CN88100507A

CN88100507A - 测定溶液中顺磁离子浓度的装置

Info

Publication number: CN88100507A
Application number: CN198888100507A
Authority: CN
Inventors: 朱里·博瑟维其·克莱特克; 里朱米拉·伊万维纳·斯万瑟娃; 维克特·瑟哥万斯·克赛; 里维·朱里万斯·波雅肯; 娃乐端·米克勃维奇·白若雅克
Original assignee: Institut Khimii Tverdogo Tela I Pererabotki Mineralnogo Syrya Sibirskogo Otdelen
Current assignee: Institut Khimii Tverdogo Tela I Pererabotki Mineralnogo Syrya Sibirskogo Otdelen
Priority date: 1987-02-04
Filing date: 1988-02-03
Publication date: 1988-08-17
Also published as: FI880503A; SU1702284A2; FI880503A0; WO1988005910A1

Abstract

测定溶液中顺磁离子浓度的装置包括壳体(1)，壳体上安装有扭秤(2)，扭秤上检测鼓轮(3)用弹性线(4)与工作机构(5)的悬置点(12)联结；有磁系统(9)，磁系统两极(7、8)间安装工作机构(5)，它安放在被分析溶液中。扭秤(2)的工作机构(5)是两个相同的元件(10)和跨线(11)，跨线刚性地与这些元件联结。工作机构(5)的悬置点(12)布置在垂直面(13)上跨线(11)的中部，垂直面通过磁系统(9)的两极(7、8)间最短连线，并与两极距离相等。

Description

本发明属于用磁的方法对材料进行研究和分析的领域，更确切地说，是测定溶液中顺磁离子浓度的装置。

本发明可以用于电镀业的电解质检测，地质学中矿物、矿石和选矿原料分析，冶金工业中生铁、钢、铜和各种合金的检测，磷酸制造时磷酸中铁的成分检测、机器制造业中铁的成分检测。

大家都知道的一种用于气体或液体分析的装置（SU.A.69437），它包括带有检测鼓轮的扭秤，工作机构通过两根精细的弹性线悬挂在检测鼓轮上，工作机构排列在小筒上，供研究的气体或液体不断地通过小筒。反射镜固定在其中一根弹性线上，它把光线反射到扭秤检测鼓轮的校准标度上。带有工作机构的小筒安装在磁系统的不均强永久磁场中。扭秤的工作机构是一个椭圆截面的轴，带有线圈的框架用铜线固定在工作机构上，当切割磁力线时其中产生感应电流，它与心轴的阻尼扭转振荡相对应，心轴位置变化时产生的感应电流取决于被分析气体或液体的成份。在磁场作用下，除旋转的力以外，心轴还作用有水平力，这个力使工作机构由平衡位置移动一个距离，这个距离与被分析溶液周围介质的磁性成比例。在流动的分析溶液中产生的对流同样会使工作机构移动。工作机构在磁场中的不稳定性，使测定溶液中顺磁离子浓度和溶液磁化率的精度不高。

大家还知道另一种分析含有顺磁离子溶液的装置（1969年穆尔曼斯克书籍出版社，B.K.马克西莫夫《在冶金企业实验室中的磁铁分析法》第27-28页）。该装置包括有检测鼓轮的扭秤，放置在溶液中的工作机构借助弹性吊钩悬挂在鼓轮上。弹性吊钩与检测鼓轮的指示器连接起来。工作机构是一个扁平的矩形六面体，它的磁化率接近于零。矩形六面体的长面中，垂直面布置在磁系统的磁极之间，磁系统是个双马蹄形磁铁。工作机构没入带有顺磁离子的溶液时，工作机构让出两磁极间的空间，产生的力偶使工作机构扭转。由于指示器的扭转工作机构转回起始位置。在这种情况下，指示器偏转的角度与溶液的磁化率和溶液中的顺磁离子浓度相对应。

水平面还有一个力作用于工作机构。这个力使工作机构的平衡位置变动一个距离，其大小取决于被分析溶液的密度。工作机构和磁系统一起要放在盛放被分析溶液的大容量容器中，在容器中产生的对流，同样可以使工作机构在磁场中移动。这将使测定溶液磁化率和溶液中顺磁离子浓度时精度不高。

本发明的基础是，提出创造一种测定溶液中顺磁离子浓度的装置的课题，该装置元件的结构设计要保证提高测定溶液顺磁离子浓度的精度。

提出的课题是这样解决的：测定溶液中顺磁离子浓度的装置中，扭秤和磁系统放在壳体里，扭秤的检测鼓轮通过弹性线在悬置点与工作机构相联系;磁系统两极之间是放置在被分析溶液中的工作机构。按照本发明，扭秤的工作机构是由两个相同的元件及跨线组成。跨线刚性地连结两个元件，工作机构的悬置点布置在垂直面上跨线的中间部分，这个垂直面通过磁系统两极间的最短连线，与两极距离相等，而工作机构的相同元件布置在与这个平面不同的平面上，并与跨线相连结，作跨线的材料的磁化率比溶液的磁化率小。

为了消除被分析溶液中的对流，装置中包括一个盛被分析溶液的辅助瓷盆，在溶液中放置扭秤的工作机构，瓷盆放置在磁系统的两极之间。

为了使工作机构逐渐地浸入盛被分析溶液的瓷盆，瓷盆应该在扭秤工作机构的水平面和垂直面增加移动机构。

瓷盆在扭秤工作机构的水平面和垂直面移动的机构包括导板、底座、槽型座，导板安装在水平导架的体上，底座安装在可以在水平方向发生位移的水平导架上，至少有一个固定在底座上的垂直导架，在槽型座上安置盛被分析溶液的瓷盆，并把它固定在垂直导架上。移动机构还包括蜗轮装置，蜗轮与插座活动地连结在一起。

为了进一步提高测定溶液中顺磁离子浓度的精度，在水平面和垂直面移动机构的导板至少要包括一个附加的垂直导架，它固定在主要垂直导架上方的壳体上，并与主导架共轴。

为了进一步提高测定溶液中顺磁离子浓度的精度，扭秤设置了辅助十字接头。十字接头有垂直布置的轴和水平布置的轴。垂直轴用弹性线联结工作机构的悬置点。在这种情况下，在壳体布置水平轴的水平面上，十字接头刚性地固定在支点上，支点在工作机构转动时与这些轴发生相互作用。

采用本发明可以提高测定溶液中顺磁离子浓度的精度和速度。

下面，借助附图详细叙述本发明的测定溶液中顺磁离子浓度装置及实现它的具体方案。

图1.是本发明装置的透视图;

图2.是根据本发明的扭秤的工作机构和磁系统;

图3.是本发明的带水平面和垂直面移动机构的装置图（纵断面）;

图4.是沿图3中Ⅳ-Ⅳ线的剖视图，表明拆下蜗轮装置的蜗杆时，根据本发明的，在水平面和垂直面移动的机构的导板。

测定溶液中顺磁离子浓度的装置包括壳体1（图1），在它的上部安装扭秤2，扭秤2的检测鼓轮3通过弹性线4与工作机构5相连结，工作机构布置在盛被分析溶液的瓷盆6里。

弹性线4用铂-银合金制成。

磁系统9是永久磁铁，保证磁场强度为2500奥斯特。

磁系统9也可以是电磁铁。

磁系统的两极7、8，其外形是棱柱体。

工作机构5是两个相同的元件-圆柱形轴10和跨线11，跨线在两轴的上部把轴联结起来。

工作机构5的轴10也可以做成多边形。也可以在轴10的中部用跨线11把它们联结起来。

工作机构5的轴10相对工作机构悬置点12（图2）对称地布置，工作机构布置在跨线11的中部。

检测鼓轮3（图1）上安装工作机构5的悬置点12（图2），悬置点在垂直面13上，并与两极等距离。垂直面13通过磁系统9的两极7、8之间的最短连线，并且，工作机构5的轴10与垂直面13不在一个平面上。

工作机构5（图1）-轴10和跨线11，用比被分析溶液磁化率小的材料制成。

工作机构5用抗磁的石英玻璃材料制成，它的磁化率比蒸馏水的磁化率小，石英玻璃适用于分析各种成分的任何水溶液。

工作机构5也可以用氟塑料和其它抗磁材料制造。

盛被分析溶液的瓷盆6（图3）装有相对于工作机构5的水平面和垂直面位移的机构。瓷盆的相对于扭秤工作机构的水平面和垂直面位移机构包括导板15，水平导架16和支柱17。支柱17固定在水平导架16的一端。允许在水平方向移动的底座18布置在水平导架16上。垂直布置的导架19固定在底座18的中部。在导架上允许在垂直方向作复盖槽型座20的移动。在槽型座20上安装着盛被分析溶液的瓷盆6。导板15同时包括蜗轮装置21，它是由蜗杆22传动的，蜗杆22安装在立柱23上。立柱23从支柱17的对面固定在底座18上。手柄25通过轴24连结蜗杆22。蜗杆22与蜗轮26（图3、4）啮合，操纵杆28的一端固定在蜗轮轴27上。它的水平部分布置在另一端，装在槽型座20的切口30上。

导板15包括辅助垂直导架31（图3），它固定在壳体1上并对应地垂直安装在主导架19上面，导架31和19共轴。

扭秤2同时包括十字接头32，十字接头有垂直轴33和水平轴34，垂直轴用弹性线4与工作机构的悬置点12相连。

十字接头22的垂直轴33和水平轴34用无磁性材料制造，例如用硬的钛丝。

同时，壳体1上十字接头32的水平轴34在水平面安装，并固定在支座35上，当工作机构5旋转时，支座35与水平轴34相互作用。

测定溶液中顺磁离子浓度的装置按如下方式工作。

盛被分析溶液的瓷盆6（图1）安装在导板15的槽型座20上（图3），槽型座20安装在底座18上，并通过手柄25沿水平导架16被推向工作机构布置的范围。槽型座20推动手柄25沿水平导架16平移至支柱17。同时，垂直导架19在辅助垂直导架31下面安装并与它共轴。手柄25旋转时，扭矩通过蜗轮装置21传递给蜗杆28，蜗杆围绕蜗轮26的轴27旋转，并沿着垂直导架19提升起与瓷盆6一起的槽型座，然后沿着辅助垂直导架31使工作机构5浸入到被分析溶液中。因此，为了隔断导板15在水平面的位移和及时防止放在盛被分析溶液的瓷盆6里的工作机构5损坏，装有盛被分析溶液的瓷盆的槽型座20处于垂直主导架19和辅助导架31的上部位置。

采用盛分析溶液的瓷盆6可以提高测定分析溶液磁化率的精度。

浸入分析溶液的扭秤2的工作机构5处在磁系统9的两极7、8之间，位于跨线11中部的工作机构5的悬置点布置在垂直面13上，垂直面通过磁系统9的两极7、8之间最短的连线并与两极距离相等，而工作机构5的两个相同的元件-圆柱形轴10布置在与平面13不同的另一个平面上。磁力作用在工作机构5上。当达到如下条件，即工作机构5的磁化率小于顺磁离子溶液的磁化率时，由磁系统9的两极7、8之间的磁力线14定向的力作用于工作机构5，它将工作机构5由磁场范围内推出来。在垂直面13向上的磁场推力与工作机构5和十字接头32的重量平衡，并不影响在磁场中工作机构5的悬置点12的位置。

在水平方向的磁力在水平面把工作机构5从最强磁场的范围内推出来。在这种情况下，两个相同的元件-工作机构5的轴10，布置在与垂直面13不同的另一平面上，垂直面通过磁系统9的两极7、8间最短的连线14，因为与磁系统9的两极7、8之间最短连线不同方向的磁场梯度有相反的符号，这个连线与最大磁场强度的范围恰好重合。所以工作机构5的相同元件轴10上作用有方向相反的推力。

作用在两个相同元件-工作机构5的轴10和水平面上另一方向上的磁场推力形成一个力偶，在力偶产生的扭矩的作用下，工作机构5围绕自己的垂直轴旋转一个角度。磁场力在水平面向减小磁场强度的方向推动工作机构5，它与工作机构5的磁化率和分析溶液磁化率的差值成比例。溶液磁化率与溶液顺磁离子的浓度成比例。工作机构5偏转一个角度。因为工作机构5的磁化率是常数，所以这个角度与溶液的磁化率值成比例，或与溶液的顺磁离子浓度成比例。工作机构5发生偏转时，它的两个相同元件-轴10落在磁场强度小的范围内，由磁场强度大的范围推动轴10的力减小。工作机构5偏转时，弹性线4同时发生扭转，弹性线4又阻止工作机构5的偏转。这两个力相等时，工作机构5静止不动。

工作机构5的两个相同元件-轴10布置在与垂直面13不同的另一平面内，垂直面13通过磁系统9的两极7、8间的最短连线14，这样布置可以使处于磁场中的工作机构5在垂直面13内的悬置点自动调准，或以较小的偏移在它附近自动调准，这个偏移可能是由于工作机构5的轴10的一致性不够理想而产生。工作机构5的这个位置是稳定的，并与分析溶液的密度无关。工作机构5的这种自动调准是由于工作机构5调整以后，推力在不同方向上作用于两个相同的元件-轴10上，并将工作机构5移动到这个位置，在这个位置上，这些力相互平衡。当装置工作时，工作机构5在装置壳体1的振动作用下可能摆动。工作机构5的两个相同元件-轴10轮流地接近磁系统9的两极7、8之间最短连线14的范围，即接近最大磁场强度的范围。在这种情况下，会产生等差的磁场力，这个力会使工作机构5的悬置点12的位置回到初始位置上。因此，壳体1的微小振动不会导致装置工作能力的变化。

然后使扭秤2的检测鼓轮3向工作机构5扭转的相反方向偏转，并扭转弹性线4。在这种情况下，扭转的弹性线4的力的大小超过磁场推力，该推力产生扭矩，工作机构5便恢复到初始位置。

在扭秤2的检测鼓轮3上测得的偏转角，反映溶液顺磁离子未知的浓度，按照扭秤2的检测鼓轮3的偏转角与溶液的磁化率和溶液中顺磁离子的浓度的关系校正图，便可确定溶液的顺磁离子浓度。

当扭秤2的检测鼓轮3直接刻出溶液中顺磁离子浓度的单位刻度时，这个装置的执行方案就是可行的。

工作机构5在垂直面13上的悬置点12的自动调准可以提高溶液磁化率和溶液顺磁离子浓度的测量精度。

以测量溶液中顺磁离子浓度为例。

在下列成份的镀镍电解质中，测定镍的顺磁离子浓度：

化学成份	浓度（克／升）
		NiSO₄·7H₂OMgSO₄·7H₂ONaSO₄·10H₂ONaClH₃BO₃	140～21030～5050～703～520～30

采用扭秤时，其工作机构是用磁化率

μ＝-0.49×10^-6的石英玻璃制成的。电解质中Ni的浓度等于146.8克/升。

用于磁力分析所需要的时间约为2分钟。

这某些情况下，如团在溶液中包含某些顺磁成份，为了测量除已经测定的以外的，所有顺磁成份的化合价，可以预先进行辅助化学反应（还原、氧化）。

这种测定溶液中顺磁离子浓度的装置可以提高测量精度。顺磁离子浓度范围在0.5～0.2克分子/升时，测定溶液中顺磁离子浓度的相对误差小于0.5%。对于生产中进行大批量的连续的磁力分析，该装置可以有效地保证用很短的时间进行这种分析。

Claims

1、一种测定溶液中顺磁离子浓度的装置，包括壳体(1)和磁系统(9)：在壳体(1)上安装扭秤(2)，扭秤上的检测鼓轮(3)通过弹性线(4)与工作机构(5)的悬置点(12)联结；磁系统(9)的两极7、8之间安装工作机构(5)，工作机构(5)安放在被分析溶液中，该装置的特征在于，扭秤(2)的工作机构(5)通过两个相同的元件和跨线(11)实现，跨线刚性地与这两个元件联结。工作机构(5)的悬置点(12)布置在垂直面(13)的跨线(11)中部垂直面(13)通过磁系统(9)的两极(7)、(8)间最短的连线，并与两极距离相等，而工作机构(5)的两个相同元件布置在与垂直面(13)不同的另一平面上，并与跨线(11)一起是用磁化率低于被分析溶液磁化率的材料制造的。

2、按照权利要求1的装置，其特征在于：包括盛被分析溶液的瓷盆（6），在瓷盆中安装扭秤（2）的工作机构（5），它布置在磁系统（9）的两极（7、8）之间。

3、按照权利要求2的装置，其特征在于，盛被分析溶液的瓷盆（6）增加了相对扭秤工作机构的水平面和垂直面位移的机构。

4、按照权利要求3的装置，其特征在于：瓷盆在相对扭秤工作机构的水平面和垂直面里位移的机构包括导板（15）等，导板（15）安装在布置水平导架（16）的壳体（1）上;底座（18）也布置在水平导架（16）上，它可以在水平方向移动，至少应该有一个垂直布置的导架（19）固定在底座（18）上;在槽型座（20）上安放盛被分析溶液的瓷盆（6）和固定垂直导架（19）;该机构还包括蜗轮装置（21），蜗轮装置的蜗轮（26）活动地与槽型座（20）相联结。

5、按照权利要求4的装置，其特征在于：导板（15）至少包括一个辅助垂直导架（31），导架（31）在垂直的主导架（19）上部，固定在壳体（1）上，并与它共轴。

6、按照权利要求4和5的装置，其特征在于：扭秤（2）包括附加的十字接头（32），它有垂直轴（33）和水平轴（34），垂直轴与工作机构（5）的悬置点（12）用弹性线（4）联结;在壳体上，水平轴分布在水平面上，十字接头（32）刚性地安装在支座（35）上，在工作机构（5）偏转时它与这些轴相互作用。