CN1075210A

CN1075210A - 测量滴定液体电阻设计的自动滴定仪

Info

Publication number: CN1075210A
Application number: CN 92113514
Authority: CN
Inventors: 黄庆文; 徐剑光; 南春波; 蒋湘宁
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1992-12-02
Filing date: 1992-12-02
Publication date: 1993-08-11
Anticipated expiration: 2007-12-02
Also published as: CN1029531C

Abstract

本发明采用一种新的测定原理：把滴定液的体积量度直接变成电量测量。用聚四氟乙烯制成体积 30ml或50ml的测量杯，内装两根用贵金属材料制成的平行电极，对一定体积V的滴定液，测量出对应的体电阻R，V与R成反比关系，即V·R＝C(常数)，测量R用恒流脉冲电源，系统置于35±0.05℃的恒温容器中。仪器的其它部分，用作测量等当点的高精度电位计及其复合式pH玻璃电极，控制滴定液流出的电磁阀。滴定液分快、慢两路流出。样品中有测温探头，仪器用单片机控制，测量数据经温度自动修正后用数字显示样品的浓度和pH值。

Description

本发明涉及一种分析化学自动测量仪器－测量滴定液体电阻设计的自动滴定仪。

滴定技术是一般化学分析室、检验部门普遍使用经典测量方法，目前多数仍用人工操作，对于大批量样品滴定既费时费人力又易出差错，自动滴定仪为这一领域的工作提供了很大方便。目前国内外已有多种型号的自动滴定仪，例如上海雷磁仪器厂的自动电位滴定仪系列，美国COLE-PARMER仪器公司自动滴定仪，奥立龙研究有限公司ORiON9600自动滴定仪，法国科梅夫仪器公司TTP2自动滴定仪，瑞士梅特勒（METTLER）公司产品等。自动滴定仪的关键技术是滴定液体积的精确快速测量，采用的原理有以下几种：（1）用步进电机带动的柱塞式结构，（2）电脉冲控制定量气体压出滴定液，（3）控制滴定液恒定流速测量滴出时间。有关的发明专利有（a）测量溶液与外加电极产生的电容（公告号2000149），（b）用天平称量滴定液法（公告号1042989），上述几种专利文献在这方面报导，多数结构复杂制造工艺有一定的难度，仪器造价高，有的则可能因测定精度低难于普及使用。

本发明的目的在于克服现有技术之不足，提供一种结构简单，自动化程度高，操作方便，测量精度高。仪器造价低，能普遍推广使用并大批量生产的仪器。

实现本发明技术方案是：

用溶液的体电阻作为溶液体积或液面高度的精确量度法。假设要测量的溶液有一定的导电性（例如电阻率在10²Ωmm²/m以下）装在形状为规则的柱型容器中，可以认为溶液的体积与柱状容器的高度成正比例，在容器的高度方向置两根平行电极，用恒流脉冲电源从电极测量溶液体积V相应的电阻R，V与R成反比关系，即V·R＝C（常数），如果已知某一标准体积V₀（可以由其他方法如天平精确称量），测得对应的电阻值R₀，求出常数C，对于同一种溶液，不同体积V可由测量相应的电阻R值而得出。

按以上方法设计一台新型的自动滴定仪，其主要结构均见原理示意图，该装置系由贮液瓶（3）、电磁阀（5、10、11）、测量杯（8）、测量电极（7）、样品杯（13）、直流马达（16）等部件组成，现将各部件设计原则及使用方法分述如下：

滴定仪测量杯（8）可以取不同的形状，从加工方便取圆柱体最好，从性能考虑，细长圆柱体电极距离近，制作困难，电阻值小误差大，扁平的测量杯电极制作和电阻值测量都有利，但仪器的微小振动产生液面的波动会增加测量误差，测量杯可由化学性能稳定，不吸附水分的材料制成，如玻璃或聚四氟乙烯。

杯内设置两根平行测量电极（7）和液面控制电极（6），电极（7）形状是圆柱，直径0.5～2mm，直径小难于保证加工均匀和装置平行，而且表面的电流密度大易沾污使测量不稳定，表面积小，测量电阻值大可以减小测量误差，选取圆柱直径大的测量电极，电阻值小误差会增加，但对加工、装配和防止沾污都有好处，电极的材料由导电性良好、化学性稳定的贵金属材料制成，例如铂（Pt）、金（Au）、铱（Ir）或电镀黄金的其他金属。

测量电阻的电源不用直流电，因为直流电对溶液产生电解作用，电极表面也很易沾污，采用频率500～5000Hz的恒流脉冲电源，脉冲电流50～500μA，太弱的电流相应较低的测量电压使测量误差加大，但太大的电流会影响电极的寿命，造成测定不稳定。

测量由单片机控制，长时间通电对电极的寿命不利，一般只取5～10秒钟测量的平均值。因为溶液的电阻值与温度的关系很大，温度增加1℃电阻值约降低2%。为了保证测量精度在0.1%～0.2%，将贮液瓶（3）、电磁阀（5、10、11）、测量杯（8）置于恒温系统（9）内，温度恒定在比室温略高的35～40℃，恒温精度±0.01～0.05℃。

仪器的其余部分：滴定液经电磁阀门V2（10）快通道和V3（11）慢通道流入样品杯（13）。实际应用中，大批量样品多数已知样品的浓度范围。例如预计加入10ml滴定剂，先由单片机控制快速放出9ml，然后关闭快通道，仅由慢通道流入样品杯，这样既节省滴定时间，又保证测量精度。如果事先无法预定滴定剂的数量，便仅由慢通道从零开始将滴定剂流入样品杯。样品液中有直流电机（16）带动的磁搅拌器（15），使样品液快速均匀混合，样品液的PH值由复合式PH玻璃电极（12）测量，在等当点时给出信号关闭慢流通道阀门。溶液的PH值与温度有关。在样品杯中装有温度测量探头（14），数字显示的样品浓度和PH值都是经温度自动修正后的结果。

滴定液从加液口（1）装入贮液瓶（3），体积1升。瓶内装有铂丝控温元件（2），开机后，自动加热，温度可控制在35±0.05℃。当系统达到并保持该温度时，阀门V1开启，滴定液流入测量杯，当液面接触控制电极（6）时，关闭阀门V1。图中排液阀（4）是为更换滴定液而设置的。

该仪器由8031单片机控制，用按键开关输入有关参数，数字显示样品的浓度和PH值，用户还可以输入计算公式，仪器自动给出要求的结果。

本发明测量滴定液体电阻设计的自动滴定仪具有如下特点：

1、本发明抛开现有国内外自动滴定仪的设计原理，用测量溶液体电阻作为溶液体积的精确量度。

2、本发明的自动滴定仪比现有仪器制造工艺、结构更简单，测量精度高、操作方便。便于同计算机联机使用。

3、本发明适用于分析化学领域滴定体积的测量或其他导电溶液的体积，液面高度测量。

4、本发明的自动滴定仪，造价远远低于现有同类仪器，可大批量生产普及使用，现有雷磁仪器厂产品每台售价11800元，国外仪器每台售价10，000～20，000美元，本发明仪器的造价估计3000～4000元，准备售价7000元。

附图说明：

图：测量滴定液体电阻设计的自动滴定仪示意图

图中：1-加液口，2-Pt控温元件，3-贮液瓶，4-排液阀，5-电磁阀V1，6-控制电极，7-测量电极，8-测量杯，9-恒温系统，10-电磁阀V2，11-电磁阀V3，12-复合PH电极元件，13-样品杯，14-温度测量探头，15-磁转子，16-直流马达。

实施例：一种由测量滴定液体电阻设计的自动滴定仪的实施例：

（1）滴定仪的测量杯，用化学性能稳定，不吸收水份的玻璃或聚四氟乙烯制成，聚四氟乙烯易加工，不易破裂，化学性能非常稳定，表面不存水珠，更适合于做测量杯，杯的尺寸有30ml和50ml两种，圆柱直径与高度相等。

（2）测量电极用化学性能稳定，导电良好的铱制成，也可用黄铜镀金电极，电极的直径φ1mm，长30mm，两电极的距离30mm，电极的平行度要求误差±0.03mm。

（3）测量电阻用恒流脉冲电源，电流100μA，脉冲频率1KHz，测量由8301单片机控制，通电10秒钟后取10次测定的平均值。

（4）滴定液恒温在35±0.05℃。

Claims

1、一种由测量滴定液体电阻设计的自动滴定仪，系用恒定脉冲电流测量溶液的体电阻(或电导)作为溶液体积或液面高度的精确量度，该装置包括贮液瓶(3)、电磁阀(5、10、11)、测量杯(8)、测量电极(7)、样品杯(13)、直流马达(16)，其特征在于测量杯(8)沿高度方向设置两根平行电极(7)和液面控制电极(6)，滴定液由贮液瓶(3)通过电磁阀(5)进入测量杯(8)，采用恒流脉冲电源测量溶液体积V相对应的电阻R，利用V·R=C(常数)得到滴定液体积V。所述贮液瓶(3)、电磁阀(5、10、11)和测量杯(8)均置于恒温系统(9)内。

2、根据权利要求1所述的滴定仪，其特征在于所述的测量杯（8）容积为30～50ml，可选用玻璃、硬质塑料制作，但以聚四氟乙烯材料为最佳，杯的外形尺寸，直径和高度近似相等。

3、根据权利要求1所述的滴定仪，其特征在于所述的测量电极（7）直径φ1mm，长度30～50mm，用贵金属材料如铂（Pt）、铱（Ir）或电镀黄金的其他金属，两平行电极距离30±0.03mm。

4、根据权利要求1所述的滴定仪，其特征在于测量溶液体电阻用恒流脉冲电源，频率500～5000Hz，电流50～500μA。

5、根据权利要求1所述的滴定仪，其特征在于测量液置于恒温系统中，温度35～40℃，恒温精度±0.01～0.05℃。