SU1096557A1 - Устройство дл электрохимических измерений - Google Patents

Abstract

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЙ, содержащее корпус с раствором электролита, вспомогательным и измерительным электродами, усилитель, входы которого соединены с электродами, газопроницаемую мембрану, установленную между измерительным электродом и перфорированной подложкой, расположенной в контакте с исследуемой жидкостью, помещенной в емкость, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности измерений параметров электрохим1-1чески активных газов и улучшени  динамических характеристик, оно снабжено генератором переменного напр жени  с подключенными к нему соленоидом и гибкой пластиной, снабженной посто нным магнитом, наход щимс  с в поле соленоида, которые установлены в емкости с исследуемо11 жидкостью , при этом емкость снабжена консольными ребрами с установленной на них подложкой, выполненными с возможностью удалени  газа через радиальные каналы, образованные ребрами , причем поверхность подложi ки, не совпадающа  с проекцией на нее измерительного электрода, выпол (Л С нена армированной. 2. Устройство по П.1, отличающеес  тем, что, с целью компенсации температурной зависимости коэффициента диффузии аза, введены датчик температуры, соединенный с входом функционального ср преобразовател , выход которого сое05 динен с первым входом блока делени , СЛ ел второй вход которого св зан с выходом усилител  , а выход блока делени   вл етс  выходом всего устройства. J

Description

Изобретение относитс  к измерительной технике, предназначено дл  .измерени  параметров электрохимически активного газа, растворенного в жидкостиэ и может быть использовано в различных отрасл х химической промьшшенности, биологии и медицине .

Известно устройство дл  определени  концентрации кислорода, содержа щее корпус с раствором электролитаj погрз женные в него измерительный и вспомогательный электроды, две газопроницаемые мембраны, при этом перва  мембрана прилегает к измерительному электроду таким образом, что между кх. поверхност ми образуетс тонкий елой раствора электролита, а втора  обращена к анализируемой жидкости и расположена на внешней поверхности первой мембраны tl3Недостатками этого устройства  вл ютс  отсутствие средств фикса ции неподвижного сло  анализируемой жидкости на внешней поверхности второй газопроницаемой мембраны а также средств, исключающих вли ние радиальных составл ющих потока электрохимически активного газа, например кислорода, направленного КЗ анализируемой жидкости к поверхности измерительного электрода,,. Кроме того, газопроницаемые.мембраны имеют большое диффузионное сопротивление лимитирующие процесс массопереноса -кислорода из анализируемой шедкости к поверхности измерительног электрода,

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому  вл етс  устройство дл  электрохимических измерений, дл  определени  удельного потока и концентрации кислорода, растворенного в жидкости, и диффузионной проводимости этой жидкости, содержащее корпус с раствором электролита , вспомогательным и измерительным электродами, ycилитeль входы .которого соединены с электродами, газопроницаемзпо мембрану, установленную между из fepитeльным электродом и перфорированной подложкой, расположенной в- контакте с исследуемой жидкостью, помещенной в емкость.

Принцип работы устройства основан на регистрации тока во внешней цепи измерительного электрода, возникающего в результате электрохимического восстановлени  кислорода,

диффундирующего из анализируемой жидкости через подложку и газопроницаемую мембрану С23.

К недостаткам известного устройства относитс  отсутствие средства креплени  подложки, исключающего вли ние радиалькых составл ющих потока кислорода, направленного из анализируемой жидкости к поверхности

измерительного электрода, на результат измерений, и средства стабилизацд1и толищны гидродинамического сло  расположенного на внешней поверхности подг;ожки. .Кроме того, в устройстве отсутстБуют средства, исключающие вли ние температурной зависимости козйкургаиента диффузии кислорода , растворенного в жидкости, на результат изкерени  концентрации кислорода„

Цепью изобретени   вл етс  повышение точности измерений параметров влектрохимическк активных газов и улучшение динамических характеристик устройства.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что устройство, содержащее корпус с раствором электролита, вспомогательньЕ н измерительным электродами , усилитель, входы которого соединены с электродами, газопроницаемую мембрану,, установленную между измерительнь электродом и перфорированной подложжой, расположенной в контакте с. исследуемой жидкостью, помещенной Б емкость, дополнительно снабжено генератором переменного напр жени  с. подключенным к нему соленоидом и гибкой пластиной, снабженной

в поле соленоида, которые установлены э емкости с исследуемой жидкостью при этом вмкость снабжена консольными ребрами с установленной на них подложкой, выполненными с возможностью .удалени  газа через радиальные каналы, образованные ребрами, причем поверхпость подложки, не совпадающа  с проекххией на нее измерительного электрода, вьшолнена армированной .

Кроме того, в устройство введены, датчик температуры, соединенный с входом функционального преобразовател  выход которого соединен с первым входом блока делени , второй вход которого св зан с выходом усилител , а выход блока делени   вл етс  выходом всего устройства, что

позвол ет компенсировать температурную зависимость коэффициента диффузии газа.

На фиг.1 представлено предлагаемое устройство, продольный разрезi на фиг,2 - разрез А-А на фиг.Т.

Устройство содержит измерительный 1 и вспомогательный 2 электроды погруженные в корпус 3 с раствором 4 электролита, газопроницаемую мембрану 5, закрепленную на торцовой части корпуса 3, тонкий слой 6 раствора 4 электролита между газопроницаемой мембраной 5 и измерительным электродом 1,. усилитель 7 и подложку 8 со сквозными отверсти ми 9, расположенную на внешней поверхности мембраны 5. Устройство снабжено соединенной с корпусом 3 емкостью 10, генератором 11 переменного напр жени , подключенным к нему соленоидом 12 закрепленным в боковой стенке емкости 10, и гибкой пластиной 13 с посто нным магнитом 14, наход щимс  в поле соленоида 12. В верхней части емкости 10 на его внутренней поверхности размещены закрепленные консольно ребра 15 дл  опоры подложки 8, котора  выполнена армированной по периферии таким образом, что ее центральна  неармированна  часть 16 соосно с корпусом З.и емкостью 10, причем проекции неармированной части 16 подложки 8 и рабочей поверхности измерительного электрода 1 в осевом направлении совпадают. Дл  стабилизации толщины гидродинамического сло  анализируемой жидкости 17, расположенного на внешней поверхности неармированной части 16 подложки 8, и дл  удалени  пузырьков воздуха из анализируемой жидкости 17 через радиальные каналы 18, образованные ребрами 15, гибка  пластина 13 консольно закреплена в дне емкости 10 таким образом, что ее свободный конец расположен вблизи неармированной части 16 подложки 8. Кроме того, при работе устройства в режиме измерени  концентрации кислорода , растворенного в анализируемой жидкости 17, оно дополнительно снабжено соединенными между собой датчиком 19 температуры и функциональньм преобразователем 20, а также блоком 21 делени , входы которого соединены с выходами усилител  7 и функционального преобразовател  20. Выходной сигнал последнегоопредел етс  зависимостью

Uz1.D(T) , (Я

5 где U- величина выходного сигнала

функционального преобразовател  20;

V. коэффициент пропорциональности В(т) - температурна  зависимость

коэффициента диффузии кисло . рода, растворенного в анализируемой ЖИДКОСТИ 17 Т - температура анализируе5 мой жидкости 17.

Устройство работает следующим образом.

Измерительный электрод 1 пол ризуют относительно вспомогательного 0 электрода 2 напр жением, достаточным дл  восстановлени  (окислени ) электрохимически активного газа, например, кислорода.

Кислород из анализируемой жид5 кости }7 Под действием градиента активности диффундирует через ее неподвижньм слой, зафиксированньш в сквозных отверсти х 9 подложки 8, газопроницаемую мембрану 5 и 0 тонкий слой 6 раствора 4 электролита к поверхности измерительного электрода 1, где происходит его электрохимическое восстановление. Это приводит к возникновению тока 5 во внешней цепи измерительного ,электрода 1, величина которого определ етс  уравнением

3 kipO,

(2

где 1 - коэффициент пропорциональ-НОСТИ ,

р02 - парциальное давление кислорода в глубине анализируемой жидкости 17,

R гРдз диффузионные сопротивлени  массопереносу кислорода, сосредоточенные в тонком слое 6 раствора 4 электролита и газопроницаемой мембране 5 соответственно.

(

диффузионное сопротивление массопереносу кислорода,, сосредоточенное в неподвижном слое анализируемой жидКОСТИ 17, зафиксированном в сквозных отверсти х 9 одложки 8 толщина подложки 8; коэффициенты растворимости и диффузии кислорода в анализируемой жидкости 17 соот ветственно) коэффициент пористости подложки В, сопротивление массопереносу кислорода, сосредоточенное с внешней стороны подложки Дл  исключени  вли ни  радиальных составл ющих потока кислорода подлож ку 8 выполн ют армированной по периф рии и закрепл ют на консольных реб .рах 15 таким образом, что ее центральна  неармированна  часть соос;на с корпусом 3 и емкостью 10, а проекции неармированной части 16 подложки 8 и рабочей поверхности измерительного электрода 1 в осевом направлении совпадают. В этом случа вли ние радиальных составл ющих потока кислорода, направленного из анализируемой жидкости 17 к поверхности измерительного электрода 1  а результат измерений исключаетс , а диффузионное сопротивление неподв него сло  анализируемой жидкости 17 зафиксированного в сквозных отверсти х 9 подложки 8, возрастает по сравнению с суммой сопротивлений, сосредоточенных в газопроницаемой мембране 5 и слое 6 раствора 4 элек ролита. Это приводит к повышению точности измерений, поскольку при у пичении отношени  f A3/{V A2 «c,x)повышаетс  линейность зависимостей стационарного тока от удельн го потока, концентрации кислорода, растворенного в анализируемой жидко ти 17, и дис|)фузионной проводимости последней (2), При этом также улуч шаютс  динамические характеристики устройства, так как уменьшаетс  эффективна  длина диффузии кислород из анализируемой жидкости 17 к поверхности измерительного электрода 1. Дл  обеспечени  стабилизации тол щины гидродинамического сло  анализи руемой жидкости 17 в боковой стенке емкости 10 закреплен соленоид 11, подключенньй к генератору 12 перемен ного напр жени , а в нижней части пластина 13 с посемкости - гибка  14, расположенным в то нным магнитом поле соленоида 11. Переменное напр жение от генератора 12 подводитс  к соленоиду 11. Возникающее при этом электромагнитное поле соленоида 11 воздействует на посто нный магнит 14, который вместе с гибкой пластиной 13 совершает колебательные движени  стабилизируютцие толщину гидродинамического сло , расположенного на внешней поверхности подложки 8. Кроме того, колебательные движени  пластины 13 способствуют удалению пузырьков воздуха КЗ анализируемой жидкости 17 через радиальные каналы 18, образованные ребрами 15, которые служат опорой подложки 8 и расположены в верхней части емкости 10 на его внутренней поверхности. Дл  повышени  точности измерений концентрации кислорода исключают вли ние температурной зависимости коэффициента диффузии кислорода на результат измерений. Дл  этого выхо ды усилител  7 и функционального преобразовател  20, соединенного с датчиком 19 температуры, подключают к входам блока 21 делени , выход которого  вл етс  выходом всего - устройства. Основные технические характеристики предлагаемого устройства и базового обтзекта в качестве которого рассматриваетс  анализатор фирмы Еллоу спринг инструм, США (модель С-5521-00), предназначенный дл  определени  концентрации кислорода, растворенного в воде, представлены в таблице, Пределы измерени : концентрации кислорода мг/л 0-20 удельного потока кислорода , моль/ () ачоЭ0-5 Не определ ет

Claims (2)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЙ, содержащее корпус с раствором электролита, вспомогательным и измерительным электродами, усилитель, входы которого соединены с электродами, газопроницаемую мембрану, установленную между измерительным электродом и перфорированной подложкой, расположенной в контакте с исследуемой жидкостью, помещенной в емкость, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измере ний параметров электрохимически активных газов и улучшения динамических характеристик, оно снабжено генератором переменного напряжения с подключенными к нему соленоидом и гибкой пластиной, снабженной постоянным магнитом, находящимся с в поле соленоида, которые установлены в емкости с исследуемой жидкостью, при этом емкость снабжена консольными ребрами с установленной на них подложкой, выполненными с возможностью удаления газа через радиальные каналы, образованные ребрами, причем поверхность подложки, не совпадающая с проекцией на нее измерительного электрода, выполнена армированной.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что, с целью компенсации температурной зависимости коэффициента диффузии ^аза, введены датчик температуры, соединенный с входом функционального преобразователя, выход которого соединен с первым входом блока деления, второй вход которого связан с выходом усилителя , а выход блока деления является выходом всего устройства.

SU „„1096557

1 1096