Способ полярографического анализа и устройство для его осуществления

Способ полярографического анализа и устройство для его осуществления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

Оп И("АНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (iii 684425 пц (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 24.10.77 (21) 2536943! 18-25 с присоединением заявки М (23) Приоритет (51)M. Кл.

G 01 и 27/48 йеудеретввняый яемктет

СССР яв дэнам ямбрвтеняй я юткрмтяя

Опубликовано 05,09.79, Бюллетень М 33 (53) УДК, 543.253. (088.8) Дата опубликования описания 10.09.79 (72) A stop изобретения

В. P. Вяселев и Ю. Г. Харисов

Казанский ордена Трудового Красного Знамени авиационный институт им. А. Н, Туполева (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛЯРОГРАФИЧЕСКОГО АНАЛИЗА И

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится.к электрохимическому анализу и является разновидностью полярографических методов.

Известны способы полярографического анализа и устройства их реализующие, основанные на использовании постоянного поляризующего напряжения с регистрацпей тока через электролитическую ячей ку (11

Классическая полярография является

1О наиболее распространенным видом полярографии иэ за ряда преимуществ, к которым прежде всего относятся простота аппаратурной реализации и интерпретации получаемых результатов, их высокая вос15 производимость, сравнительно небольшая разница в чувствительности по отношению к обратимым и необратимым электрохимическим реакциям.

Однако известная полярография имеет .недостаточную чувствительность, а следовательно, и малую точность при анализе малых концентраций компонентов раствора, Это обусловлено относительно большим остаточным током, являющимся помехой по отношению к полезному сигналу. Основной вклад в остаточный ток вносит ток заряда емкости двойного слоя, возникающий за счет непрерывного изменения площади рабочего электрода, а также дрейф нуля усилителя постоянного тока.

На фиг, 1 понаедены законы изменения фарадеевского i-+ и емкостного 1С токов; на фиг, 2 — структурная электрическая схема устройства, предназначенного для реализации предложенного способа.

Известен способ полярографического. анализа, включающий поляризацию ртутнокапельного электрода электролитической ячейки цостоянным напряжением,и регистрацию тока ячейки.

Устройство, осуществляющее способ, содержит последовательно соединенные источник постоянного поляризующего напряжения, потенциостат, ячейку, усилитель тока ячейки, регистратор, а также генератор частоты канала, соединенный через устройство для сброса капли с ячейкой(2

684425

Однако этот известный способ имее. существенную погрешность, обусловленную остаточным током.

Целью изобретения является повышение точности и чувствительности анализа, Для этого выделяют переменную составляющую тока с частотой, равной или кратной частоте изменения площади ртутного электрода, и производят фаэовое от деление фарадеевской части тока от емкостной.

ilpm этом во много раз снижается относительный уровень остаточного. тока как за счет фазового подавления емкостного тока, так и эа счет устранения дрейфа нуля усилителя постоянного тока (избирательный усилитель переменного тока практически не имеет дрейфа).

Отличительной ос обе н н остью устройства является наличие синхронного детектозо ра, умножителя частоты и регулируемого фазовращателя, выполнение усилителя тока ячейки в виде избирательного усилителя переменного напряжения и включение и синхронного детектора между выходом усилителя и входом регистратора. Последовательно соединенные умножитель и фазовращатель включены между выходом ге- Зо нератора и вторым входом синхронного детектора, При постоянном поляризуюшем напряжении фарадеевский ток 1ф (полезный сигнал) и емкостный ток j< (помеха) за счет периодического изменения площади капли изменяются по различным законам.

Б таких условиях гармонические составляющие токов 1ф и 1С с частотами, равными или кратным частоте капания имеют между собой фазовое различие— фазовый сдвиг, который может быть использован для отделения фарадеевского тока от емкостного. Такое фазовое подавление емкостного тока может быть осуществлено путем использования в опера- 4S ции синхронного детектирования сигнала.

Выделение и регистрация высших гармонических составляющих фарадеевского

I тока, например с частотами 2 х или 3 :, имеющих меньшие амплитуды в сравнении с током основной гармоники, может оказаться, тем не менее, целесообразной с точки зрения повышения скорости анализа и уменьшения габаритов избирательных фильтров.

SS

Устройство, позволяющее реализовать предложенный способ, содержит источник

1 постоянного (медленно изменяющегося) поляриэуюшего напряжения, потенциостат

2, электролитическую ячейку 3 с ртутйо= капельным электродом, избирательный усилитель 4, синхронный детектор 5, регистратор 6, генератор 7 колебаний частоты капания, устройство 8, преднаэ аченное для сброса капли, умножитель 9 частоты, регулируемый фазоврашатель 10.

Источник 1 через потенциостат 2 подает на рабочий электрод ячейки 3 медленно изменяющееся по линейному (ступенчатому) закону или постоянное поляризующее напряжение. Сигнал, пропорциональный общему току ячейки 3, поступает на вход избирательного усилителя 4, настроенного на частоту, равную или кратную частоте капания, С его выхода усиленная гармоническая составляющая тока ячейки

3 поступает на сигнальный вход синхронного детектора 5. Постоянное напряжение с его выхода, пропорциональное амплитуде гармонической составляющей фарадеевского тока, поступает на регистратор 6. Генератор 7 с частотой, немного больше собственной частоты капания капилляра ртутно-капельного электрода, задает частоту капания ртути, воздействуя на устройство 8 для сброса капли, которое может представить собой, например, элек т ромеханическое реле-молоточек, ударяю щий по капилляру. Для формирования опорного напряжения нужной частоты и фазы сигнал с генератора 7 подается на умн житель частоты 9 и затем - на регулируемый фазовращатель 10. С выхода последнего опорное напряжение поступает на второй вход синхронного детектора 5. Коэффициент умножения умножителя 9 частоты может быть 2, 3 и т.д. в зависимости от номера высшей гармоники, подлежащей выделению и регистрации. При работе на основной частоте умножения частоты не требуется, умножитель 9 отключается и сигнал с генератора 7 поступает непосредственно на фазоврашатель 10. Для подав ления емкостного тока ячейки 3 разность фаз между ним и опорным напряжением о должна быть равна 90 . Для ее точной регулировки рекомендуется предваритель ная регулировка фазоврашателя 10 по минимуму показаний регистратора с ячейкой, содержащей фоновый электролит или исследуемый раствор при потенциале, обеспечивающем отсутствие электрохимической реакции.

При любом номере регистрируемой гармонической составляющей тока ячейки 3 форма полярографической волны будет

684425

Риг. 1

Составитель H. Алимова

Редактор А. Зиньковский Техред С. Мигай Корректор C. Шекмар

Заказ 5277/37 Тираж 1090 Подписное

БНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ПГ!П "Патент", r..Óæroðoä, ул, Проектная, аналогична форме обычной классической волны за исключением того, что остаточный ток будет иметь значительно меньший уровень, Устройство, позволяюшее реализовать предложенный способ, может быть выпол5 нено в виде самостоятельного прибора или в виде приставки к любой модели широко распространенных постоянно-токовых полярографовэ Повышение точности и чувствительности анализа при использовании предложенного способа может дать значительный экономический эффект.

Формула изобретения

1, Способ полярографического анализа, включаюший поляризацию ртутно-капельного электрода электролитической ячейки постоянным напряжением и регистрацию

2Е тока ячейки, о т л и ч а ю ш и и с я тем, что, с целью повышения точности и чувствительности анализа, вьщеляют переменную составляющую тока с частотой, равной или кратной частоте изменения

2S площади ртутного электрода, и производят фазовое отделение фарадеевской части тока от емкостной.

2. Устройство для осуществления способа по п, 1, содержашее последователь но соединенные источник постоянного поляризуюшего напряжения, потенциостат, ячейку, усилитель тока ячейки, регистратор, а также генератор частоты капания, соединенный через устройство для сброса капли с ячейкой, о т л и ч а ю ш ее с я тем, что в него введены синхронный детектор, умножитель частоты и регулируемый фазоврашатель, а усилитель тока ячейки выполнен в виде избирательного усилителя переменного напряжения, причем синхронный детектор включен между выходом усилителя и входом регистратора, а последовательно соединенные умножитель и фазовращатель включены между выходом генератора и вторым входом синхронного детектора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Делимарский К1 К. и Городыский A. В. Электродные процессы и методы исследования в полярографии. К., АН УССР, 1960, с, 10-30, 69-106., 2. Брук b. С. Полярографические меII Ф тоды. M., „Энергия, 1962.