Устройство для приложения постоянного электрического поля к электролиту рабочей части ячейки

 

Изобретение относится к области электрокинетических или электрохимических процессов анализа или получения веществ. Целью изобретения является поддержание постоянными величины и направления электрического поля без изменения основных свойств электролита рабочей части ячейки. Устройство содержит три или более подводящих электродов, объем с электролитом, источник постоянного тока, переключатель для перемены полярности напряжения на подводящих электродах и установленный с ним на одной оси гидромеханический переключатель . Последний состоит из вращающейся и неподвижной частей. Неподвижная часть гидромеханического переключателя имеет два внутренних канала, заполненных электролитом и соединенных с рабочей частью ячейки. Вращающаяся часть переключателя имеет число каналов, соответствующее числу подводящих электродов , которые погружены в электролит, заполняющий каналы. Вращающаяся часть вставлена в неподвижную часть таким образом , чтобы по крайней мере два канала вращающейся части имели контакт с электролитом рабочей части ячейки за счет периодического совмещения с каналами неподвижной части.2 ил. Ё

союз соВетских социАлистических

РЕСПУБЛИК (я)5 G 01 N 27/26

ГОСУДАРСТВЕ ННЫ Й КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4707272/25 (22) 19,06.89 (46) 07.11,91. Бюл. ¹ 41 (71) Ленинградский институт ядерной физики им. Б.П,Константинова (72) А.P. Клейнер, А.Д.Лебедев, А.В.Ломакин и В.А.Носкин (53) 543,25(088.8) (56) Духин С.С. и др. Электрофорез. — М.:

Наука, 1976, с, 65.

Патент ФРГ ¹ 2822292, кл. G 01 N 27/26, 1981, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРИЛОЖЕНИЯ ПОСТОЯННОГО ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ К

ЭЛЕКТРОЛИТУ РАБОЧЕЙ ЧАСТИ ЯЧЕЙКИ (57) Изобретение относится к области электрокинетических или электрохимических процессов анализа или получения веществ.

Целью изобретения является поддержание постоянными величины и направления электрического поля без изменения основных свойств электролита рабочей части ячейки.

Изобретение относится к области анализа или получения материалов с помощью электрических или электрохимических средств и может быть использовано в области электрокинетических (например, электрофорез) или электрохимических (например, аналитический электролиз при контролируемом потенциале) процессов анализа или получения веществ.

Цель изобретения — поддержание постоянной величины и направления электрического поля и сохранение основных свойств электролита рабочей ячейки при проведении электрокинетических и электрохимических процессов.. Я2 „1689837 Al

Устройство содержит три или более подводящих электродов, объем с электролитом, источник постоянного тока, переключатель для перемены полярности напряжения на подводящих электродах и установленный с ним на одной оси гидромеханический переключатель. Последний состоит из вращающейся и неподвижной частей. Неподвижная часть гидромеханического переключателя имеет два внутренних канала, заполненных электролитом и соединенных с рабочей частью ячейки. Вращающаяся часть переключателя имеет число каналов, соответствующее числу подводящих электродов, которые погружены в электролит, заполняющий каналы, Вращающаяся часть вставлена в неподвижную часть таким образом, чтобы по крайней мере два канала вращающейся части имели контакт с электролитом рабочей части ячейки за счет периодического совмещения с каналами неподвижной части. 2 ил.

На фиг,1 и 2 представлены функциональная схема устройства с четырьмя подводящими электродами и диэлектрические пластины.

Устройство содержит источник 1 постоянного тока, электродвигатель 2, вал 3, переключатель для перемены полярности напряжения на подводящих электродах 4, гидромеханический переключатель 5, рабо-. чую часть ячейки 6, объем электролита 7, подводящие электроды 8, подводящие провода 9. Переключатель для перемены полярности напряжения состоит из двух диэлектрических пластин 10 и 11, скользящих контактов 12, проводников 13, соединя1689837

20 ющих скользящие контакты 12 с подводящими электродами 8. Верхняя пластина 10 переключателя полярности не связана с валом 3 и неподвижно закреплена на несущей конструкции (не показана). На поверхность пластины 10 нанесены две проводящие дорожки 14 (фиг.2), выполненные в виде противолежащих участков кольца. На эти дорожки с помощью подводящих проводов

9 подается напряжение от источника 1.

Нижняя пластина 11 переключателя полярности жестко связана с валом 3 и вращается вместе с укрепленными на ней скользящими контактами 12. Скользящие контакты размещены через каждые 90 подуге окружности с центром, лежащим на оси вращения (на фиг.1 два из них несколько смещены для наглядности). Указанные контакты скользят по проводящим дорожкам 14, Так как одновременно по крайней мере два контакта должны контактировать с дорожками, дуга каждой проводящей дорожки 14 несколько больше 90 . На валу 3 жестко укреплена вращающаяся часть 15 гидромеханического переключателя 5, представляющая собой цилиндр из диэлектрического материала с четырьмя внутренними каналами 16, размещенными через 90 по дуге окружности с центром, лежащим на оси вращения. Вращающаяся часть 15 вставляется в неподвижную часть 17 гидромеханического переключателя, выполненную также из диэлектрического материала. Совместная с вращающейся частью внутренняя поверхность неподвижной части представляет собой боковую поверхность и основание цилиндра. В основании неподвижной части имеются два канала 18, соединенных постоянно с рабочей частью ячейки 6. Размеры и положение каналов 18 выбираются такими, чтобы обеспечить совмещение с ними по крайней мере двух каналов 16, Подводящие электроды, помещенные в эти два канала

16, через электролит в каналах 16 и совмещенные с ними в данный момент времени каналы 18 имеют контакт с рабочим электролитом 7, Два других подводящих электрода, помещенные в другие каналы 16, изолированы от электролита 7.

Для уменьшения трения между вращающейся 15 и неподвижной 17 частями гидромеханического переключателя можно устранить контакт между основаниями этих частей. С этой целью каналы 16 во вращающейся части выполняют в виде двух отверстий с взаимно перпендикулярными пересекающимися осями, а каналы 18 в неподвижной части — в виде полостей в ее боковой поверхности, имеющих возмож25

50 ность совмещаться с указанными каналами во вращающейся части.

Для улучшения уплотнения гидромеханического переключателя совмещенные поверхности вращающейся 15 и неподвижной.17 частей выполняют конусообразными.

Устройство работает следующим образом, В каналы 16 и 18, а также в рабочую часть ячейки 6 заливают электролит и погружают в него подводящие электроды 8. От источника 1 на дорожки 14 пластины 10 пе.реключателя полярности 4 подается постоянное напряжение, которое через скользящие контакты 12 и проводники 13 прикладывается к подводящим электродам 8.

Пусть для определенности в момент времени t = 0 к двум противолежащим электродам приложено разнополярное напряжение U и в этот момент они имеют контакт с разными областями электролита 7 (с "катодной" и "анодной"). Таким образом, к электролиту 7 прикладывается электрическое поле определенного направления и величины. Электродвигатель 2 приводит во вращение вал 3 и вместе с ним вращаются укрепленные на валу пластины 11 переключателя полярности вместе со скользящими контактами 12, а также часть 15 гидромеханического переключателя 5 вместе с подводящими электродами 8. После начала вращения, примерно в момент времени =

=Т/8 (где Т вЂ” время проведения процесса), на другой паре подводящих электродов 8, изолированных от электролита 7, меняется полярность приложенного напряжения изза поворота соединенных с ними скользящих контактов 12 относительно дорожек 14.

При дальнейшем повороте части 15 эта пара электродов вступает в контакт с электролитом 7. После этого в момент t = Т/4 первая пара электродов теряет контакт с электролитом, примерно в момент t = ЗТ/8 на них с помощью переключателя 4 меняется полярность, напряжения, при дальнейшем повороте части 15 они вновь вступают в контакт с электролитом 7, но уже изменив область контакта (с анодной на катодную и наоборот). После этого в МоМВНТ т = Т/2 изолируется вторая пара электродов, через промежуток времени Т/8 на них меняется полярность напряжения, потом восстанавливается контакт с одновременным изменением области контакта, В момент ЗТ/4 изолируется первая пара подводящих электродов, через промежуток времени Т/8 на них вновь меняется полярность приложенного напряжения, и все вышеуказанные процессы повторяются периодически с пе1689837 риодом Т в течение всего электрокинетического процесса. При этом разность потенциалов LI, приложенная к электролиту 7, а также текущий через него ток 1 остаются постоя н ными в течение периода Т.

При реализации устройства использовали обратимые электроды Cu — CuS04, отделенные от рабочего электролита полиакриламидными ионпроницаемыми перегородками. Неподвижную часть гидромеханического переключателя изготовляли из диэлектрика- оргстекла, а вращающуюся — из диэлектрика капролона. В качестве рабочего электролита испольэовали буферные растворы с добавлением NaCI, рН которых варьировали от 3 до 8; удельную проводимость варьировали от

5 .10 до 10 Ом см . Вращающиеся детали переключателей приводили в действие электродвигателем, делающим

2,5 об/мин, Следовательно, период переключения напряжения на подводящих электродах Т =0,4 мин.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет поддерживать величину и направление рабочего поля в электролите без изменения его основных свойств.

Формула изобретения

Устройство для приложения постоянного электрического поля к электролиту рабочей части ячейки, содержащее подводящие

5 электроды, источник постоянного тока, переключатель полярности напряжения на подводящих электродах, камеру с электролитом, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью поддержания постоянных величины и на10 правления электрического поля без изменения основных свойств электролита рабочей части ячейки, оно дополнительно содержит не менее одного подводящего электрода и установленный на одной оси вращения с

15 переключателем полярности гидромеханический переключатель, состоящий из неподвижной части с двумя внутренними каналами, заполненными электролитом и соединенными с рабочей частью ячейки, и

20 подвижной части, содержащей не менее трех внутренних каналов с подводящими электродами и заполненных электролитом, причем подвижная часть помещена в неподвижную часть и закреплена так, что не ме25 нее двух каналов подвижной части имеют контакт с электролитом рабочей части ячейки.

Составитель А, Щитов

Техред M.Mîðãåíòàë KOppeKTop M. Максимиыинец

Редактор Е. Папп

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород. ул.Гагарина, l01

Заказ 3809 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ CCCP

1 !3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5