Способ индикации состояния воды



Способ индикации состояния воды
Способ индикации состояния воды

 


Владельцы патента RU 2555774:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Омский государственный университет им. Ф.М. Достоевского" (RU)

Изобретение относится к исследованию и анализу материалов и может быть использовано для определения структурного состояния талой воды в разное время после таяния. Представлен способ индикации структурного состояния воды, в котором определяют потенциал стеклоуглеродного электрода, погруженного в исходную воду, затем определяют потенциал электрода, погруженного в талую воду, за время релаксации талой воды до состояния исходной воды по полученным тестовым релаксационным зависимостям потенциала от времени, температуры и значению потенциала φ в данный момент времени τ судят о структурном состоянии воды и времени возврата t в исходное структурное состояние. Достигается повышение точности, достоверности, экспрессности и информативности индикации. 5 табл., 2 ил.

 

Изобретение относится к исследованию и анализу материалов и может быть использовано для определения структурного состояния талой воды в разное время после таяния.

Известно применение методов потенциометрического, кондуктометрического титрирования, диэлектрометрии для индикации состояния активированной воды (Плакатина О.С., Борбат В.Ф., Мухин В.А., Андреева А.Л., //Известия ВУЗОов. Химия и химическая технология. 1992, т.35, вып.11-12, с.142-143, Плакатина О.С., Борбат В.Ф., Мухин В.А. // Известия ВУЗОов. Химия и химическая технология. 1993, т.36, вып.6, с.44-47). Сравнение кривых потенциометрического и кондуктометрического титрирования растворами электролитов, тангенсов диэлектрических потерь, расходов электролита на основе неактивированной и электрохимически активированной воды показало их достоверное отличие.

Недостатком данных методов является большая подготовительная работа, заключающаяся в выборе электролита, концентрации электролита. Кроме того, в данных методах необходимо устанавливать диапазон частот, в котором наблюдаются наибольшие диэлектрические потери. Также на проведение потенциометрического и кондуктометрического титрирования влияет объем пробы титранта. В титриметрических методах концентрация растворов титрантов составляла 10-4 моль/л. Для определения тангенса диэлектрических потерь готовились растворы сульфата натрия концентрацией 10-3 экв./л. Такие очень разбавленные растворы электролитов находятся на пределе чувствительности данных методов измерений, что отрицательно влияет на точность и достоверность результатов. Для получения достоверных результатов необходимо проведение дополнительных параллельных серий измерений.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является способ по патенту РФ №2284521, в котором определяют состояния электрохимически активированной воды при установлении тестовых значений, соответствующих неактивированному и электрохимически активированному состоянию воды в виде величин Δf1 и Δf2 изменения собственной частоты колебаний пьезокварцевого датчика АТ-среза при нанесении на него пробы неактивированной и активированной воды, определении величины изменения собственной частоты колебаний указанного датчика при нанесении на него пробы исследуемой воды и определении ее состояния по изменению структурно-чувствительных свойств в разное время после активации при сравнении полученной величины Δf изменения собственной частоты колебаний вышеуказанного датчика после нанесения на него исследуемого образца с тестовыми значениями Δf1 и Δf2.

Недостатком указанного способа является низкая достоверность результатов измерений, находящаяся на пределе чувствительности данного метода, а также большая длительность измерения.

Задачей изобретения является повышение достоверности, точности и экспрессности измерений структурного состояния талой воды и определение времени релаксации структурного состояния талой воды к исходному состоянию.

Указанный технический результат достигается тем, что предложен способ индикации структурного состояния воды, в котором определяют потенциал электрода, погруженного в исходную воду, затем определяют потенциал электрода, погруженного в талую воду, за время релаксации талой воды до состояния исходной воды по полученным тестовым релаксационным зависимостям потенциала от времени и температуры и значению потенциала φ в данный момент времени τ судят о структурном состоянии воды и времени возврата t в исходное состояние.

Для демонстрации преимуществ заявляемого способа перед методами потенциометрического, кондуктометрического титрования, диэлектрометрии в таблице 1 приводится их сравнение по воспроизводимости и правильности определения состояния талой воды, причем приводятся средние значения коэффициентов вариации (n=6; P=0,95)

Таблица 1
Название способа Электролит Концентрация, экв/л Коэффициент
вариации, %
Заявляемый способ - - 1,5
Пьезокварцевое микровзвешивание - - 1,8
Кондуктометрическое титрование KCl 8,0
HCl 10-4 13
AlCl3 6,0
Потенциометрическое титрование KCl 18
HCl 10-4 19
AlCl3 13
Метод диэлектрометрии
Na2SO4 10-3 10

Из таблицы 1 следует, что в заявляемом способе:

1) нет загрязнения исследуемой воды электролитами;

2) коэффициент вариации в среднем меньше в 1,2 раза, чем в наилучшем из других способов.

Кроме того, вышеуказанные методы предполагают длительную подготовку самих измерений не менее 20 минут, в то время как заявляемый метод требует не более 3-5 минут. При использовании специальной компьютерной программы запись значений потенциала стеклоуглеродного электрода может осуществляться каждые 0,5 секунды.

Следовательно, предлагаемый прямой способ индикации состояния талой воды кроме экспрессности имеет еще более высокие воспроизводимость, точность и позволяет оценивать структурные изменения непосредственно растворителя (воды) без загрязнения его посторонними электролитами.

В таблице 2 представлены результаты измерения электродного потенциала φ стеклоуглеродного электрода (патент РФ №2039975) в исходной (дистиллированная) и талой (размороженная дистиллированная) воде, при T=24°C.

Таблица 2
Параметр Исходная (дистиллят) вода Талая вода
Потенциал φ, мВ 334±2 306±5
Границы доверительного интервала Δφ, мВ 332÷336 301÷311
Значение pH 5,8 5,7

Аналогичные измерения были проведены с бидистиллированной водой. Результат представлен в таблице 3.

Таблица 3
Параметр Исходная (бидистиллят) вода Талая вода
Потенциал φ, мВ 317±3 305±3
Границы доверительного интервала Δφ, мВ 314÷320 302÷308
Значение pH 5,5 5,6

Таким образом, так как не менялся химический состав воды и границы доверительных интервалов не перекрываются, следовательно, можно предположить, что структура талой воды отличается от структуры исходной воды, поскольку электродный потенциал стеклоуглерода в талой воде достоверно ниже такового в исходной воде.

В интервале температур T=21÷24°C были проведены измерения (n=5) параметров исходной дистиллированной и размороженной - талой воды другими методами: значение pH, поверхностное натяжение σ, удельная электропроводность χ, которые не дали никаких сколько-нибудь достоверных отличий. Результаты данных измерения представлены в таблице 4.

Таблица 4
Параметр Исходная (дистиллят) Талая
Значение pH 5,8±0,8 5,7±0,6
σ·103, [Н/м] 72,86±0 74,19±2,7
χ·105, [См/м] 8,9±0,8 7,5±0,7
Потенциал φ, мВ 334±2 306±5
Границы доверительного интервала, Δφ мВ 332÷336 301÷311

Аналогичные измерения были проведены для бидистиллированной и размороженной - талой - воды. Данные об этих измерениях представлены в таблице 6.

Таблица 5
Параметр Исходная (бидистиллят) Талая
Значение pH 5,5±0,8 5,6±0,9
σ·103, [Н/м] 72,86±0 73,24±0,29
χ·105, [См/м] 4,6±0,5 3,9±0,4
Потенциал φ, мВ 317±3 305±3
Границы доверительного интервала Δφ 314÷320 302÷308

Для выявления влияния температуры на скорость релаксации талой воды к состоянию исходной были получены релаксационные зависимости потенциала стеклоуглеродного электрода в исходной дистиллированной и талой воде на большом интервале времени (0-25 часов) при разных температурах (фиг.1 и 2).

На фиг.1 представлены релаксационные зависимости потенциала стеклоуглеродного электрода в исходной дистиллированной (1) и талой воде (2) при T=18°C. На фиг.2 представлены релаксационные зависимости потенциала стеклоуглеродного электрода в исходной дистиллированной (1) и талой воде (2) при T=26°C. Из данных фигур видно, что чем выше температура, тем выше скорость структурной релаксации к исходному состоянию воды. Так, при T=18°C талая вода возвращается к исходной дистиллированной воде через 20 часов, в момент когда доверительные интервалы перекрываются. При T=26°C талая вода возвращается к исходной дистиллированной воде через 12 часов.

Таким образом, за счет прямых измерений потенциала исходной и талой воды решается задача изобретения повышение достоверности, точности и экспрессности измерений структурного состояния талой воды и определение времени ее релаксации к состоянию исходной воды.

Способ индикации структурного состояния воды, в котором определяют потенциал стеклоуглеродного электрода, погруженного в исходную воду, затем определяют потенциал электрода, погруженного в талую воду, за время релаксации талой воды до состояния исходной воды по полученным тестовым релаксационным зависимостям потенциала от времени, температуры и значению потенциала φ в данный момент времени τ судят о структурном состоянии воды и времени возврата t в исходное структурное состояние.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к устройству и способу детектирования качества жидкости, используемых в устройствах очистки воды. Устройство детектирования «визуализирует» качество воды в виде видимого излучения вместо преобразования интенсивности ультрафиолетового излучения в цифровую форму и содержит первое окно детектирования, покрытое первым материалом для преобразования принятого первого ультрафиолетового излучения, которое испускается источником ультрафиолетового излучения и проходит через жидкость, в первое видимое излучение.

Изобретение относится к области аналитической химии применительно к анализу природных, поверхностных, подземных, сточных и технологических вод. Способ включает разделение с последующей идентификацией ацетона и метанола на капиллярной хроматографической колонке в потоке газа-носителя, представляющем собой азот; образование и регистрацию пламенно-ионизационным детектором исследуемых ионов, образующихся в пламени, при этом готовят основной раствор, хорошо сохраняющийся 2 месяца, при температуре от -2°C до -5°C, готовят промежуточный раствор с концентрацией 6,32 мг/дм3 разведением основного раствора очищенной водой, готовят градуировочные растворы для диапазона концентраций: ацетон 0,025-6,32 мг/дм3, метанол 0,025-6,32 мг/дм3 разведением водой промежуточного раствора, градуируют хроматограф, вводя в него предварительно отобранную паровую фазу градуировочных растворов, строят градуировочный график, после термостатирования исследуемого раствора отбирают паровую фазу парофазным шприцем и вводят в испаритель хроматографа, данные обрабатывают компьютерной программой ChemStation, которой комплектуется хроматографический комплекс МАЭСТРО 7820А.

Изобретение относится к области биотехнологии и может быть использовано для повышения эффективности и достоверности определения уровня токсикантов в воде, продуктах питания или физиологических жидкостях путем проведения твердофазного иммуноферментного анализа.

Способ определения влияния токсичности сточных вод на водные соленые среды относится к водной токсикологии и предназначен для оценки токсичности морской среды, содержащей сточные воды. Способ состоит из определения показателей роста культуры морской одноклеточной водоросли в тестируемой воде и включает культивирование культуры морской одноклеточной водоросли, процедуру биотестирования, состоящую из отбора проб воды, внесения в контроль и в тестируемую среду инокулята культивируемой водоросли, подсчета численности клеток водоросли.

Способ биологической оценки токсичности морской среды относится к биологическим способам оценки экологического риска и анализа загрязнения водной среды и может быть использован в марикультуре, водной токсикологии, рыбоводстве. В способе в качестве биологических тест-объектов используются личинки черноморских рыб атерины (Atherina hepsetus, Atherina mochon pontica), которые помещаются в тестируемую среду и в стерилизованную морскую воду.

Группа изобретений относится к области биотехнологии. Более подробно группа изобретений относится к способу определения уровня токсикантов в воде, продуктах питания или физиологических жидкостях и тест-системе.

Изобретение относится к экологии, охране окружающей среды, к способам и средствам мониторинга окружающей среды и может быть использовано для контроля загрязнений водоемов полихлорированными бифенилами.

Изобретение относится к водной токсикологии и может быть использовано для биоиндикации и биотестирования загрязненных вод и отдельных поллютантов и может быть использовано в качестве дополнительного метода к биотестам обязательного применения при определении качества вод, в которых (представительным) доминирующим видом является губка (Spongia).

Изобретение относится к аналитической химии, конкретно к химическим индикаторам на твердофазных носителях, и может быть использовано для экспрессного определения металлов в водных средах и бензинах с помощью реагентных индикаторных трубок на основе хромогенных дисперсных кремнеземов.

(57) Изобретение относится к области экологии и предназначено для оценки токсичности воды и донных отложений Азовского и Черного морей. Способ включает помещение флуоресцирующих тест-объектов в контрольные и анализируемые пробы, облучение возбуждающим светом, определение флуоресцентных характеристик, по изменению которых судят о токсичности контролируемой среды.

Изобретение относится к аналитической химии азота, в частности к определению общего азота в сельскохозяйственном сырье и продуктах его переработки. Способ характеризуется тем, что предусматривает термическое кислотное разложение пробы растительного образца, кратное разбавление пробы до содержания аммонийного азота не более 1000 мг/дм3 и выполнение анализа методом капиллярного электрофореза в кварцевом капилляре, эффективной длиной 0,5 м, внутренним диаметром 75 мкм с получением электрофореграммы, причем общий азот определяют по содержанию аммонийного азота и остаточному содержанию нитрат- и нитрит- ионов, причем для определения аммонийного азота используют водный раствор ведущего электролита, содержащий бензимидазол, 18-краун-эфир-6, сульфат натрия при положительном напряжении на капилляре 12 кВ и длине волны детектирования - 254 нм, а для определения методом капиллярного электрофореза остаточного содержания нитрат- и нитрит-ионов применяют водный раствор ведущего электролита, содержащего хромат калия, уротропин и Трилон Б при отрицательном напряжении на капилляре 14 кВ и длине волны детектирования -254 нм.

Группа изобретений относится к медицине, косметологии, производству продуктов питания, витаминов, БАДов, лекарственных средств и описывает варианты устройства для реализации неинвазивного потенциометрического определения оксидантной/антиоксидантной активности биологических тканей, включающего прибор для измерения потенциалов и двухсторонний электрод, выполненный в виде пластины с одинаковыми рабочими поверхностями, покрытыми электропроводящим гелем, содержащим медиаторную систему.

Использование: для исследования процессов массопереноса и для определения коэффициентов диффузии растворителей в изделиях из ортотропных капиллярно-пористых материалов в строительной, химической и других отраслях промышленности.
Изобретение относится к медицине, а именно к лабораторной диагностике, и предназначено для исследования глюкозы и общего белка в сыворотке крови. Способ предусматривает для исследования сыворотки крови применять биполярный метод поличастотной электроимпедансометрии с определением модульного значения импеданса (|Z|) и фазового угла (φ) на частотах 20, 98, 1000, 5000, 10000, и 20000 Гц переменного электрического тока малой мощности с помощью программно-аппаратного комплекса, оснащенного программой для ЭВМ «БИА-лаб Композитум», при этом проводят измерение в микрокамере объемом 50 мкл, при этом программа автоматически рассчитывает концентрацию общего белка, глюкозы, хлоридов и двухвалентных ионов в сыворотке крови на основании решения системы математических уравнений, а результат отображается на дисплее и может быть распечатан на принтере.

Изобретение относится к области аналитической химии и может быть использовано для автоматического или экспресс-анализа в лабораторных или промышленных условиях.

Изобретение относится к электрохимическому процессору, включающему: a) первый электрод и второй электрод, каждый из которых имеет первую и противоположно расположенную вторую поверхности, причем первый электрод и второй электрод имеют различные электродные потенциалы и физически отделены друг от друга в направлении оси X, b) электролит, который покрывает по меньшей мере часть первой поверхности первого электрода и часть первой поверхности второго электрода в направлении оси Y и электрически соединяет указанный первый электрод со вторым электродом.

Изобретение относится к области аналитической химии. Способ характеризуется тем, что электрохимически концентрируют бензойную кислоту на поверхности графитового электрода в течение 90 с при потенциале электролиза (-0,500) В на фоне 0,1 моль/л натрия гидрофосфата, затем регистрируют поляризационные кривые при линейной скорости развертки потенциала 25 мВ/с и по высоте пика в диапазоне потенциалов 0,5-1,6 В относительно хлорсеребряного электрода определяют концентрацию бензойной кислоты.

Устройство для определения концентрации кислорода и водорода в газовой среде относится к средствам измерительной техники и может быть использовано для контроля параметров газовых сред, в частности содержащих кислород и водород.

Изобретение относится к области аналитической химии и может быть использовано для одновременного определения содержания ионов Cu(II), Pb(II), Fe(III) и Bi(III) в различных матрицах.

Изобретение относится к области техники, которая может удаленно осуществлять мониторинг образования и роста трещин в металлических конструкциях. Устройство содержит оболочку, которая имеет магнитные ножки для прикрепления оболочки к ферромагнитной конструкции, по меньшей мере одну пару управляемых микропроцессором регуляторов напряжения, причем каждый регулятор напряжения имеет провод датчика к электрохимическому усталостному датчику, прикрепленному к конструкции, подлежащей анализу на наличие растущих трещин вследствие усталости металла в металлической конструкции, источник питания и заземление, при этом регулятор напряжения используется для осуществления мониторинга усталостного состояния металлической конструкции, при этом каждый регулятор напряжения электрически изолирован от остальной части электрической монтажной платы устройства и содержит аналого-цифровой преобразователь.

Изобретение относится к области аналитической химии, в частности к анализу минеральных вод на предмет определения гидрокарбонат-ионов объекта исследования. Способ включает титрование пробы минеральной воды кислотным титрантом и измерение сопротивления в растворе кондуктометрической ячейки при добавлении каждой порции титранта, всего до 20 замеров, отличается тем, что в качестве титранта при определении гидрокарбонат-ионов в минеральной воде используют раствор хлористоводородной кислоты (HCl), для этого 10 мл минеральной воды вносят в электрохимическую ячейку с двумя платиновыми электродами со строго зафиксированным между ними расстоянием, затем в электрохимическую ячейку добавляют одну каплю 0,1% индикатора метилового оранжевого, бюретку для титрования заполняют раствором хлористоводородной кислоты (HCl), в электрохимическую ячейку опускают магнитик и включают магнитную мешалку для перемешивания раствора в ячейке, электроды с помощью электрических проводов крокодилами подключают к настольному портативному цифровому LCR-метр ELC-131D прибору и включают его, при титровании получают экспериментальные данные одновременно двумя методами - методом кислотно-основного титрования, основанным на нейтрализации гидрокарбонат-ионов соляной кислотой в присутствии индикатора метилового оранжевого, и кондуктометрическим титрованием, после прибавления каждой порции титранта фиксируют по прибору значение сопротивления (R) анализируемого раствора, что соответствует кондуктометрическому титрованию, а после изменения цвета раствора в присутствии индикатора, а именно перехода розового цвета раствора в желтый, измеряют общий объем титранта (VТЭ) по бюретке (метод кислотно-основного титрования), далее аналогично описанному выше подвергают анализу еще 3 пробы воды каждая объемом 10 мл, причем при определении содержания гидрокарбонат-ионов в питьевых минеральных водах предварительно устанавливают точную концентрацию титранта HCl по буре (натрий тетраборнокислый - Na2B4O7·10Н2О). Достигается ускорение и упрощение анализа. 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 8 табл., 5 пр.
Наверх