Способ стабилизации динамических характеристик кулонометрических гигрометров

Авторы патента:

Пирог Виктор Павлович (RU)

Носенко Леонид Федосеевич (RU)

Кондратьев Илья Александрович (RU)

G01N27/42 - измерение количества материала

Владельцы патента RU 2572064:

Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие ОКБА" (ООО "НПП ОКБА") (RU)

Изобретение относится к аналитическому приборостроению и предназначено для измерения объемной доли влаги (ОДВ) в газах. Способ стабилизации динамических характеристик кулонометрических гигрометров заключается в том, что в гигрометре с целью стабилизации динамических характеристик независимо от температуры окружающей среды используется кулонометрическая ячейка, в которой поддерживается постоянной температура сорбента с использованием общего электрода ячейки. Техническим результатом является стабилизация динамических характеристик кулонометрических гигрометров независимо от температуры окружающей среды. 1 ил., 1 табл.

Изобретение относится к аналитическому приборостроению и предназначено для измерения объемной доли влаги (ОДВ) в газах.

Целью изобретения является стабилизация динамических характеристик кулонометрических гигрометров независимо от температуры окружающей среды.

Для измерения влажности газов широкое распространение получили кулонометрические гигрометры. Относительная простота и высокая надежность способствовали их массовому внедрению в электронной промышленности, на химических, нефтехимических и других предприятиях. Измеряемой величиной в этих гигрометрах является ОДВ. Для измерения ОДВ в гигрометрах используют кулонометрическую ячейку.

Известна кулонометрическая ячейка, Авторское свидетельство СССР №448774, кл. G01N 27/02. Кулонометрическая ячейка содержит геликоидально намотанные платиновые или родиевые электроды, которые размещены на внутренней поверхности толстостенной стеклянной трубки и частично в ней утоплены. Трубка одновременно является и корпусом ячейки. Один электрод является общим и навит по геликоидальной кривой по всей длине ячейки. Между витками общего электрода по геликоидальной линии расположены последовательно еще два электрода. Эти два электрода представляют рабочую и контрольную часть ячейки. Слой гигроскопического вещества, активно поглощающий влагу из проходящего по трубке газа, наносится на внутреннюю поверхность трубки. Под действием поданного на электроды постоянного напряжения происходит электролиз поглощенной влаги.

Номинальная статическая характеристика преобразования кулонометрической ячейки определяется по формуле

где В - влажность, соответствующая току кулонометрической ячейки по номинальной статистической характеристики преобразования, млн^-1;

7,479 - коэффициент, обусловленный выбором единиц измерения млн^-1,

I - ток кулонометрической ячейки, мкА;

Q_H - номинальный расход газа через кулонометрическую ячейку, см³/мин.

В кулонометрических гигрометрах применяется кулонометрическая ячейка (Патент на полезную модель №59257 РФ, опубликовано 10.12.2006 г., Бюл. №34), состоящая из двух частей, рабочей и контрольной, расположенных во внутреннем канале стеклянного корпуса, трех проволочных платиновых или родиевых геликоидальных электродов, один из электродов является общим, пленки сорбента, покрывающей электроды и внутренний канал корпуса и выводов, отличающийся тем, что общий электрод имеет выводы на поверхности корпуса, один расположен на входе анализируемого газа, а другой расположен на выходе анализируемого газа.

Такое расположение контактов общего электрода позволяет его использовать в качестве нагревателя. При кратковременном повышении температуры кулонометрической ячейки уменьшается время подготовки гигрометра к работе.

Недостатком данной кулонометрической ячейки является то, что температура поверхности сорбента будет меняться в зависимости от температуры окружающей среды, что в свою очередь ведет к изменению динамических характеристик и времени подготовки гигрометра к работе.

В настоящее время все технические характеристики на кулонометрические гигрометры нормированы стандартом ГОСТ Р 8.758-2011 "Гигрометры кулонометрические. Общие технические условия".

В разделе 6.8, пунктах 6.8.1 и 6.8.2 ГОСТа Р 8.758-2011 "Гигрометры кулонометрические. Общие технические условия" указаны требования к динамическим характеристикам кулонометрических гигрометров. Этим требованиям должны соответствовать все кулонометрические гигрометры при нормальных условиях (п. 5.7 ГОСТа Р 8.758-2011), но так же, как рабочие условия гигрометров меняются в большом диапазоне температур окружающей среды, то будут изменяться и динамические характеристики гигрометров, что сильно влияет на время подготовки и установления показаний.

Поставленная цель достигается тем, что в кулонометрическом гигрометре, использующим кулонометрическую ячейку, изображенную на чертеже, состоящую из двух частей, рабочей (l_p) и контрольной (l_k), расположенных во внутреннем канале стеклянного корпуса, трех проволочных платиновых или родиевых геликоидальных электродов. Пленка сорбента 1 покрывает внутренний канал корпуса 2 и электроды: рабочий 3, контрольный 4 и общий 5, причем общий электрод имеет два вывода на поверхности корпуса - один расположен на входе анализируемого газа, а другой расположен на выходе анализируемого газа.

Такое расположение общего электрода позволяет использовать его одновременно в качестве датчика температуры и нагревателя, которые совместно с терморегулятором 6 поддерживают температуру общего электрода, а так как общий электрод навит по геликоидальной кривой по всей длине ячейки и его покрывает тонкий слой сорбента, то и температура сорбента будет постоянной, при этом сохраняются все динамические характеристики независимо от температуры окружающей среды. Температура сорбента должна быть на несколько градусов выше максимальной рабочей температуры гигрометра, а измеренная ОДВ таким гигрометром будет соответствовать номинальной статической характеристики преобразования кулонометрической ячейки (1), работа терморегулятора, поддерживающего температуру сорбента, при таком включении не влияет на работу гигрометра.

Для подтверждения промышленной применяемости изобретения и лучшего понимания его применения на практике приводим примеры его конкретной реализации, которые не исчерпывают сущность решения.

Для определения динамических характеристик были проведены исследования с применением гигрометра «Байкал-МК».

Цикл измерений (изменение ОДВ на входе гигрометра в сторону увеличения и затем в сторону уменьшения) выполняем три раза. Время установления показаний - время от момента изменения ОДВ до момента, когда изменение показаний гигрометра составит 0,9 от полного его изменения, определяем, как среднее арифметическое значение показаний при увеличении и при уменьшении ОДВ. Результаты измерения приведены в таблице 1.

Результаты экспериментов показывают, что динамические характеристики кулонометрических гигрометров, использующих данную схему включения кулонометрической ячейки, сохраняются при изменении температуры анализируемого газа и окружающей среды.

Способ стабилизации динамических характеристик кулонометрических гигрометров, отличающийся тем, что в гигрометре с целью стабилизации динамических характеристик независимо от температуры окружающей среды используется кулонометрическая ячейка, в которой поддерживается постоянной температура сорбента с использованием общего электрода ячейки.

Изобретение может быть использовано в гидрометаллургии, в различных геологических разработках при поиске и разведке. Способ определения платины в руде методом хронопотенциометрии заключается в том, что платину (IV) переводят в раствор и проводят хронопотенциометрическое определение.

Кулонометрическая потенциостатическая установка // 2549550

Изобретение относится к аналитическому приборостроению. Кулонометрическая потенциостатическая установка, содержащая потенциостат, задатчик потенциала, подключенный к первому входу потенциостата, трехэлектродную электролитическую ячейку, рабочий электрод, которой соединен с общим проводом потенциостата, а электрод сравнения - со вторым входом потенциостата, резисторный преобразователь ″ток-напряжение″, включенный между выходом потенциостата и вспомогательным электродом ячейки, блок переключения полярности, подключенный к резисторному преобразователю ″ток-напряжение″, интегратор напряжения, выполненный по схеме интегрирующего преобразователя ″напряжение-частота″ с подключенным на его выходе счетчиком импульсов, блоки регистрации и управления, первый и второй развязывающие резисторы, первый и второй переключатели и эталонный резистор, причем вход и общий провод интегратора напряжения соединены с выходом блока переключения полярности соответственно через первый и второй развязывающие резисторы, а управляющие входы задатчика потенциала, блока переключения полярности, первого и второго переключателей, интегратора напряжения и блока регистрации соединены с соответствующими выходами блока управления.

Кулонометрическая установка с контролируемым потенциалом // 2545318

Изобретение направлено на повышение точности и упрощение конструкции кулонометрической установки с контролируемым потенциалом. Указанный результат достигается тем, что кулонометрическая установка с контролируемым потенциалом, содержащая потенциостат, задатчик потенциала, подключенный к первому входу потенциостата, трехэлектродную электролитическую ячейку, рабочий электрод, которой соединен с общим проводом потенциостата, электрод сравнения соединен со вторым входом потенциостата, а вспомогательный электрод соединен с выходом потенциостата, резисторный преобразователь ″ток-напряжение″, включенный между выходом потенциостата и вспомогательным электродом ячейки, первый и второй развязывающие резисторы, переключатели, интегратор напряжения, блоки регистрации и управления, дополнительно содержит операционный усилитель, переключатель полярности и сдвоенный переключатель с первой и второй группами переключающих контактов, при этом вход переключателя полярности через первый и второй развязывающие резисторы соединен с резисторным преобразователем ″ток-напряжение″, а выход - со входом и общим проводом операционного усилителя, выход которого соединен со входом интегратора напряжения, переключающий контакт первой группы сдвоенного переключателя подключен к выводу резисторного преобразователя ″ток-напряжение″, нормально разомкнутый и нормально замкнутый контакты этой группы сдвоенного переключателя соединены соответственно со вспомогательным электродом электролитической ячейки и с общим проводом, переключающий контакт второй группы сдвоенного переключателя подключен ко второму входу потенциостата, нормально разомкнутый и нормально замкнутый контакты этой группы переключателя соединены соответственно с электродом сравнения электролитической ячейки и с выходом потенциостата, а управляющие входы задатчика потенциала, сдвоенного переключателя, переключателя полярности, операционного усилителя, интегратора напряжения и блока регистрации соединены с соответствующими выходами блока управления.

Способ определения золота в водных растворах методом хронопотенциометрии // 2494385

Изобретение направлено на определение золота в водных растворах методом хронопотенциометрии и может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства для определения содержания в растворах различных концентраций ионов металлов.

Способ определения платины в водных растворах методом хронопотенциометрии // 2494384

Изобретение направлено на определение платины в водных растворах методом хронопотенциометрии и может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства для определения содержания в растворах различных концентраций ионов металлов.

Способ и устройство для измерения концентрации субстрата // 2457474

Изобретение относится к измерению концентрации субстрата посредством аккумулирования энергии, полученной из реакции между биокатализатором и субстратом, распознаваемым биокатализатором.

Гигрометр // 2413935

Изобретение относится к области аналитического приборостроения. .

Способ потенциометрического определения вещества // 2413211

Изобретение относится к аналитической химии, а именно к способам потенциометрического определения веществ с использованием двух стандартных добавок определяемого вещества к анализируемому раствору этого вещества, и может быть использовано при анализе объектов со сложной матрицей, а также при наличии в пробе примесей неконтролируемого (переменного) содержания.

Способ определения органических веществ // 2408878

Изобретение относится к области аналитической химии и может найти применение при проведении анализов растворов на количественное определение органических веществ, в частности при определении фенолов в водных растворах, например воды, взятой из водоемов.

Способ электрохимического анализа // 2382354

Гигрометр // 2589516

Изобретение относится к области аналитического приборостроения, предназначено для измерения объемной доли влаги в газах, может быть использовано в гигрометрах, основанных на кулонометрическом методе измерения влажности. Гигрометр содержит датчик, включающий блок формирования потока со стабилизатором расхода газа, измерительный канал, в котором установлен кулонометрический чувствительный элемент, источник постоянного тока, измеритель тока электролиза. Для достижения технического результата включен дополнительный источник постоянного тока, который подключается к электродам кулонометрического чувствительного элемента с помощью контактов многопозиционного выключателя общего питания гигрометра. Технический результат заключается в сокращении времени подготовки гигрометра к работе. Данный гигрометр рекомендуется применять в технологиях с прерывистым циклом, имеющим большие перерывы в работе. Наиболее эффективно применение данного технического решения в переносном гигрометре. Это решение увеличивает ресурс основного источника питания, экономит анализируемый газ, гигрометр становится более оперативным и мобильным. 1 ил.

Способ определения примесей органических веществ в воде и ее растворах // 2611390

Изобретение относится к области аналитической химии и может быть использовано при экологическом мониторинге природных, сточных вод при контроле состояния объектов окружающей среды. Способ определения примесей этилбензола, декана, никотиновой кислоты, никотинамида в воде включает в себя отбор проб в картридж, наполненный полимерным сорбентом. В качестве полимерного сорбента используют сшитый акриловый сополимер акриламида, содержащего в своем составе макромолекулы от 5 до 100 мол.% карбоксилатных звеньев диметиламиноэтилметакрилата или 2-акриламидо-пропансульфокислоты или 1-10% звеньев хитозана со степенью водопоглощения от 10 до 200 г/г. Проводят анализ содержимого экстракта из сорбента с помощью известных аналитических методов. Использование способа позволяет сократить продолжительность отбора водной пробы в различных температурных режимах окружающей среды в 10 раз и определение в жидкой пробе таких классов органических веществ, как предельные и ароматические углеводороды, органические амиды и кислоты. 1 табл., 5 пр.

Способ оперативной оценки качества винодельческой продукции // 2631489

Изобретение относится к винодельческой промышленности и может быть использовано для оценки качества и установления натуральности (фальсификации) вин и виноматериалов. Способ предусматривает одновременное потенциометрическое титрование с кулонометрически генерированным основанием двух одинаковых анализируемых проб, построение средней кривой титрования по двум параллельным кривым, нанесение на этот график зависимости относительного отклонения от единичного конкретного значения времени титрования и по точке пересечения перпендикуляра, опущенного из точки максимума на среднюю кривую титрования, находят время, соответствующее точке конца титрования, по параметрам кривой титрования рассчитывают: концентрацию титруемых кислот в расчете на титруемые ионы водорода в ячейке, массовую концентрацию титруемых кислот, в пересчете на винную кислоту, формальное время титрования солевой части, суммарное содержание органических кислот в ячейке, содержание щелочных металлов, в пересчете на калий, буферную емкость, отношение активной кислотности к титруемой кислотности и относительную часть титруемых кислот в пробе; причем значения определяемых и рассчитанных параметров в качественной винодельческой продукции должны не выходить за установленные диапазоны. Достигается оперативность, высокая достоверность и невысокие трудозатраты. 2 ил., 3 табл., 5 пр.