский Заявитель
Всесоюзный научно-исследовательский институт водоснабжения, канализации, гидротехнических сооружений и инженерной гидрогеологии
УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО ИЗМЕРЕНИЯ
СОДЕРЖАНИЯ КИСЛОРОДА В СТОЧНЫХ И ПРИРОДНЫХ
ВОДАХ
Изобретение относится к устройствам дчя
:автоматического измерения содержания кислорода в сточных и природных водах и может быть использовано в химической, нефтехимичесиой, нефтеперерабатывающей и других отраслях промышленности.
Известно устройство для автоматического измерения содержания кислорода в сточных и природных водах, содержащее полярографический датчик, состоящий из гальванического элемента и термосопротивления и связанный с измерительным блоком, причем гальванический элемент включает в себя основной индикаторный и вспомогательный электроды.
К недостаткам известного устройства можно отнести несовершенство измерительной схемы, обусловленное использованием стационарного регистрирующего потенциометра типа ПСР с низкоомным входом и датчика температуры— полупроводникового термосопротивления с недостаточно отрицательным температурным коэффициентом. Кроме того, сравнительно большой остаточный ток и отсутствие системы .компенсации остаточного тока.
Все это приводит к снижению точности и надежности работы известного устройства в целом, а также исключается возможность его использования в лабораторных и полевых условиях.
С целью ликвидации указанных недостатков предложенное устройство снабжено ком пенсатором остаточного тока, подключенным к гальваническому элементу, имеющему дополнительный индикаторный электрод, соединенный с основным индикаторным электродом, причем электроды расположены соответственно на внутренней и внешней поверхностях корпуса гальванического элемента, а вспомога10 тельный электрод выполнен в виде полого цилиндра с отверстием на его боковой поверхности.
На фиг. 1 показана принципиальная электрическая схема устройства; на фиг. 2 — кон15 струкция гальванического элемента.
Устройство содержит полярографический датчик 1, состоящий из гальванического элемента 2, включающего основной индикаторный электрод 3 соединенный с дополнитель20 ным индикаторным электродом 4, вспомогательный электрод 5, причем все электроды погружены в электролит б и закрыты полимерной мембраной 7. Кроме того, устройство содержит термосопротивления 8, которые связа25 ны с,измерительным блоком 9, Измерительный блок 9 содержит регистрирующий двухшкальный микроамперметр 10, подключенный к датчику 1 посредством .переключателей 11 и
12 и регулятора шкалы содержания кислорода
30 18 н соединенный с батареей 14 с помощью
349645
3 компенсатора остаточного тока 15. Регистрирующий микроамперметр 10 связан через усилитель 1б мостового типа с термосопротивлением 8. Гальванический элемент 2 располагается в цилиндрическом корпусе 17 (фиг, 2), на части боковой перфорированной поверхности которого размещен основной индикаторный электрод 8, выполненный в виде платиновой сетки. Дополнительный индикаторный электрод 4 также из платиновой сетки располагается внутри корпуса 17, который устанавливается во вспомогательный электрод 5, выполненный в виде полого кадмиевого цилиндра с отверстием прямоугольной формы на его боковой поверхности и крепится при помощи виконтов 18. Межэлектродное пространство заполняется жидким электролитом б. Гальванический элемент 2 отделен со стороны основного индикаторного электрода 8 от анализируемой воды полимерной мембраной 7, которая прижимается к поверхности электрода 8 резиновой прокладкой 19, имеющей отверстие прямоугольной формы. Заливка электролита б в межэлектродное пространство производится через отверстие 20 с предварительным снятием крышки 21, в верхней части которой имеется ввод 22 для соединительного кабеля.
Крышка 21 герметизируется с помощью резиновой прокладки 23.
При контакте датчика устройства с анализируемой водой молекулы растворенного кислорода диффундируют через полимерную мембрану 7 к основному индикаторному электроду 3, на котором происходит их электровосстановление. Электролит б служит для электрической связи основного индикаторного электрода 8 и дополнительного индикаторного электрода 4 с вспомогательным электродом 5, потенциал которого обеспечивает необходимую величину потенциала электродов 8 и 4, лежащую в области предельного диффузорного тока электровосстановления кислорода.
Электрохимическая реакция на основном индикаторном электроде 8 идет одноступенчато с потреблением четырех электронов:
О, + 2Н,О + 4г — 40Н
При этом происходит растворение металла вспомогательного электрода:
Cd - Cd" + 2e
В результате во внешней измерительной цепи возникает предельный диффузионный ток процесса, регистрируемый микроамперметром 10, причем величина тока прямо пропорциональна содержанию растворенного кислорода.
Полимерная мембрана 7 проницаема практически только для кислорода, что обеспечи5
1О
15 го
25 зо
35 измерения растворенного вает селективность кислорода.
Дополнительный индикаторный электрод 4 задерживает ионы ОН вЂ” и Cd- при их диффузии в электролите б, предотвращая тем самым загрязнение основного индикатор1ного электрода 8 ионами Cd" и вспомогательного электрода 5 ионами ОН вЂ”. Проникновение кислорода в межэлектродное .пространство вследствие возможной разгерметизации гальванического элемента 2 или его присутствие в растворенном виде в электролите б ведет к электровосстановлению кислорода на дополнительном индикаторном электроде 4, обеспечивая тем
""àìûì максимальный градиент концентрации кислорода по обе стороны полимерной мембраны 7, а также минимальное значение остаточного тока. Компенсация остаточного тока после стабилизации датчика осуществляется ручной регулировкой компенсатора 15 величины противо — э.д.с., подаваемой в цепь гальванического элемента 2.
Учет температурного эффекта гальванического элемента 2 производится аналитически с предварительным измерением температуры анализируемой воды с помощью термосопротивления 8 по шкале измерения температуры регистрирующего микроамперметра 10, Измерение осдержания кислорода или температуры осуществляется поочередно по соответствующим шкалам микроамперметра 10 с помощью гальванического элемента 2 и термосопротивления 8, подключаемым к измерительному блоку 9 переключателями 11 и 12.
Предмет изобретения
Устройство для автоматического измерения содержания кислорода в сточных и природных водах, содержащее полярографический датчик, состоящий из гальванического элемента и термосопротивления и связанный с измерительным блоком, причем гальванический элемент включает в себя основной индикаторный и вспомогательный электроды, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности работы, точности,и удобства измерения, оно снаб кено компенсатором остаточного тока, подключенным к гальваническому элементу, имеющему дополнительный индикаторный электрод, соединенный с основным индикаторным электродом, расположенными соответственно на внутренней и внешней поверхностях корпуса гальванического элемента, а вспомогательный электрод выполнен в виде полого цилиндра с отверстием на его боковой поверхности.
349645
I
1
1
I !
l !
I
l
Фиг
Фг г.2
Составитель Р. Клейман
Техред Е. Борисова Корректор С. Сатагулова
Редактор В. Зивтынь
Типография, пр. Сапунова, 2
Заказ 4196/4 Изд. № 1699 Тираж 406 Подписное
ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР
Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
