Способ определения содержания органических примесей в воде и устройство для его осуществления

Способ определения содержания органических примесей в воде и устройство для его осуществления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТ ИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

I5g 4 G О) N 27/48

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPbfTWI

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

З„цд -4 1 (21 ) 3222780/18-25 ,(22) 22.12.80 (46) 15.01.86. Бюл, № 2 (72) В.Е.Казаринов, Ю.Б.Васильев, В.Н.Алексеев, Б.И.Ленцнер, О.А.Хазова, В.А.Громыко, В.Б,Гайдадымов, С.В.Чижов, Ю.Е.Синяк, В.М.Скуратов, Г.Д.Лег вина, Н.С.Фарафонов, В.M.Íoâèêîâ, Л.С.Бобе, М.С.Амирагов, И.В.Серебряков, Г.Н.йкальцель, Г.П.Чичуа и А.В.Мельник (53) 543.257(088,8) (56) Лейте П. Определение органических загрязнений в питьевых, природных и сточных водах. — М.: Химия, 1975, с. 20.

Авторское свидетельство СССР № 573745, кл. G Of И 27/48, 1975.

Авторское свидетельство СССР по заявке ¹ 2902872/25, кл. С 01 N 27/48, 02.04.80. ,(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ

ОРГАНИЧЕСКИХ ПРИМЕСЕИ В ВОДЕ И УСТ-

РОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ. (57) 1. Способ определения содержания органических примесей в воде путем пропускания через исследуемую среду с помощью электродов, один из которых платиновый, ряда прямоугольных импульсов при уровне потенциала платинового электрода от -0,1 до +1,8 В с выдержкой при каждом потенциале )-2 с, затем двух измерительных идентичных импульсов в области потенциалов электрода 0 — 0,4 В с выдержкой при уровне потенциала

0,38-0,4 В перед первым импульсом

1-5 с, а перед вторьи - 30-200 с, и измерения количества электричест- ва, прошедшего через электрод за

„„80„„1157940 А время каждого импульса, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью обеспечения раздельного определения со»:, держания органических примесей и по» вьппения точности измерений, после второго измерительного импульса элек" трод дополнительно выдерживают в течение 1- 15 с при одном или нескольких следующих друг за другом уровнях потенциала, выбранных из .диапазона от -0,1 до +2,0 В, после каждой . выдержки заданного потенцчала подают измерительный импульс в диапазоне 0 — 0,4 В и по относительной разности количеств электричества, прошедших за время первого и каждого следующего за вторым измерительного импульса судят о содержании органи,ческой примеси.

2. Способ по п. 1, о т л и ч а.ю» щ и Й с я тем что с целью экс» прессного определения величины бихрбматной окисляемости, электрод после второго измерительного импульса выдерживают при уровне потенциала

),2-1,4 В.

3. Способ по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью экспрессного определения величины перманганатной окисляемости, электрод после второго измерительного им, пульса выдерживают при уровне потенциала 0,6-0,7 В.

4. Устройство для определения со-, держания органических примесей в воде, содержащее электрохимический датчик, соединенный с регулирующим усилителем, к инвертирующему входу которого подключено программное задающее устройство, а к выходу—

1157940

30 вспомогательный электрод с согласующим усилителем, вход которого подключен к сравнительному электроду,а выход — к инвертирующему входу регулирующего усилителя, и с токовым усилителем, к инвертирующему входу которого подключен рабочий электрод, а к выходу — коммутирующие элементы, соединенные с блоком функциональных преобразований, содержащим интегратор, вычитающее устройство и компаратор, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что устройство снабжено компенсационно-уравновешивающим устройством, включающим компаратор, цифровой аттенюатор, цифроаналоговый преобразователь,с долговременной памятью, дешифратор состояния и устройство динамической индикации, Изобретение относится к физикохимическим методам анализа водных растворов и может быть использовано в аналитической химии при контроле производственных процессов и для охраны окружающей среды.

Известен способ определения содержания органических примесей в воде, основанный на сжижении органических веществ до углекислого газа с после дующим определением его количества.

Однако этот способ дает сведения, только о суммарном содержании органических примесей (присутствие в пробах неорганического углерода мешает определению), он очень трудоемок, время анализа равно нескольким часам, его трудно автоматизировать и он не может быть использован для оперативного контроля загрязненности вод.

Наиболее близким к предлагаемому способу является электрохимический способ определения органического уг. лерода.

Способ заключается в пропускании через исследуемую среду с помощью двух электродов, один из которых платиновый, прямоугольных импульсов напряжений при уровне потенциалов (-0,1I - 1,8 B с выдержкой при этих лотепциалах 1-2 с. Далее на элекпричем к выходу токового усилителя через первый коммутирующий элемент подключен вход интегратора, в цепи отрицательной обратной связи которого включен второй коммутирующий элемент, выход интегратора соединен с компенсационно-уравновешивающим устройством, компаратор которого одним входом соединен с выходом интегратора, а другим входом " с первым выходом цифрового аттенюатора, второй выход которого соединен с цифроаналоговым преобразователем, причем к выходу цифроаналогового преобразователя подключен вход дешифратора состояния, выход которо" го соединен с устройством динамической индикации, управляемым программным задающим устройством. трод подают два идентичных последовательных импульса в диапазоне О—

0,4 В с выдержкой при уровне напряжений 0,4 — 0,5 В перед первым импульсом длительностью 1-5 с, а перед вторым 30-200 с, измеряют количество электричества, протекающего через электрод, и по относительной разности этих количеств электричества судят о содержании общего органического углерода в воде. Для осуществления этого способа разработан прибор, позволяющий получать искомые величины с точностью ЗЕ.

Однако данных о содержании общего органического углерода недостаточно для полной характеристики качества воды, так как при выборе метода очистки воды необходимо знать ппироду присутствующих примесей.

Известен полярограф для определения содержания органического углерода в воде.

Недостатком известного полярографа является отсутствие возможности проведения ряда преобразований для автоматизации измерений поляризационных кривых, что значительно ухудшает быстродействие и точность получае. мой информативной величины. Отсутствие в полярографе программного задающего устройства (11ЗУ) не дает возмож3 11 ности провести требуемую в зависимос- ти от изучаемого объекта катодноанодную обработку поверхности электрода с целью приведения ее в стандартизованное состояние. Точность из" мерения информативной величины с памощью осциллографическиХ полярографов составляет 1О, а время измерения и обработки полученной информатив ной величины составляет 2-3 ч. Наиболее близким к предлагаемому является устройство для определения содержания общего органического углерода в воде.

Известное устройство включает электрохимический датчик, соединенный с регулирующим усилителем, к инвертирующему входу которого подключено ПЗУ, а к выходу — вспомогательный электрод с согласующим усилителем, вход которого подключен к сравнительному электроду, а выход— к инвертирующему входу регулирующего усилителя, и с токовым усилителем к инвертирующему входу которого подключен рабочий электрод, а к выходу коммутирующие элементы, соединенные с блоком функциональных преобразований, содержащим интегратор, вычитающее устройство и компаратор.

Это устройство формирует программу воздействия на рабочий электрод, В результате воздействия первого опорного пилообразного импульса на выходе первого интегратора получают

--величину количества электричества Q, После прохождения количества пилообраз ного импульса, полностью идентичного первому,на выходе второго интегратора получают величину количества электричества a . Далее сигналы Я, и Q поступают на вход вычитающего устрой. ства, с выхода которого разностный сигнал л Q поступает на один вход компаратора, на другой вход которого подается требуемая величина опорного сигнала. В результате на выходе компаратора получают сигнал, про-. порциональный общему количеству органического углерода в воде, Недостатком этого устройства явля. ется то, что оно не учитывает эффект, возникающий при продолжительной работе платинового электрода.

Известно, что при продолжительной работе поверхность платинового электрода электрохимической ячейки непрерывно возрастает, происходит так называемая разработка поверх57940 4 ности электрода. В результате ве личины Q< и Q а следовательно, и их разность dQ на выходе вычитающего устройства будут возрастать

5 по мере увеличения поверхности рабочего электрода.

Для уменьшения ошибки измерения опорный сигнал, подаваемый на . второй вход компаратора, необходимо периодически корректировать.

Эту операцию производят вручную, что уменьшает быстродействие и точность получаемой информативной величины.

Недостатком известного устройства также является то, что с его помощью нельзя с достаточной точностью производить измерения по предлагаемому выше способу.

Когда, например, необходимо ввести в память прибора информацию по крайней мере о четырех измерительных импульсах и сравнить величину

Q» первого измерительного импульса с тремя величинами Я, Ц и Я .

25 последующих измерительных импульсов, необходимо иметь в схеме четыре интегратора с абсолютно идентичными характеристиками. Практически это трудно реализовать из-sa разброса параметров интегральных схем, а также из-за невозможности создать для них одинаковый температурный режим.Целью изобретения является обеспечение раздельного определения содержания органических примесей и поЗ5 вьппение точности измерений.

Указанная цель достигается тем, что в способе определения содержания органических примесей в воде .путем пропускания через исследуемую среду

40 с помощью электродов, один из которых платиновый, ряда прямоугольных импульсов при уровне потенциала платинового электрода от -0,1 до +1,8 В с выдержкой при каждом потенциале

1-2 с, затем двух измерительных идентичных импульсов в области потенциалов электрода 0 — О,А В с выдержкой при уровне потенциала 0,38 — 0,4 В перед первым импульсом 1-5 с, а перед вторьпч — 30-200 с и измерения коли50 чества элек тричес тв а, прошедшего че-, рез электрод за время каждого импульса, после второго измерительного им-. пульса электрод дополнительно вьщер55 живают в течение 1-15 с при одном . или нескольких следующих друг за дру. гом уровнях потенциала, выбранных из диапазона от -0,1 до +2,0 В,после

1157940

10 каждой выдержки заданного потенциала подают измерительный импульс в диапазоне 0-0,4 В и по относительной разности количеств электричества, прошедших за время первого и каждого 5 следующего за вторым измерительного импульса судят о содержании органической примеси.

С целью экспрессного определения величины бихроматной окисляемости электрод после второго измерительного импульса выдерживают при уровне потенциала 1,2-1,4 В.

С целью экспрессного определения величины перманганатной окисляемости электрод после второго измерительного импульса выдерживают при, уровне потенциала 0,6-0,7 В, Устройство для определения содержания органических примесей в воде, содержащее электрохимический датчик, соединенный с регулирующим усилителем, к инвертирующему входу которого подключено программное задаю25 щее устройство, а к выходу — вспомогательный электрод с согласующим усилителем, вход которого подключен к сравнительному электроду, а выход— к инвертирующему входу регулирующего усилителя, и с токовым усилителем, к инвертирующему входу которого подключен рабочий электрод, а к выходу коммутирующие элементы, соединенные с блоком функциональных преобразований, содержащим интегратор, вычитаю- З5 щее устройство и компаратор, снабжено компенсационно-уравновешивающим устройством, включающим компаратор, цифровой аттенюатор, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП} с дол- 40 говременной памятью, дешифратор состояния и устройство динамической индикации, причем к выходу токового усилителя через первый коммутирующий элемент подключен вход интеграто- 45 ра, в цепи отрицательной обратной связи которого включен второй коммутирующий элемент, выход интегратора соединен с компенсационно-уравновешивающим устройством, компаратор которого одним входом соединен с выходом интегратора, а другим входом — с первым выходом цифроаналогового аттенюатора, второй вход которого соединен с ЦАП, причем к выходу ЦАП подключен 55 вход дешифратора состояния, выход которого соединен с устройством ди- намической индикации, управляемым ПЗУ, Сущность предлагаемого способа состоит в том, что адсорбированные частицы окисляются или восстанавливаются в определенных областях потенциала и за счет этого удаляются с поверхности, По относительной разности количеств электричества, прошедших через электрод за время первого и второго импульсов в области 0,4-0,0 В определяют общее содержание адсорбированных на поверхности электрода органических частиц, Далее электрод выдерживают при потенциале, выбранном из диапазона от -О,l до 2,0 В, Вещества, способные окисляться или восстанавливаться при выбранном потенциале, удаляются с поверхности электрода, Далее на электрод накладывают измерительный импульс в .области по. тенциалов 0-0,4 В и по относительной разности количеств электричества между этим импульсом и первым импульсом определяют количество частиц, оставшихся на поверхности электрода, а по разности между общим количеством и оставшимся определяют количество частиц, удалившихся с поверхности. Накладывая на электрод несколько потенциалов с последующими импульсами в области потенциалов 0,4-0,0 В, можно определить содержание органических примесей на поверхности электрода с разной восстанавливаемостью или окисляемостью (легко-, средне- и трудноокисляемые) . Поверхностная концентрация органических веществ связана с объемной логарифмической зависимостью. Определение содержания органических примесей в растворе проводится с помощью калибровочных кривых, для чего используют растворы с известным содержанием органических веществ.

Ъ

Пример 1. Смесь метанола (легкоокисляющееся вещество) и гексанола (среднеокисляющееся вещество) заливается в электрохимическую ячейку, содержащую lн, Н $0, . Платиновый электрод подвергают катодно-анодной активации и затем на него подают два последовательных импульса в области потенциалов 0,4-0,0 В с выдержкой при уровне потенциала 0,4-0,5 В в течение

1 с перед первым импульсом и 100 с перед вторым. За 100 с на поверхности электрода происходит адсорбция ме1157940 8 вычесть количество метанола и количество фенола. Результаты определения по примеру 2 даны в табл.2.

Таблица 2

Наименова ние ве» щес тв

Опред лено пробе мг/л вед о в роб г/л отенци ал удаения

3,2 35

Метанол

0,6

0,9

Гексанол 95 101

9,6 8,8

Фенол

Таблица 1

Определено в пробе, мг/л

Введено в пробу мг/л

2,8

9,4

9,0

l0.1,3

1,5

2,0

1Наименова- Введен ние веществ в проб

45 мг/л преелено тенциудания проЭ

/л.

Метанол

24 27 0,6

9,5

8,1 0,9

0,9 1,3

Гексанол

Фенол

90

Бензол танола и гексанола, и по относительной разности количеств электричества, прошедших через электрод ,между первым и вторым импульсами, определяют суммарное количество метанола и гексанола. Далее на электрод подается потенциал 0,6 В и выдерживается 5 с. За это время легкоокисляющийся метанол уходит с поверхности электрода за счет окисления, после этого на электрод подают импульс в области потенциалов 0,4-0,0 В, и по относительной разности количеств электричества между этим и первым им" пульсами определяют количество гекса. иола, который остался на поверхнос- . ти. По разности между общим содержанием примесей и тем, что осталось на поверхности после выдержки при

0,6.В,определяют содержание метанола на поверхности электрода.

Результаты определения по примеру 1 даны в табл.1.

Метанол Гексанол Метанол Гексанол

Пример 2. Смесь помимо легкоокисляющегося вещества (метанола) среднеокисляющегося вещества 1гексанола) содержит еще и трудноокисляю.

% щиеся в ещес тва (например, фенол) .

На электрод накладывается потенциал 0,9 В после осуществления описанной в примере 1 программы. При этом потенциале электрод выдерживается

5 с,и с его поверхности происходит удаление гексанола за счет его окисления. Вслед за выдержкой при потенциале 0,9 В на электрод подается импульс в области потенциалов 0,4—

0,0 В и по относительной разности количеств электричества между этим и первым импульсами определяется содержание на поверхности трудноокисляющегося фенола. Для определения содержания гексанола необходимо из общего содержания всех веществ

Пример 3. С помощью.предлагаемого способа можно определять также содержание неокисляющихся при,месей в пробе. Если к смеси органических веществ добавить бензол, кото. рый практически не окисляется электрохимически, то на электрод необходимо навязать вслед за. q = 0,9 В еще потенциал 1,3 В с выдержкой при нем

t5 с ° За это время фенол окислится и уй1 ,дет с поверхности электрода. Далее на

30 электрод подают импульс в области потенциалов 0,4 - 0,0 В и по относительной разности количеств электричества между этим и первым импульсами определяют содержание неокисляющегося бензола. Для определения содержания фенола необходимо из общего содер жания вычесть количество метанола, гексанола и бензола. Результаты опре деления по примеру 3 даны в табл.3 °

Та блица 3

ПотенНаимено- Вв едено Определевание ве- в пробу, но в проществ мг/л бе, мг/л циал удаления

0,6

Метанол 64

Гексанол 45

Фенол 45

Бензол 8,2

Нитрометан 112

0,9

7,7

106

0,1

При анализе различных вод (природных, сточных, бытовых), которые содержат смесь большого числа органических соединений, часто необходимо определять не компонентный состав этих вод, а содержание отдельных групп органических веществ, различающихся между собой по окисляемости. Для этого определяют перманганатную окисляемость, которая характеризует содержание легко- и среднеокисляющихся органических соединений, и бихроматную окисляемость, характеризующую общее содержание окисляющихся органических примесей.

9 11

Пример 4. Кроме того, пред- агаемым способом можно также опре,елить содержание восстанавливаю: ихся примесей в пробе. Для этой це:.л в смесь по примеру 2 добавляют читрометан, который восстанавливается при (f = -0 1 В. Перед определением содержания окисляющихся веществ на электрод навязывается потенциал

-0,1 В в течение 5 с. За это время нитрометан уходит с поверхностй за счет восстановления, на электрод подается импульс в области потенциалов 0,4 — 0,0 В, и по относительной разности количеств электричества между этим и первым импульсами определяют общее содержание окисляющихся примесей, а содержание нитрометана определяют по разности между общим содержанием органических веществ и содержанием окисляющихся веществ. Результаты определения по примеру 4 даны в табч.4.

Г

Таблица 4

57940 10

Такое определение может быть также произведено по предлагаемому способу. Для этого на .платиновый элек-. трод в растворе фона, содержащем добавки исследуемой воды, подается по тенциодинамический импульс.

55 тодами, 10

После определения суммарного содержания органического углерода, как это было описано вьппе, на электрод подается потенциал 0,9 В, при котором происходит удаление с поверхности легко- и среднеокисляющихся примесей. Далее на электрод накладывается импульс в области потенциалов

0,4-g,0 В и по относительной разности количеств электричества между этим импульсом и первым определяется содержание оставшихся на поверхности органических примесей. По разности между общим содержанием органических примесей и оставшихся на поверхности определяют содержание легко- и среднеокисляющихся примесей, Эта величина хорошо коррелируется с величиной перманганатной окисляемости. После удаления с поверхности электрода лег. ко- и среднвокисляющихся примесей на него подается потенциал 1,3 В с выдержкой в течение 5 с. 3а это время с поверхности удаляются трудноокисляющиеся вещества. Далее на электрод накладывается импульс в области потенциалов 0,4-0,0 В, по относительной разности количеств электричества между этим и первым импульсами определяется количество при. месей, которые не окислились при этих условиях. По разности между общим содержанием органических примесей и легко- средне- и неокисляющихся примесей определяют количество трудноокисляющихся примесей. Эта величина хорошо коррелируется с величиной бихроматной окисляемости пробы. Результаты определения перманганатной и бихроматной окисляемости органических веществ даны в табл.5.

Для определения величин перманга- натной и бихроматной окисляемости предварительно строятся калибровочные кривые, связывающие поверхностную концентрацию органических ве» ществ на платиновом электроде с перманганатной и бихроматной окисляемостью, для растворов, в которых эти величины определены химическими ме) 157940

Та блица 5

Перманганатная окис- Бихроматная ляемость окисляемость

По предлагаем. способу

По предлагаемоПо методу химич е ск о

По методу химического анализа го анализа му способу

3,1

3,4

8 10

4,5

5,1

15,2

3,0

2,8

38,3

I 7

2,8

58

40

108

112

Точность предлагаемого способа 157. Чувствительность 1 0 мг/л.

Граничные величины потенциалов выбраны; исходя из природы используемых электродов (платина) и раствора ()н. Н S04) . При потенциалах у > 2,0 В происходит сильное окисление поверхности платинового электрода, и он уже работает как окисно-платиновый электрод, так как адсорбция кислорода приводит к резкому торможению процессов окисления органических веществ.

Кроме того, при > 2,0 В на электроде с большой скоростью будет идти процесс выделения кислорода, который тоже мешает определению.

Использование с > -0,1 В нерационально, так как при этих потенциалах основным будет процесс выделения водорода, который также мешает определению органических примесей.

Таким образом, предлагаемый способ ,позволяет заменить оба принятых химических метода анализа, причем время проведения анализа предлагаемым способом 3 мин, тогда как химические методы требуют ),5-2 ч на один анализ. Кроме того, химические методы невозможно автоматизировать, тогда как созданный на основе предлагаемого спо— соба прибор позволяет получить необходимые данные о содержании органических веществ за короткое время и с достаточной точностью. ляющихся примесей, хорошо согласу-.

5 !

О

При определении содержания органических примесей в пробе в аналитической практике широко используются величины перманганатной и бихроматной окисляемости, которые характеризуют содержание легкоокисляющихся и общее содержание окисляющихся примесей соответственно ° Поэтому и в данной р боте потенциалы промежуточных ступеней подбирались таким образом, чтобы показания прибора коррелировались с величинами перманганатной и бихроматной окисляемостей в пробе. Для определения корреляЦии меж. ду показаниями прибора и величийой перманганатной окисляемости был выбран потенциал окисления 0,6-0,7 В исходя из того, что перманганатная окисляемость характеризует содержание в пробе легкоокисляющихся органических веществ. Легкоокисляющиеся органические вещества (метанол, муравьиная кислота, щавелевая кислота, формальдегид и т п.) электрохимически окисляются и удаляются с поверхности электрода при ч = 0,6 — 0,9 В, Другая окислительная ступень потенциалов 1,2-1,4 В выбиралась, исходя из того, что на электроде происходило практически полное окисление всех органических частиц, которые могут быть окислены. Показания прибора, отвечающие содержанию окисются с величинами бихроматной окисляемости пробы, которые характериэуют общее содержание окисляющихся органических примесей.

Таким образом, выбор потенциалов для ступеней окисления определен возможностью получения таких показателей, которые являются в настоящее время общепризнанными при определении содержания органических примесей в воде.

На чертеже изображена структурная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит ПЗУ 1, которое определяет программу воздействия на исследуемый объект в виде заданной последовательности скачков напряжения и пилообразных измерительных импульсов для предварительной подготовки поверхности рабочего электрода, накопления на электроде органических примесей и последующего дифференцированного снятия накопленных на электроде органических примесей с из13 11579 мерением, В состав ПЗУ входит логи1 ческое устройство, осуществляющее, согласно заданной программе, необходимую коммутацию и управление компенсационно-уравновешивающим устройст5 вом.

Устройство автоматического регулирования потенциала рабочего электрода включает в себя масштабные резисторы 2 и 3, регулирующий усилитель 4, !О электрохимическую ячейку 5 с вспомогательным электродом 6, электродом 7 и рабочим электродом 8, согласующий усилитель 9 и токовый усилитель 10.

Регулирующий усилитель 4 выполняет функцию электронного регулятора, обеспечивающего регулирование потенциала рабочего электрода и сумматора внешних воздействий.

Согласующий усилитель 9 с коэффициентом передачи, равным единице, осуществляет функцию согласования цепи электрода сравнения электрохимической ячейки с выходной

25 цепью электронного регулятора 4 и позволяет регистрировать потенциал рабочего электрода стандартными приборами.

Токовый усилитель 10 представляет собой преобразователь ток — напряжение и обеспечивает измерение тока электрохимической ячейки и согласование с регистратором тока.

Предлагаемое устройство содержит также коммутирующдй элемент ll блок функциональных преобразований с интегратором 12 предназначенный для получения выходного сигнала, пропорционального интегралу входного

40 тока, и коммутирующий элемент 13, Компенс ационно-урав нов ешив ающе е устройство предназначено для регулирования масштаба преобразования сигна-. ла под данную поверхность рабочего

45 электрода ячейки, вычисления и индикации результатов измерения и включает в себя компаратор 14, цифровой аттенюатор 15, ЦАП 16 с долговременной памятью, дешифратор состояния

17, устройство цифровой динамической индикации 18.

Сформированная программа воздействия на рабочий электрод в виде заданной последовательности скачков напряжения для предварительной обработки поверхности электрода с последующим изменением напряжения по линейному закону до заданного уровня 1,фиг.l) 14 поступает на вход регулирующего усилителя 4.

Токовый сигнал с выхода токового усилителя 10 поступает через коммутирующий элемент (ключ) ll на вход интегратора блока 12, В исходном состоянии коммутирующий элемент !1 разомкнут, а коммутирующий элемент 13

{ключ) замкнут. В момент формирования первого измерительного импульса ключ 13 размыкается, а ключ 11 замыкается, и на вход интегратора блока

12 поступает токовый сигнал в результате воздействия первого пилообразного импульса. После окончания формирования первого измерительного импульса ключ 11 размыкается. В результате на выходе интегратора получают величину количества электричества, пропорциональную току через рабочий электрод:

0"

G,=, = „ ", изб

I где 0 — напряжение на выходе интегратора блока 12; ток, проходящий через рабочий электрод; „ м — резистор в цепи отрицательной обратной связи токового усилителя; бЪ постоянная времени интегратора.

Исходное состояние ЦАП 16 перед началом первого измерительного импульса — в положении максимального выходного напряжения, а цифрового аттенюатора 15 — в положении максимального ослабления выходного напряжения ЦАП, По .кончании интегрирования первого пилообразного импульса по сигналу с ПЗУ запускается цифровой аттенюатор и сигнал на выходе цифрового аттенюатора начинает ступенчато увеличиваться. В момент равенства величины напряжения на выходе интегратора с величиной напряжения на выходе цифрового аттенюатора срабатывает компаратор 14 и счетчик цифрового аттенюатора фиксируется в данном состоянии до окончания цикла измерения. Таким образом, осуществляется контроль выходным сигналом ЦАП величи. ны площади поверхности рабочего электрода ячейки в данный момент измерения. После срабатывания компаратора

ЦАП сбрасывается в нулевое состояние, ключ 13 замыкается и восстанавливает интегратор в исходное состояние. По

1157940

l6 истечении заданного интервала времени, в течение которого происходит накопление органических примесей на рабочем электроде, ПЗУ выдает сигнал на формирование второго пилообразного импульса, идентичного первому. При этом ключ 11 замыкается, а ключ 13 размыкается, и токовый сигнал, соответствующий второму измерительному импульсу, прступает на вход интегратора блока 12, на выходе которого полу- чают величину количества электричества Q, пропорциональную току через рабочий электрод:

Uz < 1г ) и, чем где U — напряжение на выходе интегратора за время прохождения

2-ro измерительного импульса; z — - ток, проходящий через рабочий электрод ячейки в течение

2-ro измерительного импульса;

- постоянная времени интегратора, и в — резистор в цепи отрицатель ной обратной связи токового усилителя. По окончании 2-го измерительного импульса по сигналу с ПЗУ запускается ЦАП, Возрастающее напряжение с выхода ЦАП через цифровой аттенюатор с масштабным коэффициентом ослабления К,„ поступает на один вход компаратора, на второй вход которого поступает напряжение с выхода интегратора. В момент равенства этих напряжений компаратор срабатывает. По сигналу с ПЗУ состояние счетчика

ЦАП в момент срабатывания компаратора переписывается в преобразователь с долговременной памятью, после чего интегратор и ЦАП возвращаются в ис-. ходное состояние (ключ Il разомкнут, ключ 13 замкнут, ЦАП 16 сброшен на нуль) .

По прохождении последующих измерительных импульсов происходит аналогичный процесс. После прохождения

4-ro измерительного импульса ПЗУ за. пускает цифровую индикацию результатов измерения, При этом состояние триггеров устройства долговременной памяти с помощью дешифратора дешифруется и фиксируется на цифровом табло.

Причем дешифратор двоично-десятичного кода состояния триггеров устройства долговременной памяти обратН.А -Ь

15 ь >

М где А, — состояние ЦАП при первом измерительном импульсе (для трехдекадного счетчика ЦАП в данном случае 99,9);

8„ — состояние счетчика ЦАП при и-м измерительном импульсе (например, 80,0);

" — величина заполнения поверхности рабочего электрода ячейки органическими примесями в процентах (в данном случае N - =99,9 — 80,0 — 19,9XI.

Таким образом, устройство для реа 0 лизации предлагаемого способа определения содержания органических примесей в воде проводит предварительную подготовку поверхности рабочего электрода, автоматическое наложение

35 на рабочий электрод заданных программой измерительных импульсов, вычисление с индицированием результатов измерений с автоматическим учетом при измерении изменения поверх40 ности рабочего электрода

Таким образом. изобретение обладает следующими преимуществами.

1. Осуществляется раздельное определение органических примесей в

45 воде

2. Полностью автоматизируется цикл измерений вне зависимости от изменения площади поверхности рабочего . .электрода.

3. Повышена точность и надежность измерения за счет того, что токовые сигналы всех измерительных импульсов интегрируются одним интегратором с автоматическим вычислением и инди55 кацией результатов измерений.

Точность измерения информативной величины не превьппает О,IX, ньпЪ, т,е. нулевое состояние счетчиков дешифруется как максимальная цифра (999 в данном случае при трехдекадном счетчике), а состояние максимального заполнения, соответствующее максимальному напряжению на выходе цифроаналогового преобразователя, дешифруется как нулевое (000 в данном случае) состояние. При такой дешиф10 рации состояния устройства долговременной памяти на цифровом табло прибора фиксируются результаты измере ний в виде

I157940

ВНИИПИ Заказ 8558/6 Тираж 747 Подписное филиал ППП "Патент", r.Óæãîðîä, ул.Проектная, 4