Измеритель концентрации ионов в растворе соли переходного металла

Измеритель концентрации ионов в растворе соли переходного металла

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к приборам для анализа вещества, основанным на методе УПР. Цель изобретения - упрощение конструкции, увеличение надежности и быстродействия. Новым является введение в измеритель проточной ампулы сравнительного образца, сумматора , фазовращателя и подстроечного аттенюатора. Устройство может использоваться в химической и нефтехимической промьшшенности. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (.5И 4 C 01 N 24 10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3791363/24-25, 3790733/24-25 (22) 15,09.84 (46) 30.03.86. Бюл. М 12 (72) Г.И, Попова, И.М. Десятник, 3.К. Мейстер и И.Ю. Аузинь (53) 539.198.538.69.083.2(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N9 432377, кл. 0 01 11 24/00, 1974.

Авторское свидетельство СССР

У 580491, кл. G Ol М 24/00, 1977. (54) ИЗМЕРИТЕЛЬ КОНЦЕНТРАЦИИ ИОНОВ В

РАСТВОРЕ СОЛИ ПЕРЕХОДНОГО МЕТАЛЛА (57) Изобретение относится к приборам для анализа вещества, основанным на методе УПР. Цель изобретения — упрощение конструкции, увеличение надежности и быстродействия. Новым является введение в измеритель проточной ампулы сравнительного образца, сумматора, фазовращателя и подстроечного аттенюатора. Устройство может использоваться в химической и нефтехимической промьпштенности. 1 ил.

1 12215

Изобретение относится к приборам и средствам для анализа состава веще-. ства, основанным на использовании метода электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) и. предназначенным для непрерывного контроля в автоматических системах управления технологи-ческими процессами в химической и других отраслях промышленности.

Цель изобретения — увеличение на- 1б дежности и быстродействия при непрерывном измерении концентрации парамагнитных ИОКОВ °

На чертеже представлена функциональная схема измерителя концентра- 1Б ции ионов в растворе соли переходного металла.

Измеритель концентрации ионов содержит устройство для перевода 1 непарамагнитных ионов протекающего рас- 20 твора в парамагнитное состояние и электронно-парамагнитный анализатор 2. Анализатор 2 в свою очередь содержит поляризующий магнит 3 и сверхвысокочастотный (СВЧ) тракт 4 .Б с помещенным в зазор магнит- 3 резонатором S внутри которого размещены проточные ампулы измеряемого 6 и .сравнительного 7 образцов соответственно с измеряемым и сравнительным .-,О образцами 8 и 9. Кроме того., анализатор 2 содержит усилительно-преобразовательное устройство 10, модулятор поляризующего магнитного поля 11, фазовращатель 12, аттенюатор 13 с изменяемым коэффициентом передачи, сумматор 14 и измеритель отношения напряжения 15.

Измеритель концентрации ионов содержит СВЧ-генератор 16, СВЧ-детек4G тор 17 задающий генератор 18, нерегулируемый выходной каскад 19, регулируемый выходной каскад 20, катушки модуляции поля 21 и 22 (в измеряемом образце 8 и сравнительном 9 соот45 ветственно), первую 23 и вторую 24 измерительные катутчки.

Измеритель концентрации ионов работает следующим образом.

СВЧ-генератор 16 возбуждает в резонагоре 5 электромагнитное СВЧ-поле, в пучностях магнитной составляющей которого находятся проточные ампулы

6 и 7 с образцами 8 и 9. Измеряемый образец 8 представляет собой непосредственно анализируемое вещество, например раствор палладиевого катаФ1 лизатора, содержащий ионы Cu и

63 2

Cu . Сравнительный образец 9 является раствором того же катализатора, в котором в результате окисления в устройстве для перевода 1 все ионы адновалентной меди перешли в двухвалентнае состояние.

Магнит 3 создает в объемах образцов 8 и 9 паляризующее поле. При значениях этого поля, соответствующих линии спектра ЭПР, в образцах 8 н 9 происходит поглощение СВЧ-энергии. Это приводит к уменьшению доб.ротности резонатора 5 и изменению мощности, поступающей на СВЧ-детектор 17.

Напряженность поляризующего поля в объеме каждого из образцов 8 и 9 модулируется независимо с амплитудой, много меньшей ширины линии спектра ЭПР, при помощи катушек модуляции 21 и 22, которые питаются выходчыми каскадами 19 и 20, возбуждаемыми в свою очередь задающим генератором 18. В результате на выходе

СВЧ-детектора 17 ат каждого и образцов 8 и 9 выделяется сигнал, пропорциональный первой производной

ЗПР-поглощения (сигнал ЭПР),с частотой равной частоте модуляции поляризующего поля, и амплитудой, npoooðöHîHàëüíîé концентрации парамагнитных ионов и амплитуде модуляции поля в соответствующем образце. Фазы модуляции поля в образцах 8 и 9 противоположны, поэтому фазы сигналов

ЭПР от этих образцов отличаются на

180 . Вследствие этога результирующий сигнал на выходе СВЧ-детектора 17 равен разности сигналов ЭПР от образцов 8 н 9.

Результирующий сигнал с выхода

СВЧ-детектора 17 поступает на вход усилительна-преабразавательнога устройства 10, а затем в цепь управле1 ния регулируемого выходного каскада 20 модулятора поляриэующего магнитного поля 11. Этот сигнал иэменяет амплитуду модуляции в сравнительном образце 9 так, что сигналы ЭПР ат образцов 8 и 9 становятся равными, а результирующий сигнал на выходе

СВЧ-детектора 17 уменьшается да нуля.

Таким образом автоматическая система регулирования, в которую входят сравнительный образец 9, резонатор 5, СВЧ-детектор 17, усилительно-преобразовательное устройство 1О, регулируемый выходной каскад 20 и катушка

12215 (3) K V K

К,VÄKÄ,, IIOJI HM

40 модуляции поля 22, непрерывно поддерживает равенство сигналов ЭПР от измеряемого 8 и сравнительного 9 образцов. При этом справедливо

v. ск+c (1) 5 ц П где Ь„, h c — амплитуды модуляции поля в измеряемом и срав— нительном образцах 8 и 9; 10

К вЂ” коэффициент разбавления, учитывающий уменьшение концентрации парамагнитных ионов в сравнительном образце 9 за счет 15 добавления вещества для перевода непарамагнитных ионов в парамагнитные (в частном случае, когда перевод осуществляет- 20 ся за счет кислорода воздуха и нет разбавления, К„,=1);

Ч, — эффектйвные объемы измеряемого 8 и сравнитель- 25 ного 9 образцов;

С, C> — концентрация парамагнитных и непарамагнитных ионов в анализируемом растворе, Электродвижущие силы, наводимые в измерительных катушках 23 и 24, пропорциональны с коэффициентами пропорциональности k u k амплитудам модуляции поля h u h и,сдвинуты .

О с ... 35 по фазе друг относительно друга на

180, поскольку фазы модуляций в образцах 8 и 9 противоположны.

Напряжение с первой измерительной катушки 23 поступает на один вход сумматора 14. Противофазное напряжение с второй измерительной катушки

24 через формирователь 12 и аттенюатор 13 поступает на первый вход сумматора 14, а также приходит на первый

45 вход измерителя отношения напряжения 15. Точной противофазности напряжений на входах сумматора 14 добиваются путем изменения сопротивления резистора фазовращателя 12. Разностное напряжение с выхода сумматора 14 поступает на второй вход измерителя отношения напряжений 15. В соответствии с этим выходной сигнал измерителя концентрации ионов с учетом указанного соотношения равен

А (2) кук, „с„ бЗ 4 где k — коэффициент передачи цефа почки из фазовращателя 12 и аттенюатора 13.

Подстраивая, например, коэффициент передачи аттенюатора 13 путем изменения сопротивления одного из резисторов, так, чтобы выполнялось равенство 1 (4) т.е. в этом случае предлагаемый измеритель концентрации ионов определяет концентрацию парамагнитных ионов в протекающем через него растворе соли переходного металла по отношению к концентрации непарамагнитных ионов.

В частном случае, когда коэффициент передачи сумматора 14 по первому входу равен нулю, а по второму— единице, выходной сигнал измерителя концентрации ионов с учетом соотношений (1) и (3) равен

А= Л

С„ т.е. в этом случае измеритель концентрации определяет концентрацию парамагнитных ионов по отношению к сумме концентраций парамагнитных и непарамагннтных ионов.

Устройство для перевода 1 непара- магнитных ионов в парамагнитное состояние представляет собой, например, в случае палладиевого катализатора, смеситель в виде заполненной анализируемым раствором проточной емкости с входом для дозированного потока воздуха, кислород которого является окислителем одновалентной меди в двухвалентную.

Формула изобретения

Измеритель концентрации ионов в растворе соли переходного металла, содержащий устройство для перевода непарамагнитных ионов протекающего раствора в парамагнитйое состояние и электронно-парамагнитный анализатор, имеющий проточную ампулу измеряемого образца, сравнительный образец модулятор поляризующего магнитного поля с нерегулируемым и регулируемым выходными каскадами, нагруженными на катушки модуляции поля

1221563

Составитель С. Рыков

Редактор М. Дылын Техред А.Алиев Корректор А.Тяско

Заказ 1605/50 Тираж 778 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035,-Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 в этих образцах, и измеритель отношения напряжений, магнит, СВЧ-генератор, СВЧ-детектор, резонатор, усилительно-преобразовательное устройство, причем первый выход задающего генератора соединен с входом нерегулируемого каскада, а второй выход — с первым входом регулируемого каскада, выход нерегулируемого каскада соеди- 10 нен с входом первой катушки модуляции поля, а выход регулируемого каскада — с входом второй катушки модуляции, выход СВЧ-генератора соединен с СВЧ-входом резонатора, СВЧ-выход которого соединен через СВЧ-детектор с входом усилительно-преобразовательного устройства, выход которого соединен с вторым входом регулируемого каскада, отличающийся 20 тем, что, с целью увеличения надежности и быстродействия при непрерывном относительном измерении концентрации парамагнитных ионов, он снабжен проточной ампулой сравнительного образца, сумматором, фазовращателем и аттенюатором с изменяемым коэффициентом передачи, причем вторая измерительная катушка в сравнительном образце связана с первым входом измерителя отношения напряжений через последовательно включенные фазовращатель и аттенюатор, второй вход измерителя отношения напряжений подключен к выходу сумматора, первый вход сумматора — к второму выходу аттенюатора, а второй, вход сумматора свя=-ан с первой измерительной катушкой в измеряемом образце, вход проточной ампулы измеряемого образца является входом измерителя концентрации ионов в растворе соли переходного металла, а ее вь|ход подключен к входу устройстава для перевода, выход которого подключен к входу проточной ампулы сравнительного образца.