Устройство для автоматического электрохимического количественного анализа многокомпонентных растворов

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ р>771529 (61) Дополнительное к авт. свид-ву Р 426179 (51)M. Кл. (22) Заявлено 121078 (21) 2674018/18-25 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

G 01 N 27/26

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

Опубликовано 15.1080.Бюллетень № 38

Дата опубликования описания 151080 (53) УДК 54З.252 (088.8) (72) Авторы изобретения

P Ñ. Литвак, Г.Г. Раннев, Л.П. Ким, М.M. Табачников и Н.A. Данилин.

Среднеазиатский научно-исследовательский и проектный институт цветной металлургии (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОГО

КОЛИЧЕСТВЕННОГО АНАЛИЗА МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ РАСТВОРОВ

Изобретение относится к средствам автоматического электрохимического анализа многокомпонентных растворов гидрометаллургического производства, в частности, производства цинка, сурь-5 мы и т.д., а более конкретно — к средствам анализа при цементационной очистке растворов сернокислого цинка от меди, кадмия и кобальта. Изобретение является усовершенствованием из- 10 вестного устройства, описанного в основном авт.св. Р 426179 (Ц.

Известное устройство для автоматического электрохимического количественного анализа многокомпонентных 35 растворов содержит трехэлектродную термостатированную электролизную ячейку, блок измерения потенциалов рабочего электрода, блок измерения времени присутствия потенциала растворе- 29 ния исследуемых веществ, источник постоянного тока (гальваностат), задатчик времени осаждения, блок управления, пересчетный блок и регистратор результатов измерений, причем . 25 пересчетный блок связан с блоком фиксации потенциалов через сканирующее устройство и блок логики.

Сканирующее устройство последовательно или по заданной программе вы- 30

2„ деляет временные участки присутствия потенциалов растворения исследуемых веществ, а пересчетный блок преобразует эти времена в соответствующие им последовательности импульсов значения концентраций. Схема со сканирующим устройством дает возможность получить по хронопотенциограмме (графику измерений потенциала рабочего электрода во времени) значения концентраций всех компонентов, входящих в раствор и образующих твердый осадок на рабочем электроде.

При количественном определении веществ в растворах известным устройст- вом в многокомпонентных растворах на поверхности рабочего электрода возникает неконтролируемые помехи из-за взаимовлияния веществ с различными электрохимическими потенциалами. ПРИчиной этих помех является образование гальванических пар и твердых растворов на поверхности рабочего электрода. При количественном анализе многокомпонентных растворов известным устройством взаимовлияние

:осаждаемых на рабочем электроде ве цеств не учитывается, что является причиной погрешностей.

771529

1о

Целью дополнительного изобретения является повышение точности измерения за счет учета взаимовлияния определяемых веществ.

Эта цель достигается тем, что в устройство для автоматического электрохимического количественного анализа многокомпонентных растворов по авт.св. М 426179 введены блоки преобразования времени присутствия потенциалов растворения определяемых веществ в цифровой код, умножения на постоянный коэффициент и программное устройство, причем выход сканирующего блока соединен с блоками преобразования времени присутствия потенциалов растворения определяемых веществ в циФровой код, а выходы блоков преобразования через блоки множения на постоянный коэФФициент соедйнены с блоками логики, блок фиксации потенциалов выходом соединен с входом программного устройства, которое выходом соединено с блоками логики и блоками умножения на постоянный коэффициент. Такое включение обеспечивает измерение концентрации нужных веществ с высокой точностью путем введения поправки на взаимовлияние совместно осаждаемых на рабочем электроде элементов с различными электрохимическими потенциалами.

На фиг. 1 показана структурная схема предложенного устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы его ра боты.

Устройство для автоматического электрохимического анализа MH0FQKoMпонентных растворов включает в себя электролизную термостатированную ячейку 1, в которую помещены три электрода: рабочий электрод 2, на котором происходит накопление исследуемых элементов, вспомогательный электрод 3, служащий для создания цепи тока осаждения, и электрод сравнения 4, служащий для измерения потенциалов рабочего электрода. Рабочий и вспомогательный электроды включены в цепь источника постоянного тока — гальваностата 5, а рабочий электрод и электрод сравнения — в цепь блока 6 измерения потенциалов. Гальваностат управляется блоком 7 задачи времени осаждения, блок управления 8 задает временные интервалы осаждения и управляет подключением блока 6 измерения потенциалов; сканирующий блок 9 разделяет временные интервалы присутствия на рабочем электроде потенциалов растворения определяемых веществ, пересчетный блок 10 преобразует временные интервалы в соответствующие последовательности импульсов, регистратор 11 отображает полученные результаты, блок логики 12 управляет пересчетным блоком, блок преобразования 13 преобразует время присутствия ,потенциала растворения каждого из

S0

65.определяемых веществ в соответствующий им цифровой код (последовательность импульсов), блоки 14 умножения на постоянный коэФфициент вводят в последовательность импульсов постоянные коэффициенты, учитывающие взаимовлияние определяемых веществ, программное устройство 15 задает последовательность определения временных интервалов, корректирует величины постоянных коэФФициентов.

На временных диаграммах работы устройства (фиг. 2) изображены графики 16, 17 изменения потенциала и тока соответственно на рабочем электроде, временные интервалы 18-20 растворения соответствующих веществ с поверхности рабочего электрода, пакеты импульсов 21 и импульсный код 22, соответствующие интервалам растворения веществ; пакет импульсов 23, соответствующий временному интерв пу растворения определяемого вещества, импульсный код 24, соответствующий временному интервалу растворения ме- шающих веществ; импульсный код 25; соответствующий концентрации определяемого вещества с учетом взаимовлияния мешающих веществ.

Устройство работает следующим образом. Через рабочий электрод 2, представляющий собой индифферентный индикаторный электрод, и вспомогательный электрод 3 также из индифферентного материала, помещенные в электролизную. ячейку 1, протекает стабилизированный ток осаждения и растворения от гальваностата 5. Реверс тока на гальваностате 5, т.е. переход с режима осаждения на режим растворения, происходит по команде с блока управления 8 через блок 7 задачи времени осаждения. Блок управления представляет собой генератор импульсов необходимой длительности и частоты, а блок задачи времени осаждения — реле времени с установкой необходимого времени осаждения. Потенциал рабочего электрода относительно электрода сравнения в период растворения измеряется блоком 6. Сканирующий блок 9 выделяет участки постоянных потенциалов и фиксирует их начала и концы при помощи старт-стопных импульсов,эти импульсы через блок логики 12, представляющий собой сборку схем конъюкции, поступают в пересчетный блок 10, который преобразует время присутствия постоянного потенциала растворения определяемых элементов в последовательности импульсов. В качестве пересчетного блока используется реверсивный бинарный счетчик. Регистратор 11 отображает последовательно полученные результаты. Время растворения исследуемого элемента при постоянном времени осаждения пропорционально концентрации данного элемента в растворе.

771529

Действительная концентрация цинка, мг/л

20 40 60 80 100

53 75 90,5

60 1 82 99,5

0,5 2,5 0,5

Формула изобретения

60

Одновременно временные интервалы присутствия постоянного потенциала растворения определяемых веществ пре образуются в импульсный код блоками

13, которые представляют собой обычные времякодовые преобразователи, и этот код проходит через блоки 14 умножения на постоянный коэффициент, причем каждая кодовая посылка проходит по своему каналу и в нее вводится соответствующий множитель (коэффициент).

Импульсный код через блок логики

12 вводится в пересчетный блок 10, где происходит коррекция полученных результатов с учетом взаимовлияния определяемых элементов. Ввод импульсного кода производится по команде с программного устройства 15, с которого одновременно предусмотрена возможность корректировки значений множителей. Для Фиксации начал и концов временных интервалов вход программного устройства 15 соединен с выходом сканирующего блока 9.

Работа устройства иллюстрируется временными диаграммами (Фиг. 2). При прохождении тока через рабочий электрод за время осаждения на его поверхности осаждаются из исследуемого раствора три вещества — цинк, кадмий и медь. После окончания периода осаждения направление тока изменяется и накопленное на поверхности рабочего электрода вещество растворяется, при этом потенциал на поверхности будет меняться согласно графику 17. Интервалы 18-20 растворения каждого вещест 35 ва характеризуются присущими ему потенциалами растворения и эти интервалы определяются сканирующим блоком 9.

Затем эти временные интервалы преобразуются в соответствующие им последовательности импульсов 21 и импульсный код 22. На блоке 10 выделяется пакет импульсов 23, соответствующий временному интервалу растворения определяемого вещества, а с блока логики 12 на блок 10 подается импульсный код 24, соответствующий временному интервалу растворения мешающих веществ с учетом их влияния на временной интервал определяемого вещества.

С выхода блока 10 снимается импульсный код 25, соответствующий концентрации определяемого вещества с учетом взаимовлияний мешающих веществ.

Применение системы учета взаимовлияний веществ при электрохимическом анализе позволит значительно увеличить точность, особенно при анализе веществ в многокомпонентных растворах.

Устройство прошло промышленные испытания при внедрении системы контроля и управления процессом меднокадмиевой очистки на Челябинском электролитном цинковом заводе и цинковом заводе Алмалыксного горно-металлургического комбината. Устройство по основному авт.св. Р 426179 использовано при создании серийной измерительной хронопотенциографической системы (ИХС) .

Полученные результаты промышленных испытаний при измерении концентрации цинка в присутствии кадмия представлены в таблице.

Концентрация цинка, измеренная известным устройством по авт.св.Р 426179, мг/л 16 37

Концентрация цинка, измеренная предлагаемым устройством, мг/л 20,2 41

Ошибка определения, Ъ, известным устройством 20 7,5 11,5 6,3 9,5

Ошибка определения, Ъ, предлагаемым устройством 1,0 2,5

Устройство для автоматического электрохимического количественного анализа многокомпонентных растворов по авт.св. Р 426179, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений, в устройство введены блоки преобразования времени присутствия потенциалов растворения определяемых веществ в цифровой код, умножения на постоянный коэффициент и программное устройство, причем вы-, ход сканирующего блока соединен с блоками преобразования времени присутствия потенциалов растворения определяемых веществ в цифровой код, а, выходы преобразователей через блок умножения на постоянный коэффициент соединен с блоками логики, блок фиксации потенциалов по выходу соединен со входом программного устройства, которое по выходу соединено с блоком логики и блоками умножения на постоянный коэффициент.

Источники информации, Принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство

9 442266117799, кл. G 01 М 27/26, 1971 (прототип).

771529

Фн!

&оки

S5 0

Йок9 о блокР

Ыпк

&мя

Рак 1Р

9ок

&и!

ВНИИПИ Заказ 6684/54 Тираж 1019 Подписное

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4