CN206002497U - 一种自动化滴定分析装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种自动化滴定分析装置，包括用于容纳滴定反应溶液的、透光的反应容器，所述反应容器一侧设置有光源，反应容器另一侧设置有光敏电阻传感器，该光敏电阻传感器电连接有电压比较器，一单片机分别与光源、光敏电阻传感器和电压比较器电连接。这种自动化滴定分析装置相比于手动滴定分析，本专利将滴定终点由光敏电阻传感器检测得到代替人的肉眼观察，为实现自动化滴定分析清除了关键障碍，完全可以代替手动滴定分析，人工成本降为零，并且具有现有的三种滴定分析方法的适用性；比于现有的三种滴定分析技术，可以做到即时滴定分析，减少对样品保存的需求，将因样品保存潜在的误差机率降为零。

Description

一种自动化滴定分析装置

技术领域

本实用新型涉及一种检测设备，特别是一种滴定分析装置。

背景技术

在生产及生活过程中，我们需要对许多物质进行定性定量检测，包括但不限于环境检测、在线检测、物质含量检测等。我们常用的检测方法分化学分析、仪器分析、生物分析等。检测分析对于我们进行生产生活及社会管理有着重要的作用。

而化学分析又是这些常用的检测方法最基础的最常用的方法。利用物质的化学反应为基础的分析，称为化学分析。化学分析历史悠久，是分析化学的基础，又称为经典分析。化学分析是绝对定量的，根据样品的量、反应产物的量或所消耗试剂的量及反应的化学计量关系，通过计算得待测组分的量。

在滴定过程中，使用的已知准确的溶液称为标准滴定溶液，被滴定的溶液叫做试样溶液。当标准滴定溶液与被测组成的反应恰好完全时，即为反应的理论终点，称为化学计量点附近发生的、容易观察到的变化来确定。若反应本身无此种变化，就须借助指示剂。指示剂所指示的反应终点称为滴定终点。滴定分析法是基于标准滴定溶液与被测组分之间发生化学反应时，它们的量之间存在一定的化学计量关系，利用标准滴定溶液的浓度和所消耗的体积来计算被测物质含量的一种方法。

目前我们所进行的滴定分析方法有三种。第一种是手动滴定分析，即利用指示剂的突变来确定滴定终点的到达，我们靠人工观察指示剂变色时来停止滴定，并以这一点为滴定终点，利用滴定管滴定液的消耗量通过公式计算出被测物质的含量。第二种是全自动电位滴定分析，是通过测量电极电位变化，来测量离子浓度。首先选用适当的指示电极和参比电极，与被测溶液组成一个工作电池，然后加入滴定剂。在滴定过程中，由于发生化学反应，被测离子的浓度不断发生变化，因而指示电极的电位随之变化。在滴定终点附近，被测离子的浓度发生突变，引起电极电位的突跃，因此根据电极电位的突跃可确定滴定终点，并给出测定结果。第三种是微库仑滴定,由库仑放大器、滴定池和合适的电解系统组成的一种“零平衡”闭环负反馈系统。其偏压数据的采集、裂解炉温度的控制由单片机执行，并以串行通信的方式与计算机相连，从而实现整个系统自动控制。⑴ 硫工作原理当系统处于平衡状态时，滴定池中保持恒定I^3-浓度，当有SO₂进入滴定池时，就与I^3-离子发生反应： I^3-+SO₂+H₂O → SO₃+2H++3I^-电解池中的I^3-浓度降低，测量电极对感受到这一变化，并将变化的信号输入库仑放大器，然后由库仑放大器输出一相应的电流加到电解电极对上。电解阳极电生出被SO₂所消耗的I^3-,直至恢复原来的I^3-离子浓度：3I^-→ I^3-+2e测出电解时所消耗的电量，据法拉第电解定律就可求得样品中总硫的含量。⑵ 氯工作原理当系统处于平衡状态时，滴定池中保持恒定Ag+浓度.样品经裂解后，有机氯转化为氯离子，再由载气带入滴定池同银离子反应：Ag++Cl-→ AgCl滴定池中银离子浓度降低，指示电极对即指示出这一信号的变化，并将这一变化的信号输入库仑放大器，然后由库仑放大器输出一相应的电流加到电解电极对上。电解阳极电生出被Cl^-所消耗的Ag⁺，直至恢复原来的Ag⁺离子浓度,测出电生Ag⁺时所消耗的电量，据法拉第电解定律就可求得样品中总氯的含量。电解池维护:应在阴凉无空气污染处保存，氯电解池一定要严格避光保存；电解池内要时刻保持有一定量的电解液，并使铂片在液面以下；切不可拔动参考电极，并保其参考电极臂应无气泡；电解液要经常配制，保持新鲜；清洗时不要让洗液或丙酮渗入参考侧臂，否则要重新安装整个电解池。

这些检测方式的共同特征都是分别通过指示剂显色突变、电极电位的突跃、电极电位变化来确定滴定终点的，都是检测所涉及的化学反应的终止并得到一个数值即可计出被测物质的含量。

手动滴定分析优点在于适用范围广，是适用检测物质种类最多的滴定分析方法，局限在于样品只能逐个人工滴定，滴定效率低，而且对分析人员技术素养要求高，人工成本高。

全自动电位滴定分析优点在于自动化滴定，局限性在于适用范围窄，只适用于酸碱滴定、氧化还原滴定、络合滴定和沉淀滴定。

微库仑滴定分析优点在于实现了硫及氯的自动化检测，局限性在于适用范围仅用于硫及氯的滴定检测。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种自动化滴定分析装置，以提高滴定分析工作效率，并且具有广的适用性。

为了解决上述技术问题，本实用新型的一种自动化滴定分析装置，包括用于容纳滴定反应溶液的、透光的反应容器，所述反应容器一侧设置有光源，反应容器另一侧设置有光敏电阻传感器，该光敏电阻传感器电连接有电压比较器，一单片机分别与光源、光敏电阻传感器和电压比较器电连接。

所述滴定反应溶液由试样、标准滴定溶液、指示剂和分析试剂组成。

本实用新型的有益效果是：这种自动化滴定分析装置相比于手动滴定分析，本专利将滴定终点由光敏电阻传感器检测得到代替人的肉眼观察，为实现自动化滴定分析清除了关键障碍，完全可以代替手动滴定分析，人工成本降为零，并且具有现有的三种滴定分析方法的适用性；比于现有的三种滴定分析技术，可以做到即时滴定分析，减少对样品保存的需求，将因样品保存潜在的误差机率降为零。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

图1是本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

参照图1，本实用新型的一种自动化滴定分析装置，包括用于容纳滴定反应溶液的、透光的反应容器1，所述反应容器1一侧设置有光源2，反应容器1另一侧设置有光敏电阻传感器3，该光敏电阻传感器3电连接有电压比较器4，一单片机5分别与光源2、光敏电阻传感器3和电压比较器4电连接。所述滴定反应溶液由试样、标准滴定溶液、指示剂和分析试剂组成。这种自动化滴定分析装置相比于手动滴定分析，本专利将滴定终点由光敏电阻传感器检测得到代替人的肉眼观察，为实现自动化滴定分析清除了关键障碍，完全可以代替手动滴定分析，人工成本降为零，并且具有现有的三种滴定分析方法的适用性；比于现有的三种滴定分析技术，可以做到即时滴定分析，减少对样品保存的需求，将因样品保存潜在的误差机率降为零。

本实用新型之所以能将手动滴定分析自动化的最核心关键在于将手动滴定分析确定滴定终点的指示剂突变过程由光敏电阻传感器3对滴定终点前后电平的变化进行检测代替人工观察，第二个自动化关键是所有电动仪器设备均由计算机及电控系统控制，并按内置程序运行。

在滴定分析过程中，试样在加入分析试剂、指标剂的前提下，与标准滴定溶液反应。当标准滴定溶液与试样中的被测组分的反应恰好完全时，即为反应的理论终点。标准滴定溶液与指示剂反应，生成一种具有特殊颜色、容易被肉眼观察的生成物，达到滴定终点时，滴定反应溶液的颜色由另一种颜色突然全部变成该生成物的颜色。每种颜色对紫外光线都具有吸收作用，但吸收能力截然不同。

光源2向滴定反应溶液提供检测光，该光源可被滴定反应溶液吸收，但在滴定终点前后两种不同颜色对检测光的吸收能力不同，从而形成一种明显的变化。利用光敏电阻传感器3对上述明显变化进行检测可得到不同的电流电压信号，然后交给电压比较器对上述电流电压信号进行比较分析，分析结果最终被单片机确认此时为滴定分析过程中的滴定终点。以上，从而实现了滴定终点确定的自动化。此种现象存在每种滴定分析中，由此可见本专利方法能适应每种滴定分析中，应用范围广泛。

光源2、滴定分析溶液、光敏电阻传感器3、电压比较器4均由单片机5内置程序进行控制运行。依据单片机5内置程序可以实现滴定分析结果的计算、储存，为进一步提供检测记录及结果的打印、传输、及其他应用提供可行的基础，从而实现了滴定分析的智能化。

由于实现滴定终点自动化，为整个滴定分析过程扫除了唯一的障碍，最终可以实现样品的即时分析，可免除对样品进行长时间保存及由样品保存产生的检测误差。

光敏电阻传感器3、电压比较器4、单片机5等价格便宜易得，故本专利成本低，便于应用推广。本专利方法中光敏电阻传感器3、电压比较器4、单片机5均可由具有对应功能的设备代替。

以上所述仅为本实用新型的优先实施方式，只要以基本相同手段实现本实用新型目的的技术方案都属于本实用新型的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种自动化滴定分析装置，包括用于容纳滴定反应溶液的、透光的反应容器（1），其特征在于：所述反应容器（1）一侧设置有光源（2），反应容器（1）另一侧设置有光敏电阻传感器（3），该光敏电阻传感器（3）电连接有电压比较器（4），一单片机（5）分别与光源（2）、光敏电阻传感器（3）和电压比较器（4）电连接。

2.根据权利要求1所述的自动化滴定分析装置，其特征在于：所述滴定反应溶液由试样、标准滴定溶液、指示剂和分析试剂组成。