Способ полярографического анализа

Союз Советски к

Социалистические

Республик

ОЛ ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ . СВИДЕТЕЛЬСТВУ 7&7978 (6l ) Дополнительное к авт. свид-ву

Ь (51)M. Кл. (01 К 27/48 (22) Заявлено 02.07.74(21) 2044325/18-25 с присоединением заявки Эй

Государственный комитет (233 Приоритет по делан изобретений и открытий

Опубликовано 15. 12.80. Бюллетень Рй 46 (53) УДК 543.253 (088.8) Дата опубликования описания 18. 12.80 (72) Авторы изобретения

С. П. Шелков, В. 3. Башкатов и Л. H. Мартынов

Томский институт автоматиаированных систем управления и радиоэлектроники (7l ) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛЯРОГРАФИЧЕСКОГО АНАЛИЗА

Изобретение относится к способам исследования электрохимических процессов и может найти применение в полярографическом приборостроении, а также для автоматического иамерения концентрации и определения химического состава веществ непосредственно в технологических процессах.

Известен двухчастотный способ иссле10 дования электрохимических процессов с контролируемым потенциалом, в котором .череа алектролитическую ячейку пропускают два переменных тока с частотами

03.1 и M 2 вместе с постоянным или

15 меняющимся по заданному аакону потенциалом. При этих условиях регистрируют зависимость от потенциала амплитуды гармонической составляющей напряжения между исследуемым и вспомогательным электродами ячейки на рааностной частоте пропускаемых токов, и по аависимостям укааанной амплитуды от поляриаук>щего потенциала судят о механизме и кинетических параметрах изучаемых про цессов 1 .

Однако этим способом нельая определять химический состав и концентрацию анализируемого раствора.

Иавестен способ полярографического анализа, в котором на влектрохимическую ячейку накладывают линейно меняющееся и переменное напряжение малой амплитуды и иамеряют угол сдвига по фаае между общим переменным током полярографической ячейки и его реактивной составляющей и по нему определяют конценч рацию анализируемого раствора. Для сохранения линейности шкалы и повышения чувствительности намерения при исследовании растворов рааличных концентраций с частоту модулирутошего переменного напряжения регулирукл в зависимости от диапазона измерений (2 . Ънако этот способ имеет недостаточно высокую чувствительность, так как максимальное изменение фааового сдвига не превышает 60. Крсвте того, в случае

78797 анализа.

35

50 близкого расположения потенциалов полярографических пиков различных элементов по оси постоянного поляризуюшего напряжения происходит взаимное наложение полезного сигнала от этих алементов. Недостаточно высокая раарешающая с способность не позволяет проводить анализ многокомпонентных растворов, т.е. способ имеет недостаточную специфичность.

Бель изобретения — повышение чувстви-,10 тельности и раарешающей способности

Указанная цель достигается тем, что на ячейку накладывают дополнительное

15 переменное напряжение с llpyroA частотой, и цля определения концентрации анализируемых растворов фазовый сдвиг измеряют между переменным током разностной частоты, возникающим за счет нелинейности фарадеевского импеда <са при прохождении сигналов через полярографическую ячейку, и напряжением разностной частоты этих же сигналов, полученным в опорном канале.

На фиг. 1 показана блок-схема уст ройства, реализующего предложенный способ полярографического анализа. ,На фиг. 2 и 3 — полярограммы, полученные предлагаемым способом, 30

Генераторы 1 и 2 переменной частоты и источник 3 постоянного поляризующего напряжения череа суммирующее уст» ройство 4 подключены к полярографической ячейке 5, выход которой через фильтр 6 раэностной частоты подключен к фазосгабильному усилителю-ограничителю 7, соединенному с первым входом фазового индикатора 8. Генераторы 1 и

2 переменной частоты подключены также к преобразователю 9 частоты, выход которого через фазоврашатель 10 подключен ко второму входу фазового индикатора 8. Выход фазового индикатора 8 подключен к регистрирующему устройству 11.

Переменные напряжения от генераторов 1 и 2 с частотами соответственно (д4 и 4) о и постоянное напряжение от источника 3 поляризующего напряжения через суммирующее устройство 4 подается на исследуемую полярографическую ячейку 5. Ток разностной частоты д4) (034-(02), воаникающий в полярографической ячейке иэ-за нелинейнооти фарадеевского импеданса, выделяет ся фильтром 6 и поступает на фазостабильный усилитель-ограничитель 7, выход которого подключен к фазовому ин8 4 дикатору 8. Опорное напряжение разнс» стной частоты д <„) получается путем смешйвания напряжения генераторов 1 и

2 в преобразователе 9 частоты и поступает на фазовый индикатор 8 через фазовращатель 10. выходное напряжение фазового индикатора, измеряющего сдвиг фаз между током разностной частоты в ячейке и опорным напряжением разностной частоты, пропорционально концентрации исследуемого раствора. Йалее выходное напряжение поступает на регистрирующее устройство 11.

Более высокая чувствительность в предлагаемом способе достигается за счет того, что при изменении постоянного поляриаующего напряжения угол сдвига фаз между током разностной частоты, протекающем через ячейку, и напряжением разлосгной частоты, полученным в опорном канале, может значительно превосходить 45, 0

Йля повышения специфичности полярографического анализа целесообразно изменять частоты Сд„и () прн постоянном аначении разностной частоты д д, или изменять значения разностной частоты д (.0 при фиксированном значении одной из накладываемых частот (>4 илиад

С целью повышения специфичности и разрешающей способности начальную фаау опорного напряжения разностной частоты, получаемого в опорном канале, целесообразно наменять в зависимости от состава анализируемых веществ.

С этой же целью можно изменять амплитуды накладываемых переменных напряжений Е4 и Е при постоянном значении разницы между ними д Е =(Е„-Е,2), или изменять д Е путем изменения одной из амплитуд Е4 или Е, или изменять

ЬЕ при одновременном изменении Е и Е .

При;.<ер конкре .ной реал-.зациv. прецласае:;ого способа в виде соотношения ме>".ду анодными пиками свинца и кадмия полярографического анализа представлен на фиг. 2 и 3. Условия проведения полярографических испытаний: рабочий алектрод— ртутная пленка толщиной 10 мкм на серебряной подложка; электрод сравнения— донная ртуть; индифферентный электролит

0,1 М КСР; объем раствора — 5 мл; время предварительного алектролиза2 мин, скорость изменения постоянного поляри зующего напряжения — 25 мВ/с; концентрация ионов свинца и кадмия в исследуемом растворе 5 10 гlмл.

787978

В опытах, результаты которых приведены на фиг. 2, показано соотношение между анодными пиками свинца и кадмия для разных 1А и f g при постоянной Д(д, разностная частота и начальная фаза 3 опорного напряжения разностной частоты сохранились постоянными: 1000 Гц и,0 .

Изменялись | и f . Амплитуды переменных напряжений Е ЗОмВ и Е **20мВ.

Опыты проводились при следующих часто- 10 тах переменных напряжений (соответсч» венно 4. и 1 ): а) .5000 Гц и 6000Гц, б) 4000 Гц и 5000 In, в) 3000 Гц и

4000 Гц, г) 2000 Гц и 1000 Гц.

В опытах, результаты которых приве- 1 дены на фиг. 3, разностная частота Д, частоты и амплитуды переменных напряжений сохранялись постоянными, причем

1000 Гц, Е1 30,00 мВ и f 4

= 5000 Гц, Е = 25 мВ и kg 6000 Гц. 20

Опыты проводят при разной начальной фазе опорного напряжения разностной частоты: а) О, б) 20, в) 40, г) 60, О О О д) 80, е) 100о, ж) 120о

Формула иаобретения

Способ полярографического анализа, ааключающнйся в наложении на электрохимическую ячейку линейно меняющегося и переменного напряжений и иамерении фазового сдвига между иамерительиым и опорным каналами, о т л и ч а ю щ и Йс я тем, что, с целью повышения чувствительности и раарешающей способности, на ячейку накладывают дополнительное переменное напряжение с другой частотой, а фазовый сдвиг между иамерительным II опорным каналами иамеряют на рааностной частоте.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

¹ 269554, кл. Cj 01 Й 27/26, 1970.

2. Авторское свидетельство СССР

М 157833, кл. Cj 01 И 27/48, 1962 (прототип) .

Редактор А..Полинич

Составитель Н. Алимова

Техред М.Табакович Корректор Н. Ll! вь:акая

Заказ 9859/84 Тираж 1019 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-38, Раушская наб, д, 4/5

Филиал ППП Патент", г. Ужгород; ул. Проектная, 4