Способ определения ph малобуферных предельно разбавленных водных растворов типа конденсата



Способ определения ph малобуферных предельно разбавленных водных растворов типа конденсата
Способ определения ph малобуферных предельно разбавленных водных растворов типа конденсата
Способ определения ph малобуферных предельно разбавленных водных растворов типа конденсата

 


Владельцы патента RU 2573453:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина" (ИГЭУ) (RU)

Использование: для автоматического контроля водного теплоносителя на ТЭС и АЭС. Сущность изобретения заключается в том, что способ включает последовательные операции подготовки проточной пробы путем охлаждения пробы до 10-50°C и понижения давления до атмосферного, кондуктометрического измерения электропроводности (χt) и температуры (t) прямой пробы, пропуск пробы через H-катионитовую колонку, кондуктометрического измерения электропроводности (χtH) и температуры (tH) H-катионированной пробы, приведения измеренных величин электропроводности к температуре 25°C (χ, χH), проверки на достоверность, определения разности значений электропроводностей прямой и H-катионированной пробы (χ- χH) и расчет значения pH решением системы уравнений ионных равновесий водного раствора. Технический результат: создание способа определения pH малобуферных предельно разбавленных водных растворов типа конденсата, который обеспечит точное и быстрое определение pH, эффективного по затратам и легкого в использовании. 2 табл., 2 ил.

 

Изобретение относится к теплоэнергетике и может применяться для автоматического контроля водного теплоносителя на ТЭС и ЛЭС.

Известен способ измерения pH среды путем измерения ЭДС пары электродов, контактирующих с контролируемым раствором, для автоматического определения значений pH в широких пределах (7,5-13,0) (авторское свидетельство СССР №123751, МПК G01N 27/416, 1959 г.).

Недостатком указанного способа является невозможность его использования для предельно разбавленных растворов в слабощелочной и слабокислой среде при протоке пробы.

Известен «Способ и устройство для измерения pH слабощелочных растворов» (Патент на изобретение РФ №2456578, МПК G01N 21/27, 2012 г.), включающий экстраполяцию спектрофотометрических измерений от многих чувствительных элементов - индикаторов pH. Сначала посредством индикаторов, контактирующих с раствором и имеющих известную величину pH, строят калибровочную кривую, а затем измеряют pH испытуемого раствора, используя калибровочную кривую.

Недостатком указанного способа является использование многочисленных колориметрических индикаторов pH и измерения pH - отклика колориметром или спектрофотометром, что в условиях оперативного химического контроля качества пара, конденсата пара и питательной воды энергоблока ТЭС и АЭС с протоком проб представляется малопригодным.

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в создании способа определения pH малобуферных предельно разбавленных водных растворов типа конденсата, который обеспечит точное и быстрое определение pH, эффективного по затратам и легкого в использовании.

Технический результат предлагаемого изобретения достигается тем, что способ определения pH малобуферных предельно разбавленных водных растворов типа конденсата включает последовательные операции подготовки проточной пробы путем охлаждения пробы до 10-50°C и понижения давления до атмосферного, кондуктометрического измерения электропроводности (χt) и температуры (t) прямой пробы, пропуск пробы через H-катионитовую колонку, кондуктометрического измерения электропроводности (χtH) и температуры (tH) H-катионированной пробы, приведения измеренных величин электропроводности к температуре 25°C (χ, χH), проверки на достоверность, определения разности значений электропроводностей прямой и H-катионированной пробы (χ- χH) и расчет значения pH решением системы уравнений ионных равновесий водного раствора.

На фиг. 1 приведена схема устройства, реализующего предлагаемый способ определения pH малобуферных предельно разбавленных водных растворов типа конденсата.

На фиг. 2 приведены кривые, отвечающие значениям удельной электропроводности и pH при изменении концентрации водных растворов NaOH (C=1·10-7÷1·10-6 г-моль/л) и HCl (C=1·10-7÷5·10-7 г-моль/л) для различных температур.

Устройство, реализующее предлагаемый способ определения pH малобуферных предельно разбавленных водных растворов типа конденсата, содержит устройство подготовки пробы 1, кран 2, кондуктометр с блоком датчиков 3, установленных перед H-катионитовой колонкой 5 с блоком датчиков 4, установленных после H-катионитовой колонки 5. Блоки 3 и 4 содержат датчики измерения удельной электрической проводимости (электропроводности) и датчики температуры пробы и подключены к обрабатывающему блоку 6.

Способ реализуется следующим образом. Пробу пара, конденсата пара или питательной воды энергоблока с параметрами рабочей среды непрерывным потоком подают на устройство подготовки пробы 1, где охлаждают оборотной водой до 10-50°C и снижают давление до атмосферного. Краном 2 устанавливают расход пробы в пределах паспортных значений используемого кондуктометра, через блоки датчиков 3, 4 которого и H-катионитовую колонку 5, расположенную в потоке пробы между указанными датчиками, непрерывным потоком пропускают охлажденную пробу - предельно разбавленный малобуферный водный раствор. Блоки датчиков 3 и 4 измеряют удельную электрическую проводимость (электропроводность) и температуру пробы до и после H-катионитовой колонки 5, а измеренные значения с заданной дискретностью поступают в обрабатывающий блок 6, где производят обработку сигналов до количественного значения pH контролируемой пробы.

Обработку измеренных значений проводят следующим образом. Приводят к температуре 25°C, как требуют нормы контроля рабочей среды энергетических котлов (Правила технической эксплуатации электрических станций и сетей российской федерации. СО 153-34.20.501-2003. СПО ОРГРЭС. М., 2003), согласно следующим уравнениям:

χ=χt/(1+0,02·(t-25));

χHtH/(1+0,015(t-25)).

Проверяют достоверность приведенных результатов измерений на соответствие максимальному диапазону изменения величины удельной электропроводности (мкСм/см):

0,056<χ<10,

0,056<χH<10.

Находят разность значений: χ-χH и определяют реакцию среды контролируемой пробы:

если χ-χH≥0, то pH≥7 в присутствии подщелачивающего агента или без него:

если χ-χH<0, то pH<7 в присутствии подкисляющего агента.

Таким образом, определяют однозначную зависимость между удельной электропроводностью и величиной pH малобуферного предельно разбавленного водного раствора согласно графикам, приведенным на фиг. 2.

Для чистой воды при температуре 25°C удельная электропроводность связана с концентрацией ионов водорода, определяющих значение pH, следующим выражением:

χ H 2 O = 0,548 C H + ,

где χ H 2 O измерена в мкСм/см, а концентрация ионов

( C H + ) в мкмоль/дм3.

Из кривых, приведенных на фиг. 2, виден характер зависимости χ - pH как для чистой воды, так и для чистой воды при добавлении малых количеств кислоты или щелочи.

Конденсат пара и питательная вода энергетических блоков ТЭС и АЭС является чистой водой, содержащей очень малые количества солей, обычно угольной кислоты или продуктов термолиза органических примесей и (или) подщелачивающего агента, обычно аммиака в форме гидроксида аммония с нормируемой величиной χH менее 0,3 мкСм/см.

Количественное значение величины pH определяется численным решением системы следующих уравнений ионных равновесий такого малобуферного предельно разбавленного водного раствора:

- Уравнения, описывающие диссоциацию слабых электролитов в анализируемой воде:

[ H + ] [ H C O 3 ] = K I [ H 2 C O 3 ] ; ( 1 )

[ H + ] [ C O 3 2 ] = K I I [ H C O 3 ] ; ( 2 )

[ N H 4 + ] [ O H ] = K N H 4 O H [ N H 4 O H ] . ( 3 )

- Уравнение электронейтральности для анализируемой воды:

[ H + ] + [ N a + ] у с л + [ N H 4 + ] = [ O H ] + [ H C O 3 ] + 2 [ C O 3 2 ] + [ C l ] у с л . ( 4 )

- Уравнение электропроводности для анализируемой воды:

- Уравнения, описывающие диссоциацию слабых электролитов в H-фильтрате:

[ H + ] H [ O H ] H = K W ; ( 6 )

- Уравнение электронейтральности для H-фильтрата:

[ H + ] H + [ N a + ] H = [ H C O 3 ] + [ C l ] у с л . ( 8 )

- Уравнение электропроводности для H-фильтрата:

1000 χ = λ H + [ H + ] H + λ N a + [ N a + ] H + λ H C O 3 [ H C O 3 ] H + λ C l [ C l ] у с л . . ( 9 )

- Балансовое уравнение форм состояния углекислоты:

[ H 2 C O 3 ] + [ H C O 3 ] + [ C O 3 2 ] = [ H 2 C O 3 ] H + [ H C O 3 ] H . ( 10 )

В уравнения (1)÷(10) входят следующие величины:

- входные данные - показатели приборов АХК:

χ, χH - соответственно измеряемые удельные электропроводности в анализируемой воде и H-фильтрате, См/см, приведенные к 25°C;

- выходные данные - концентрации ионов в анализируемой воде:

[H+], [ N H 4 + ], [ H C O 3 ], [ C O 3 2 ], [OH-] - концентрации соответствующих ионов в анализируемой воде, моль/дм; [Na+]усл - суммарная концентрация катионов натрия, кальция и магния в анализируемой воде в пересчете на ионы натрия, моль/дм3; [Cl-]усл. - суммарная концентрации анионов сильных кислот (хлоридов, сульфатов и нитратов) в пересчете на хлориды, моль/дм3; [H+]H, [Na+]H, [ H C O 3 ] H , [ C O 3 2 ] H , [OH-], [Cl-]H - концентрации соответствующих ионов в фильтрате H-фильтра, моль/дм3;

- параметры (внутренние характеристики математической модели):

KW, KI, KII, KNH4OH - концентрационные константы ионных равновесий воды, углекислоты по первой и второй ступеням и аммиака; λ H + , λ N a + и т.д. - предельные подвижности (или эквивалентные электропроводности) соответствующих ионов, См·см2/г-экв.

В качестве примера в табл.1 приведены результаты аналитических измерений по схеме фиг. 1 и определения по предложенному способу значений pH предельно разбавленных водных растворов как с дозировкой аммиака (поз. 1-3), так и без дозировки аммиака (поз. 4-7). Использование предложенного способа для питательной воды энергоблоков ТЭС с прямоточными котлами сверхкритического давления (СКД) приведены в табл.2.

Таким образом, предлагаемый способ определения pH малобуферных предельно разбавленных водных растворов типа конденсата, который обеспечивает точное и быстрое определение pH, эффективного по затратам и легкого в использовании.

Таблица 1. Измеренные и расчетные значения контролируемых показателей качества воды типа конденсата
№ проб Измеренные величины Расчетная величина
χ мкСм/см χH мкСм/см pH [NH3] мкг/дм pH
1 8,04 0,19 9,47 1400 9,47
2 5,42 0,90 9,2 700 9,24
3 2,85 0,90 9,0 318 8,90
4 0,28 0,27 7,8 отс 7,87
5 0,27 0,152 7,9 отс 7,93
6 0,164 0,204 6,8 отс 6,77
7 0,142 0,189 6,52 отс 6,58
Таблица 2. Измеренные и расчётные значения контролируемых показателей качества питательной воды прямоточных котлов ТЭС
Измеренные величины Расчетная величина
χ мкСм/см χH мкСм/см pH pH
Конаковская ГРЭС 0,195 0,183 7,64 7,66
0,453 0,212 8,16 8,13
Нижне-Вартовская ГРЭС 0,56 0,085 8,25 8,29
0,59 0,070 8,32 8,32
Пермская ГРЭС 0,28 0,080 7,99 7,97
0,27 0,090 7,99 7,95

Способ определения pH малобуферных предельно разбавленных водных растворов типа конденсата, отличающийся тем, что включает последовательные операции подготовки проточной пробы путем охлаждения пробы до 10-50°C и понижения давления до атмосферного, кондуктометрического измерения электропроводности (χt) и температуры (t) прямой пробы, пропуск пробы через H-катионитовую колонку, кондуктометрического измерения электропроводности (χtH) и температуры (tH) H-катионированной пробы, приведения измеренных величин электропроводности к температуре 25°C (χ, χH), проверки на достоверность, определения разности значений электропроводностей прямой и H-катионированной пробы (χ- χH) и расчет значения pH решением системы уравнений ионных равновесий водного раствора.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к газонефтедобыче и может быть использовано на стадии эксплуатации скважин газовых и газоконденсатных месторождений для определения природы воды, поступающей в продукцию скважин.

Группа изобретений относится к области охраны окружающей среды, в частности к методам и средствам биомониторинга водной среды. Способ включает проведение мониторинга качества воды путем автоматической дистанционной непрерывной регистрации в реальном масштабе времени поведенческих и/или физиологических реакций водных тест-объектов, находящихся в аквариумах, через которые пропускают тестируемую воду стабилизированной температуры, а контроль качества воды проводят по изменениям состояния тест-объектов, при этом осуществляют автоматическое перенаправление тестируемой воды через три и более аквариумов, с находящимися в них водными тест-объектами, при этом подаваемый поток тестируемой воды в каждый момент времени проходит только через один аквариум, а в других - циркуляцию воды осуществляют внутри аквариумов без подачи внешней воды, причем период перенаправления потока тестируемой воды из одного аквариума в другой равен времени, достаточному для оценки поведенческих и/или физиологических реакций водных тест-объектов, смены большей части циркулируемой в аквариуме воды при скорости потока воды, обеспечивающей поддержание в ней стабильной среды для жизнеобеспечения водных тест-объектов, а контроль качества тестируемой воды проводят путем сравнения между собой результатов состояния поведенческих и физиологических реакций водных тест-объектов в моменты времени прохождения протоков тестовой воды в аквариумах.
Изобретение относится к области биологии и предназначено для биомониторинга водоема с использованием генетического состава популяций хирономид. В водоеме осуществляют отбор личинок хирономид IV стадии развития с последующей их фиксацией и приготовлением временных цитологических препаратов политенных хромосом слюнных желез личинок по ацето-орсеиновой методике.

Изобретение относится к экологии, в частности к экспресс-определению фальсификации бутилированных питьевых вод из подземных источников (скважин) и загрязнения питьевой, бутилированной и природной воды.

Изобретение относится к аналитической химии и может быть использовано для определения концентрации азотсодержащих противомикробных препаратов (изиниазида, этамбутола и др.) и антибиотиков (цефалоспоринового ряда - цефазолина, цефатоксима, цефуроксима, цефалексина и др.) в исследуемых жидких средах.

Изобретение относится к определению биологической активности воды. Способ осуществляют путем разделения воды на контрольную и исследуемую части, приготовления сахарного раствора с концентрацией сахара 20%, внесения наиболее распространенных и доступных быстродействующих хлебопекарных дрожжей рода Saccharomyces, определения количества выделившегося углекислого газа и вычисления относительного показателя биологической активности водного раствора из соотношения где Vисслед.

Изобретение может быть использовано в аналитической химии железа, а именно для концентрирования железа (III) из воды и водных растворов и количественного определения железа (III) в концентрате.

Изобретение относится к водной экологии и токсикологии и может быть использовано для оценки токсичности вод Азово-Черноморского бассейна. В способе тест-объекты выдерживают в тестируемых растворах; регистрируют физиологический ответ и о степени токсичности загрязнителя судят по токсикологическим параметрам.

Изобретение относится к медицине и может быть использовано для определения биологической активности питьевой воды. Для этого проводят определение содержания связанной воды и дополнительно определяют общую минерализацию воды по массе сухого остатка и рассчитывают показатель структурированности ПС как отношение содержания связанной воды к общей минерализации в условных единицах.

Изобретение относится к области исследований экологического состояния водоемов. Способ включает определение среднемесячной температуры воды, уровня выпавших осадков и уровня влажности воздуха.

Изобретение относится к определению физико-химических свойств веществ и материалов: относительной плотности, средней числовой молекулярной массы, коксуемости по Конрадсону, энергии активации вязкого течения многокомпонентных углеводородных систем.

Изобретение относится к способам обработки изображений, отображаемых на электронных устройствах. Техническим результатом является обеспечение поддержания заданных цветовых свойств отображаемых изображений вне зависимости от значений их текстурных свойств.

Изобретение относится к способу идентификации живых и мертвых организмов мезозоопланктона в морских пробах, который включает отбор пробы, крашение организмов соответствующими красителями, визуальную оценку интенсивности окраски особей под микроскопом, которую выполняют одновременно с микрофотосъемкой организмов, используя настройки фотокамеры в ручном режиме, сохраняя эти настройки неизменными на протяжении фотосъемки по крайней мере одной пробы, после чего в полученных изображениях, применяя редактор растровой графики, например программный пакет Adobe Photoshop, измеряют средние для каждой особи цветовые и яркостные характеристики и относят особи к классу живых или мертвых, осуществляя дискриминантный анализ измеренных цифровых величин. .

Изобретение относится к способу и системе для анализа свойств флюидов в микрофлюидном устройстве. Флюид вводится под давлением в микроканал, и в ряде мест, расположенных вдоль микроканала, оптически детектируются фазовые состояния флюида.

Изобретение относится к способам определения содержания лигнина Класона. Способ определения лигнина заключается в том, что к лигноцеллюлозному материалу добавляют водно-диоксановый раствор, полученный смешением концентрированной азотной кислоты и 1,4-диоксана в соотношении 1:4 (по объему), реакционную смесь нагревают на кипящей водяной бане в течение 15 минут, затем добавляют 2 М раствор гидроксида натрия, объем реакционной смеси доводят дистиллированной водой и фильтруют, измеряют оптическую плотность фильтрата при 440 нм, и по величине оптической плотности судят о содержании лигнина в целлюлозном полуфабрикате.
Изобретение относится к медицине, в частности к клинической биохимии, и предназначено для определения окислительной модификации белков в пуле веществ средней молекулярной массы в биологической среде при любых патологических состояниях путем биохимического исследования.

Группа изобретений относится к горному делу, в частности к геофизическим исследованиям скважин, и может быть использовано для осмотра скважин при проведении ремонтных работ.

Изобретение относится к контролю формы, которая имеет пористый слой оксида алюминия на своей поверхности с множеством мельчайших углублений. Способ включает этап обеспечения на основании зависимости между первым параметром, который является показателем толщины пористого слоя оксида алюминия, и цветовым параметром, который является показателем цвета света, отраженного от пористого слоя оксида алюминия, первой цветовой информации, которая представляет допуск на первый параметр пористого слоя оксида алюминия, который имеет неровную структуру, которая находится в пределах допуска, этап обеспечения формы, которая является объектом контроля, при этом форма имеет пористый слой оксида алюминия на своей поверхности; этап получения цветового параметра, который является показателем цвета света, отраженного от пористого слоя оксида алюминия формы-объекта контроля, и этап определения пригодности первого параметра формы-объекта контроля на основании полученного цветового параметра и первой цветовой информации.
Изобретение относится к аналитической химии, а именно к фотометрическим способам определения редкоземельных элементов в природных объектах и технических материалах.

Настоящее изобретение относится к сенсорике катионов металлов с использованием фотохромных соединений в жидких средах для мониторинга окружающей среды и биологических объектов.

Изобретение относится к медицине, а именно к лабораторной диагностике, и может быть использовано для неинвазивного определения сахара в крови. Для этого осуществляют подготовку рабочего прибора для определения сахара в крови, в котором используют пробу и реагент, при этом в качестве пробы применяют дозу слюны пациента, а в качестве реагента используют первичный конгломерат монореактива Глюкоза-Ново, где глюкозооксидаза дополнительно содержит мутаротазу. Причем дозу слюны и первичный конгломерат монореактива помещают в кювету для их перемешивания с получением раствора, содержащего окончательный конгломерат монореактива с сахаром в слюне, у которого повышается спектральная чувствительность, достигающая порога 510 нм. Далее кювету устанавливают в рабочий прибор, включают источник светового излучения, в качестве которого используют лазерный диод с диапазоном длин световых волн 490-540 нм, а также фильтр-селектор для формирования необходимого пучка света с длиной волны 510 нм, направляемого на кювету с упомянутым раствором. Осуществляют контроль фотоприемником окраски полученного раствора и его оптической плотности и определяют искомое значение сахара в крови посредством процессора. Изобретение обеспечивает упрощение и повышение надежности определения сахара в крови. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.
Наверх