Способ определения концентрации электролита

Способ определения концентрации электролита

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИЯЕТЕЛЬСТВУ ()868518

CoIo3 Советскин

Социалистические

Респубпик (6l ) Дополнительное к авт. саид-ву(22) Завалено 06.02.80 (2l ) 2878902/18 25 с присоединением заявки ¹(23) П риоритет—

Опубликовано 30.09.81. Бюллетень № 36

Дата опубликования описания 03.10.81 (5l)M. Кл.

Q 01й 27/02 тееудерстеанвй квинтет

СССР ее аелеи нзе4ретеннй к еткрыткк (53) УДК 543. .257 (088.8) 1

П. И. Стальнов, В. С. Прохоров н М. В. Кулаков:.

k (72) Авторы. изобретения

L

Новомосковский филиал Московского х хноттогического института нм. Д. И. Менделеева и Моско стнтут химического ьташиностроення (71) Заявители (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ KOHUEHTPAIIMH

ЭЛЕКТРОЛИТА

ТЧГ - 14 =р(1 Р)

Иэобретенне относится к аналнтнческому приборостроению н может применяться в промышленности, например химической, для анализа бинарных растворов.

Известен способ определения физико-! химических параметров, таких как температура, концентрация определяемого компонента газовой смеси.

Определенне сводится к возбуждению переходного процесса в специально органнэованном динамическом звене, в качестве !

О которого нслользуют термореэнстор, н нэмеренню времени его протекания в заданных пределах 1 .

Однако определение концентрации элеIS ктролнта даннъ м способом представляет большие трудностн, Наиболее близким к предлагаемому является способ определения концентрации электролита, включаюшнй нагреванне фик20 снрованного объема анализируемого электролита пропусканнем электрического тока, измерение временн, по которому судят о концентрации, до момента начала кипения, который определятот по скачкообразному уменьшению тока, проходящего через эле ктроннта

Способ осуществляется следующим образом.

Фнкснруемый объем анализируемого электролита нагревают джоулевым теплом, которое выделяется эа счет протекания через электролит электрического тока.

Время нагревання электролита до температуры кипения является измеряемой величиной. Время нагревання измеряют до момента кнпення, который определяют по скачкообразному уменьшению тока, проходящего через электролит. Ток уменьшается эа счет образования парогазовых промежутков в момент закипания электрыпт« та, которые приводят к резкому увелнчению сопротнвлення электрической цепн.

Измерение температуры электролита можно описать днфференшыитьным уравнением

8688 где Т= c R S — теплоемкость фиксированного объема электролита, о | - его плотность и удель4 1,р ная теплоемкость;

8 S — алина и площадь попе1 речного сечения фиксированного объема электролита; — полная теплоотдача, — температура;

Р(, 4) — подводимая мощность.

Пусть электролит нагревают электрическим током, величина которого остается .неизменной. Тогда подводимую к электро- 15 литу мощность можно определить по формуле

20 (4) где Х=Х-Хи, Х - фактическая концентрация электролита;

Х, — начальная концентраЕ 40 ция; — коэффициент пропорциональности;

g,H — удельная электропроводность электролита при Х .

Рещение уравнения (1) с учетом (2), 1(3) и (4) для случая, когда 3. =О, отно сительно времени т Х, соответствующего оменту достижения электролитом температуры кипений +, при нулевых начальных условиях можно записать в виде к

= р кХ) д(ца+, (5)

X J

О де 4=яСВ Ж

H °

Относительную чувствительность времени vy, к изменению концентрации элеУ

:)=7 .8 1 04 c, 1 "x где J - величина тока в любой момент времени;

:) - величийа тока при =О;

50 (- постоянная величина;

- время нагревания электролита до момента кипения, а концентрацию определяют по времени до начала кипения электролита.

55 Способ Осуществляется следующим образом.

Фиксированный объем анализируемого электролита нагревают джоулевым теплом, 1 0

0 1 (2)

5 x(t) где Зо — величина тока; ф(ф удельная электропроводность электролита.

Удельная электропроводность электролита зависит от температуры ж()=жА(М ) где g — удельная электропроводность при известной температуре;

Д() — оператор, значение которого определяется истинной темпе« ратурой электролита и его температурными коэффициентами.

Допустим, что удельная электропроводность электролита при изменении его концентрации описывается выражением ж= x(a+@ x), 18 4 ктролита Х определяем по формуле

4 д х 4 ((,) х 8х 4+ Х

Пусть электролит нагревают электрическим током, при этом напряжение, подводимое к электролиту, остается неизменным. Тогда подводимую к электролиту мощность можно определить по формуле

P()=(®Ж (7)

6 где U - величина напряжения, Решение уравнения (1) с учетом. (3), (4) и (7) для случая, когда 3. =О, отно- .

1 сительно времени СХ, соответствующего ( моменту достижения электролитом температуры кипения, при нулевых начальных условиях можно записать в виде

ty, ь - Ъ вЂ” "в, (в) .-„. („„, ).(.) р р% .о где H

Относительную чувствительность врег мени о Х к изменению. концентрации электролита Х определяем по формуле

ЬХ 3Х 1+ <Х

Анализ выражений (6) и (9) показывает, что относительная чувствительность времени нагревания электролита к изменению его концентрации при укаэанных выше допущениях определяется зависимостью электропроводности электролита от его концентрации и не зависит от подводимой мощности (2g.

Пель изобретения - повышение чувствительности и точности определения концентрации электролита.

Поставленная цель достигается тем, что нагревание. осуществляют электрическим током,,величину которого изменяют по за- ° кон

5 868818 ь к

)) 2,6 ) A(

3х ба 1к gpss 1к — ""> ) я <е" " ° "" "> Р" " î о о

) о

55 которое выделяется за счет протекания через электролит электрического тока. Величину тока.в процессе нагревания электролита изменяют по экспоненциальному закону. Измеряют время нагревания электролита от температуры Ьц до температуры кипения )

Если электролит нагревают электрическим током, величина которого изменяется по закону .о р

О (10)

;то подводимую к электролиту мощность можно определить по формуле

Домножим и разделим правую часть равенства (12) на (1): Кх), с учетом выражения (5), получаем х 6<õ М ах (-2.6i„)cn(a-а®х) (<+«) 5 (13)

Видно, что (13), (6} и (9) отличаются. друг от друга на коэффициент А (4- Q )g) 6п()- Ы)tx) . ()4) Анализ выражения (14) удобно провести, предварительно разложив функцию ) (1-2 бт„Х ) в ряд Тейлора, приняв за 35 переменную g

@ ()-< . х)= < "х-> "х- "х ."

0.9.. 9 Ъ,.Ь»

Ь (l5)

При условии, что 8 (1, ряд (15) 40 будет сходящимся. Ограничимся первыми тремя членами ряда и, подставив их в выражение (14), получим )

Лота ртсатр

При 6 =О, что равносильно нагреванию электролита током заданной величи-. г ны, М =1 и выражение {13} становится аналогичным выражениям (6) и (9). При

5> 0 значение коэффициента )) по абсолютной величине больше единицы и при

8-+у-„- М -з «ро . Это значит, что при

) увеличении коэффициента 6 возрастает относительная чувствительность времени

7< нагревания электролита к изменению г )( концентрации электролита.

Таким образом, при нагревании эле» ктролита электрическим током, величина которого изменяется по экспоненциально,„a. -06) 6

1Р()=} е с; X(+2 (11)

Решение уравнения (1) с учетом (3), (4) и (ll), для случая когда Х =О, относительно времени ), соответствующего моменту достижения электролитом температуры кипения ), при нулевых начальных условиях можно записать в вит."=- — Ел - — < +Кх)5Я)Ц)+. о 0

Относительную чувствительность вре))ени ),< к изменению концентрации эле)) ктролита Х определяем по формуле му закону, возрастает относительная чувствительность определения концентрации анализируемого электролита.

Экспериментальную проверку способа проводят на растворе электролита, состо ящем из МаОН ий aCR. Концентрацию

NaC9 поддерживают равной 200 г/л, а концентрацию К аОН изменяют в пределах от 80 до 120 г/л. Фиксированный объем электролита получают в цилиндрическом канале шщной 43 мм и диаметром 2 мм.

Измерения проводят при постоянной величине тока 200,„Я и при токе, который ) изменяется по экспоненциальному закону вида 0 =200e w А . В первом случае при изменении концентрации в пределах от.

80 до 120 г/л относительное изменение времени нагревания составляет +-х. 100%=11,6%, (по известному спбсобу), 4 а во втором случае О 4 . 100% . ,о

=32,5%(по предлагаемому) .

Сопоставление полученных результатов говорит о том, что относительная чувствительность времени нагревания к изменению концентрации электролита при нагревании его током, изменяющемуся по экспоненциальному закону, выше чем, в известном способе. Кроме того, экспериментально подтверждается полученное аналитически соотношение (13), из которого следует, что, изменяя характер тока через электролит, т.е. выбирая 0 (Ж < г"

И х где ) х - время нагревания электролита при р О, можно выбирать относительную чувствительность определения концентрации электролита и делать ее выше, чем в известном способе, в чиспо раз, лежащее в пределах от 1 до бесконечности.

7 8Q

За счет более высокой чувствительности можно точнее определять концентрацию электролита, Предлагаемый способ увеличивает точность определения концентрации электролитов, что позволяет улучшить качество контроля концентрации электролитов, участвующей в технологических процессах в различных отраслях промышленности, например в химической, Это позволяет улучшить качество выпускаемого продукта, уменьшить потери сырья и энергетические затраты, Ф ормула .изобретения

Способ определения концентрации электролита, включающий нагревание электролита путем пропускания тока через него, измерение времени до момента начала кипения, о Нл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения чувствительности и точности определения концентрации электролита, нагревание осуществляют электри8518 8 ческим током, величину которого изменяют по .закону

- Т вЂ” - о @ где - величина тока в любой момент времени с

70 — величина тока в начальный момент времени; — время нагревания электролита до момента кипения; б — постоянная велиЧина, а концентрацию определяют по времени до начала кипения электролита.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Агейкин Д. И. и др. Аналитические приборы, построенные на динамическом принципе преобразования.-Сб. докладов

Всесоюзной конференции "Состояние и перспективы развития аналитического приборостроения до 1985 r". Тула, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР

% 693210, кл. Gj 01M 27/02, 1979 прототип).

Заказ 8310/59 Тираж 910 ВНИИПИ Государственного комитета СССР . по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель М. Кривенко

Редактор Т. Мермелштайн Техред C.Ìèãóíîâà Корректор y rIDHOMapeHKo