Хронопотенциометр

 

Изобретение относится к аналитическому приборостроению и предназначено для электрохимического определения микропримесей в различных материалах. Целью изобретения является повышение чувствительности и экспрессности определения. Устройство содержит регистратор, три запоминающих устройства, двигатель для вращения индикаторного электрода, сумматор, задатчик напряжения, вычислительное устройство, электрохимическую ячейку, усилитель, компаратор, интегратор, гальваностат, восьмиразрядный регистр сдвига, два элемента ИЛИ, реле времени, блок формирования экспоненты и задатчик тока. Устройство позволяет исключить влияние кислорода и уменьшить ток фона. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 С 01 И 27 26

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

2 (5 4) ХРОНОПОТЕНЦ!!ОИЕТР (5 7) Изобретение относится к аналитическому приборостроению и предназначено для электрохимического определения микропримесей в различных материалах, Целью изобретения является повьппение чувствительности и экспрессности определения„ устройство содержит регистратор, три запоминающих устройства, двигатель для вращения индикаторного электрода, сумматор, задатчик напряжения, вычислительное устройство, электрохимическую ячей| усилитель, компаратор, интегратор, гальваностат, восьмиразрядный рег стр сдвига, два элемента !Н!1, реле време, ни, блок формирования экспоненты и задатчик тока, устройство позволяет исключить влияние кислорода и уменьшить ток фона. 1 ил, ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4196571/31-25 (22) 20,02,87 (46) 23.10,89. Бкл, !! 39 (7!) Специальное конструкторско-технологическое бюро по конструированию оборудования .и приборов для очистки промышленных сточных вод Казмеха11 нобр" (72) В,В,Галицкий и В.В.Фабер (53) 543.253(088.8) ,(56) Захаров М,С, и др, Хронопотенциометрия, — М.: Химия, 1978, с. 199, 1рэмбек Д,Ж. Электрохимические методы анализа, — М.: Мир, 1985, с, 450-461, Изобретение относится к аналитическому приборостроению и преднаэначено для электрохимического определения микропримесей в различных материалах, Целью изобретения является повышение экспрессности определения путем компенсации влияния растворенного кислорода, а также дальнейшего снижения фоновых токов, На чертеже представлена схема хронопотенциометра, Хронопотенциометр содержит регистратор 1, первое запоминающее устройство 2, двигатель 3, вращающий индикаторный электрод, второе запоминающее устройство 4, сумматор 5, задат.,90,» аии2 Д1 чик 6, вычитающее устройство 7, электрохимическую ячейку 8, усилитель 9, компаратор 10, интегратор 1, третье запоминающее устройство 12, гальваностат 13, регистр 14 сдвига, первьп элемент ИЛИ 15, реле 16 времени, блок р

17 формирования экспоненты, задатчик

18 тока, второй элемент ИЛИ 19.

Электрохимическая ячейка 8 соединена через усилитель 9 с первым вхохом компаратора 10, а через гальваностат 13 с задатчиком 18 тока, один вход которого соединен с выходом блока 17 формирования экспоненты, третий вход соединен с его входом и третьими и седьмым выходами регистра 14 сдвига, четвертьп! выход соединен с

1516932

30 четвертым и восьмым выходами регистра 14 сдвига, Второй вход компаратора 10 соединен с выходом сумматора 5, первый вход которого через второе з апоминающее устройство 4 связан с выходом усилителя 9, а второй вход— с задатчиком 6 напряжения ° Один выход компаратора 10 соединен со счетным входом регистра 14 сдвига, а второй — с управляющим входом интегратора 11, выход которого соединен как непосредственно с вычитающим устройством 7, так и через запомин 1ющее устройство 12 °

Вычитакг ее устройство 7 через первое запоминающее устройство 2 соединено с регистратором l. Выходы регистра 14 сдвига соединены с реле 16 времени, элементами ИЛИ 15 и 19, с управляющими входами запоминающих устройств 2, 4 и 12 и интегратора 11, а также с блоком 17 формирования экспоненты и двигателем 3, вал которого жестко соединен с индикаторным электродом электрохимической ячейки 8.

Принцип действия хронопотенциометра основан на инверсионном хронопотенциометрическом (ИХП) методе, Циклограмма работы устройства включает подготовительный и измерительньп циклы, каждый из которых состоит из четырех стадий: катодного электроосаждения, успокоения раство ра, анодного электрорастворения, регенерации индикаторного электрода.

Подготовительный цикл служит для нахождения и учета фонового сигнала, Подготовительный цикл включает все операции метода ИХП, с той лишь разницей, что длительность катодного осаждения в подготовительном цикле составляет 1-27. от длительности осаждения в измерительном цикле, Такое время необходимо для катодной поляризации индикаторного электрода, За столь малый промежуток времени выделением анализируемого металла на индикаторном электроде можно пренебречь. В этом случае в анодной стадии фиксируется только фоновый сигнал, который вычитается впоследствии из аналитического сигнала, определяемого в измерительном цикле, Хронопотенциометр позволяет исключить влияние на определение растворенного кислорода и других окислителей, а также снизить уровень фоно1 вого тока. Исключение влияния раст10

55 воренного кислорода и других окислителей осуществляется за счет задания в период успокоения раствора катодного тока, равного по величине току окисления, который в период успокоения изменяется по экспопенциальному закону. Величина компенсационного тока и форма экспоненты задается исходя из максимального количества окислителей в растворе, При уменьшении количества окислителей в стадии успокоения подготовительного цикла на индикаторном электроде выделяется некоторое малое количество анализируемого металла, Однако это не отражается на результате анализа, поскольку такое же количество металла выделяется в стадии успокоения измерительного цикла (ток и время успокоения в подготовительном и измерительных циклах одинаковы) и, следовательно, компенсируются устройством. В результате устранения потерь анализируемого металла с индикаторного электрода влияние окислителей на анализ исключается, Ксмпенсация фоновых токов достигается за счет использования совершенно индентичных поляризационных токов при проведении всех стадий метода ИХП и прежде всего стадии успокоения в подготовительном и измерительном циклах. Различия в поляризации электрода в стадии успокоения в подготовительн ом и и з ме рител ьно м цикл ах, св я з анные с тем, что электрод в подготовительном цикле не покрывается металлом, устраняются путем обеспечения идентичности ширины хронопотенциограммы (разность потенциалов электрода в начале и конце стадии растворения) в подготовительном и измерительном цик" лах, Работа устройства начинается с проведения подготовительного цикла, По команде регистра 14 сдвига через элемент ИЛИ 15 включается реле 16 времени, которое формирует длительность стадии регенерации, Через элемент

ИЛИ 15 поступает сигнал на первый вход задатчика 18 тока и, соответственно, на выходе гальваностата 13 формируется ток регенерации электрода, По окончании стадии регенерации выходной сигнал с реле 16 времени поступает на счетный вход регистра 14 сдвига, который переводит реле 16 времени в режим осаждения ° Через элемент ИЛИ 19 включается второй вход

Э 15169 задатчика 18 тока и гальваностат 13 переводится в режим осаждения. Одновременно включается двигатель 3, вращакяций индикаторный электрод, Череэ некоторое время (2-3 с), необходимое

5 на катодную поляризацию индикаторного электрода и стабипизацию гидродинамических условий перемешивания раствора, реле 16 времени подает сигнал на счетный вход регистра 14 сдвига, начинается успокоение раствора, Двигатель 3 останавливается, с выхода блока 17 формируется экспоненциально изменяющийся сигнал, который отрабаты- 15 вается гальваностатом 13 ° Блок 17 представляет собой RC-цепь, причем конденсатор предварительно заряжается до определенной величины, а по команде с регистра 14 сдвига начинается 20 разряд конденсатора через резистор, Подбором величины RC устанавливается необходимая форма экспоненты, В период всего измерения значение потенциала индикаторного электрода поступает 25 на усипитель 9. После успокоения раствора (20-40 с) регистр 14 сдвига подает сигнал на управляющий вход второго запоминающего устройства 4 для фиксации напряжения с выхода уси- 30 лителя 9, через задатчик 18 тока переводит гальваностат в анодный режим и осуществляет пуск интегратора 11 °

При этом с выхода интегратора формируется напряжение, пропорциональное фоновому сигналу. Напряжение с выхода ,второго запоминающего устройства поступает на первый вход сумматора 5, на второй вход которого поступает напряжение с задатчика 6. С выхода 4р сумматора 5 напряжение поступает на второй вход компаратора 10, на первый вход которого поступает напряжение с выхода усилителя, При равенстве напряжений с выхода усипителя и суммато- 45 ра компаратор 10 срабатывает, Последнии прекращает интегрирование интегратора 11 и подает сигнал на счетный вход регистра 14 сдвига, который с пятого выхода через элемент ИЛИ 15 и 5р задатчик 18 тока переводит гальваностат 13 в режим регенерации, при этом третье запоминакщее устройство 12 фиксирует напряжение с выхода интегратора 11. Таким образом учитывается и фиксируется фоновый сигнал, По истечении периода регенерации регистр

14 сдвига сбрасывает показания интегратора, включает реле времени в режим

32 6 осаждения, начинается измерительный цикл, Дпительность стадии осаждения составляет 200-300 с, Остальные стадии измерительного цикла индентичны подготовительному циклу. Причем по окончании анодной стадии измерительного цикла напряжение с выхода интегратора 11 поступает на первый вход вычитающего устройства 7, из этого напряжение вычитается напряжением, которое поступает на второй вход вы-! читающего устройства 7 с выхода третьего запоминающего устройства, т,е, осуществляется компенсация фонового сигнала, Выходное напряжение с выхода вычитающего устройства 7 по команде с регистра сдвига фиксируется первым запоминающим устройством 2 до следукще го цикл а из мере ния. Соде ржание анализируемого металла (в мг/л) отображается регистратором 1.

Пр изменение предлагаемого устройства повышает чувствительность определения микропримесей и экспрессность ан ал из а, Формула изобретения

Хронопотенциометр, содержащий электрохимическую ячейку, усилителт компаратор, гальваностат, интегратор, регистратор, первое запоминающее уст-! ройство, задатчик напряжения, реле времени, вычитакнцее устройство и двигатель для вращения индикаторного электрода электрохимической ячейки, в котором выход электрохимической ячейки соединен через усипитель с первым входом компаратора, ее управляющий вход — с выходом гальваностата, первый вход интегратора соединен с первым выходом компаратора, а вход регистратора соединен с выходом первого запоминающего устройства, о т личающийся тем,что,сцелью повышения экспрессности определения, в хронопотенциометр дополнительно введены блок формирования экспоненты, задатчик тока, второе и третье запоминающие устройства, сумматор, два элемента ИЛИ и весьмиразрядный регистр сдвига, причем его первый выход соединен с управляющим входом первого запоминающего устройства и через первый вход первого элемента ИЛИ вЂ” с первыми входами реле времени и задатчика тока, его второй выход соединен

7 1516932 в

Составитель Р,Салихджанова

Техред Л.Олийнык Корректор М.Шароши

Редактор Н,Бобкова

Заказ 6384/46

Тираж 789

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Мос ква, iK-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбин;»т "Патент", r.Ужгород, ул. Гагарина,101 с вторым входом реле времени и с»ервым входом элемента ИЛИ, выход которого соединен с вторыми входами задатчика тока и интегратора и входом дви- 5 гателя для вращен»»я индикаторного электрода, третий и четвертый вь»ходы регистра сдвига соединены с тре-,ьими входами реле времени и задатчика тока, управляющим входом второго запоми-10 нающего устройства, а через блок 1»ормирования экспоненты — с четвертым входом задатчика тока, пятый I» lc?стой выходы регистра сдв »ra соединены с пятым входом »адатч»»ка тока и третьим 15 входом интегратора, седьмой выход регистра сдвига соеди»ен с вторым входом первого элемента ИЛИ и первым входом третьего заломи»»а»оцего устройства. восьмой выход регистра сдвига cîеди- 20 нен с четвертым входом реле времени

1 и вторым входом второго элемента ИПИ, «ход регистра сдвига соединен с выходом реле времени и вторым выходом компаратора, выход эадатчика тока соединен с входом гальваностата, информацнониый вход второго запоминающего устройства связан с выходом усилителя, а выход второго запоминающего устройства связан с первым входом сумматора, второй вход которого соеднцен с задатчиком напряжения, выход сумматора соединен с вторым входом компаратора, при этом выход интегратора соединен с вычитающим устройством и вторым входом третьего эапоми»»аю»пего устройства, связанного выходом с вторым входом вычитающего устройства, выход которого подключен к информационному входу первого запомни аюцего устройства.