Способ автоматического контроля концентрации газов в жидких и газовых средах

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ т)т> 470738

Сотов Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 28.04.73 (21) 1913229/23-26 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 15.05.75. Бюллетень № 18

Дата опубликования описания 24.09.75 (51) М. Кл. G Оlп 27/48

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 66.012.1 (О 8 8.8) (72) Авторы изобретения

Т. А. Кузьмина, А. И. Куликов и В. Б. Беляков

Научно-производственное объединение «Агроприбор» (71) Заявитель (54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ КОНЦЕНТРАЦИИ

ГАЗОВ В ЖИДКИХ И ГАЗОВЫХ СРЕДАХ

Г

tD

C„=K Ji(t)di it, (t — t,))j. о

Изобретение относится к способам автоматического контроля концентрации газов в жидких и газовых средах и может быть использовано в любых областях науки и производства, в частности химической, нефтехимической, горнорудной, пищевой, угольной и микробиологической отраслях промышленности, а также в медицине, биохимии и физиологии.

Известен способ автоматического контроля концентрации газов в жидких и газовых средах (например кислорода) путем измерения выходного сигнала (предельного диффузионного тока электровосстановления) электрохимической системы.

К недостаткам известного способа относятся невозможность непосредственного контроля концентрации газов, что обусловлено сущностью указанного способа, при реализации которого выходной сигнал электрохимической системы прямо пропорционален активности растворенного газа или его парциальному давлению над анализируемым раствором, а не его концентрации; большая зависимость результатов измерения от температуры анализируемой среды, что требует автоматической или ручной термокомпенсации выходного сигнала электрохимической системы; невозможность контроля других (а не только кислорода) электрохимически активных газов вследствие постоянства потенциала индикаторного электрода.

Для повышения точности и надежности контроля предлагается измерение выходного сигнала электрохимической системы производить по установлению равенства активностей и парциальных давлений газа в анализируемой среде и в электрохимической системе, причем о концентрации газа судят по площади, описываемой функцией вида:

На фиг. 1 показана принципиальная схема автоматического контроля концентрации газов в жидких и газовых средах описываемым способом; на фиг. 2 — осциллограммы изменения активности и парциального давления (Q„H P„) определяемого газа в электрохимической системе и ее выходного сигнала i npu подаче к электрохимической системе напряжения поляризации.

При контакте полимерной мембраны 1 электрохимической системы с анализируемой средой молекулы определяемого газа диффундируют через полимерную мембрану в зону 2 между мембраной 1 и индикаторным электродом 3, заполненную электролитом 4, до тех

30 пор, пока не установится равенство активно470738 стей данного газа (при анализе жидких сред) и его парциальных давлений (при анализе газовых сред) в анализируемой среде и в зоне 2. Электролит служит для электрической связи индикаторного электрода 3 с вспомогательным электродом 5, которые соединены с измерительным блоком 6.

Время 1„„. установления равенства активностей и парциальных давлений определяемого газа характеризуется отрезком а — б осциллограммы Q. Р„= Я. По истечении времени tyh,g выходной сигнал электрохимической системы равен нулю, так как к последней не подается напряжение поляризации. В момент времени to осциллограммы =/® подается напряжение поляризации для каждого конкретного газа. В результате происходит электрохимическая реакция на индикаторном электроде 3 в течение времени измерения

4„, При этом выходной сигнал электрохимической системы сначала резко увеличивается до предельного значения 4р,д (отрезок б"— б" ), а затем по мере уменьшения молекул определяемого газа в зоне 2 (отрезок б — в) также уменьшается (отрезок б" — в ) до некоторого установившегося значения i i, cp ответствующего моменту времени t . После о этого прекращается подача напряжения поляризации и начинается новый цикл измерения (отрезок (в — г) в указанной последовательности.

Концентрация С„ определяемого газа выражается уравнением

Г

ho с„=к ihO}ch —, (t; — h,}), э 0 где К вЂ” коэффициент пропорциональности;

i — выходной сигнал электрохимической системы, изменяющейся в течение времени /из„, Следовательно, площадь части осциллограммы =f(t) ограниченная точками б"— б" — в — б", выражает концентрацию определяемого газа по количеству электричества, затрачиваемого в процессе протекания электрохимической реакции. Поскольку равенство активностей газа и его парциальных давлений в апализируемой среде и электрохимической системе наступает при любой температуре, то указанное количество электричества от этой температуры не зависит и прямо пропорционально концентрации определяемого газа.

Величина напряжения поляризации для каждого конкретного газа регулируется при помощи измерительного блока 6.

Предмет изобретения

1. Способ автоматического контроля концентрации газов в жидких и газовых средах путем измерения выходного сигнала электрохимической системы, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и надежности контроля, измерение выходного сигнала электрохимической системы производят по установлению равенства активностей и парЗ0 циальпых давлений газа в анализируемой среде и в электрохимической системе.

2. Способ по п. 1, отл и ч а ю щи йс я тем, что о концентрации газа судят по площади, описываемой функцией вида

ho

C„.=К It(t)dt — i, (to — to)

ho о

476738

Are Г

Составитель T. Кузьмина

Техред Т. Курилко

Редактор Н. Корчеико

Корректоры: Т. Фисеико и Е. Хмелева

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 2251/6 Изд. № 1450 Тираж 902 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5