CS248511B1 - Způsob měření stupně konverze hydroxidu sodného nebo draselného v roztoku n- uhličitan při absorbci oxidu uhličitého - Google Patents

Abstract

Způsob měření stupně konverze hydroxidu sodného nebo draselného v roztoku na uhličitan při absorbci oxidu,uhličitého obsaženého v plynu přicházejícím s tímto roztokem pomoci konduktometru spočívající v tom, že měřený roztok hydroxidu z absorpčního zařízení se odvětvuje přes separátor bublin do konduktometrické cely, kde se průtokem mezi dvěma platinovými elektrodami potaženými platinovou černí měří elektrolytická vodivost roztoku a odtud se roztok odvádí přepadem zpět pomocí čerpadla do absorpčního zařízení, přičemž počáteční hodnota koncentrace hydroxidu v roztoku, která je jen přibližně známá a pohybuje se v rozmezí poloviny řádu, se pomocí kalibračního potenciometru nebo jiného ovládacího prvku konduktometru nastaví při každém měření vždy na stejnou výchozí číselnou hodnotu vodivosti a stupen konverze hydroxidu na uhličitan se pak odečte z kalibračního grafu zkonstruovaného jednou pro jakoukoliv diskrétní počáteční koncentraci hydroxidu lišící se maximálně o půl řádu od všech počátečních koncentrací souboru měření, pro které má být kalibrace.

Description

(54) Způsob měření stupně konverze hydroxidu sodného nebo draselného v roztoku n- uhličitan při absorbci oxidu uhličitého

Způsob měření stupně konverze hydroxidu sodného nebo draselného v roztoku na uhličitan při absorbci oxidu,uhličitého obsaženého v plynu přicházejícím s tímto roztokem pomoci konduktometru spočívající v tom, že měřený roztok hydroxidu z absorpčního zařízení se odvětvuje přes separátor bublin do konduktometrické cely, kde se průtokem mezi dvěma platinovými elektrodami potaženými platinovou černí měří elektrolytická vodivost roztoku a odtud se roztok odvádí přepadem zpět pomocí čerpadla do absorpčního zařízení, přičemž počáteční hodnota koncentrace hydroxidu v roztoku, která je jen přibližně známá a pohybuje se v rozmezí poloviny řádu, se pomocí kalibračního potenciometru nebo jiného ovládacího prvku konduktometru nastaví při každém měření vždy na stejnou výchozí číselnou hodnotu vodivosti a stupen konverze hydroxidu na uhličitan se pak odečte z kalibračního grafu zkonstruovaného jednou pro jakoukoliv diskrétní počáteční koncentraci hydroxidu lišící se maximálně o půl řádu od všech počátečních koncentrací souboru měření, pro které má být kalibrace.

248 511 (51) Int. CIA

G 01' K 27/26

- 1 248 511

Vynález se týká způsobu měřeni stupně konverze hydroxidu sodného nebo draselného v roztoku na uhličitan při absorpci oxidu uhličitého.

Dosavadní způsoby zjišťování stupně přeměny alkalických hydroxidů v roztoku na uhličitany při pohlcování oxidu uhličitého jsou jak kontinuální, tak i diskontinuální. V prvním případě se používá postupů klasické odmerné analýzy nebo instrumentální ana lýzy. V druhém případě téměř výlučně postupů instrumentální analýzy. Ty jsou většinou založeny na principu měření změn elektrolytické vodivosti původního roztoku, k nimž dochází v důsledku chemické reakce.

Nevýhodou diskontinuálního postupu, který je spojen s odběrem vzorků, je značná pracnost; u vodivostních metod, což platí i pro kontinuální postupy, je potřeba používat kalibrace pomocí roztoků o známé koncentraci určovaných komponent.

Způsob měřeni stupně konverze hydroxidu sodného nebo draselného v roztoku na uhličitan při absorpci oxidu uhličitého podle vynálezu, založený na konduktometrii, odstraňuje uvedené nevýhody dosavadního stavu techniky. Je jednoduchý a spolehlivý, nevyžaduje kalibraci pomocí roztoků o známé koncentraci stanovovaných látek a zejména poskytuje úplnou informaci o celém průběhu reakce, která je snadno převoditelná do strojové formy prezentace výsledků.

Podstatou vynálezu je způsob měřeni stupně konverze hydroxidu sodného nebo draselného v roztoku na uhličitan při absorpci oxidu uhličitého obsaženého v plynu přicházejícím do kontaktu s tímto roztokem pomocí konduktometru spočívající v tom, že měřený roztok hydroxidu z absorpčního zařízení se odvětvuje přes gepiflfcátor bublin do konduktometrické cely, kde se průtokem mezi dvěma platinovými elektrodami potaženými platinovou černí měří

- 2 248 511 elektrolytická vodivost roztoku a odtud se roztok odvádí přepadem zpět pomocí čerpadla do absorpčního zařízení, přičemž počáteční hodnota koncentrace hydroxidu v roztoku, která je Jen přiblížili známa a pohybuje se v rozmezí poloviny řádu se pomocí kalibračního potenciometru nebo jiného ovládacího prvku konduktometru nastaví při každém měření vždy na stejnou výchozí číselnou hodnotu vodivosti a stupen konverze hydroxidu na uhličitan se pak odečte z Kalibračního grafu zkonstruovaného jednou pro jakoukoli diskrétní počáteční koncentraci hydroxidu lišící se maximálně o půl řádu od všech počátečních koncentrací souboru měření, pro které má být kalibrace. Po odečtení poslední měřené hodnoty se roztok hydroxidu dále sytí oxidem uhličitým konstantní rychlostí při současném zaznamenávání časového průběhu signálu konduktometru a zlom na zaznamenávané křivce vodivosti, odpovídající 100 % konverzi se potom spojí pomocí přímky s počátečním čtením konduktometru, které odpovídá 0 % konverze a celý tento interval se potom lineárně interpoluje, čímž je kalibrace určena bez kalibračních standardů.

Vynález je blíže vysvětlen následujícím příkladem, zabraňujícím uspořádání aparatury, teoretické odvození vztahů a reálný záznam z detektoru:

Příklad

Na obr. 1 je vyobrazena aparatura, kde je část analyzované kapaliny přiváděna samospádem z reaktoru trubicí 1 pres brzdicí člen (kohout, tlačka) 2 do odlučovače bublinek J a dále přes dvoj čestný kohout 4 do vodivostní nádobky odtud je přepadající kapalina přetlačována čerpadlem 6 zpět do reaktoru odváděči trubicí 2· Eři spuštěném čerpadle 6 je třeba zvolit vertikální polohu nádobky a škrcení tlačkou 2 tak, aby průtok vodivostní celou byl adekvátní přípustnému zpoždění odezvy analyzátoru (v našem případě byl průtok přibližně JOO ml/min a zpoždění <5 sec). Vstup zapisovače 8 je připojen na konektorový výstup konduktometru 2 a rozsah zapisovače je 0,5 mV, při posunu nuly o několik rozsahů. Po spuštění průtoku analyzované kapaliny analyzátorem před začátkem sycení louhu kysličníkem uhličitým v reaktoru se na konduktometru zvolí vhodný rozsah vodivosti, příslušný použité vstupní koncentraci hydroxidu sodného a knoflíkem kalibrace” se nastaví ručkový indikátor na maximální hodnotu stupnice vodivosti. Potom se přepínačem nuly na zapisovači na- 3 248 staví počáteční poloha písátka na horní okraj rozsahu a přístroj je připraven k měření. Po skončeném pokusu se analyzátor propláchne vodou, zředěnou kyselinou chlorovodíkovou (1 %) a opět vodou za pomoci vypouštěcího kohoutu 4.

Měření koncentrace kysličníku uhličitého v kapalné fázi je založeno na lineárním průběhu vodivosti roztoku louhu při sycení kysličníkem uhličitým a na předpokladu lineární koncentrační závislosti vodivosti roztoků hydroxidu sodného zreagovaných do různého stupně s C0₂ v určitém konc. oboru. Uvedené předpoklady lze vyjádřit rovnicemi:

		= X	k-^Np	(1)
pro	oblast	reakce	NaOH —	-> Na2C0^
a	k2(Hx)	= X	k^CNj)		(2)
pro	ob last	reakce	Na2C0^ -	-> NaHCO, 2

kde k^ je specifická vodivost roztoku o určité koncentraci NaOH a Na~CO, o celkové normalitě N a N-, je normalita jiného roztod 3 XX ku o stejném poměru koncentrací NaOH a Na~CO, a k„ je specificd 5 d ká vodivost roztoku o určité koncentraci NaHCO, a Na_oC0-, rozto5 d y ku o celkové normalitě N . Potom lze kalibrační přímku, sestroΛ jenou pro normalitu vstupního louhu N^, použít pro každou počáteční koncentraci NaOH N , pokud změnou rozsahu konduktometru se nastaví vždy stejná výchozí hodnota indikátoru konduktometru. Univerzální lineární kalibrace však platí pouze za předpokladu analogického stechiometrického průběhu reakcí, tzn. počáteční bod kalibrační přímky je roztok čistého NaOH libovolné normality Ν_χ a koncový bod kalibrační přímky je identický roztok, ve kterém byl veškerý původní NaOH převeden na Na₂C0^ beze změny normality N . Pokud při měření obsahuje vstupní louh zanedbatelné množství Na^CO^, platí pro průběh reakce kalibrační přímka. Jestliže však obsah karbonátu dosáhne významnější hodnoty, nelze použít kalibrační přímku a je třeba provést vlastní kalibraci, což prakticky znamená, nalezení hodnoty pro koncový bod (samotný Na^CO^)· Tuto hodnotu lze snadno zjistit i v průběhu měřeného pokusu tak, že po skončeném měření se nechá konstantní rychlostí sytit dále roztok oxidem uhličitým, až se vysytí veškerý zbylý louh, což se projeví zlomem na vodivostní

248 511 přímce. Tento bod spolu s počátečním bodem na začátku měření určuje kalibrační přímku v jednotkách 0 až 100 % vysyceni počátečního louhu oxidem uhličitým.

Na obr. 2 je reálný záznam signálu konduktometrického monitoru při sledování průběhu absorpce oxidu uhličitého v roztoku louhu v probublávaném reaktoru při dvou vstupních koncentracích louhu. Ze strmosti těchto reálných křivek lze také odhadnout, jak velká vzniká chyba odebíráním vzorků k diskontinuálni analýze. Obr. 3 potom dokumentuje oprávněnost použitých aproximací pro koncentrační rozmezí 0,2 až 0,9 N NaOH při různých experimentálních podmínkách absorpce. Současně však ukazuje, že tento princip detekce je využitelný pouze pro prvou fázi reakce, neboň přechod karbonátu na bikařbonát je provázen malou, analyticky nepoužitelnou, změnou vodivosti. Rozptyl bodů kolem kalibrační přímky nelze ztotožňovat s chybou monitoru, protože přesnost měření stadia reakce odebíráním vzorků k titračnímu stanovení je pravděpodobně menší než přesnost konduktometrické detekce. .

Tuto metodu univerzální lineární kalibrace, nezávislé na absolutní hodnotě koncentrace, kdy kalibraci určujeme pouze směrnicí přímky, lze použít i pro měření diferencí nasycení v jednotlivých odběrových místech aparatury.

Claims (2)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   248 511

   1. Způsob měření stupně konverze hydroxidu sodného nebo draselného v roztoku na uhličitan při absorpci oxidu uhličitého obsaženého v plynu přicházejícím do kontaktu s tímto roztokem pomocí konduktometru,vyznačený tím, že měřený roztok hydroxidu z absorpčního zařízení se odvětvuje přes separátor bublin do konduktometrické cely, kde se průtokem mezi dvěma platinovými elektrodami potaženými platinovou černí měří elektrolytická vodivost roztoku a odtud se roztok odvádí přepadem zpět pomocí čerpadla do absorpčního zářízení, přičemž počáteční hodnota koncentrace hydroxidu v roztoku, která je jen přibližně známa a pohybuje se v rozmezí poloviny řádu,se pomocí kalibračního potenciometru nebo jiného ovládacího pivku konduktometru nastaví při každém měření vždy na stejnou výchozí Číselnou hodnotu vodivosti a stupeň konverze hydroxidu na uhličitan se pak odečte z kalibračního grafu zkonstruovaného jednou pro jakoukoli diskrétní počáteční koncentraci hydroxidu lišící se maximálně o půl řádu od všech počátečních koncentrací souboru měření, pro které má být kalibrace.
2. 2. Způsob podle bodu 1_} vyznačený tím, že po odečtení poslední měřené hodnoty se roztok hydroxidu dále sytí oxidem uhličitým konstantní rychlostí při současném zaznamenávání časového průběhu signálu konduktometru a zlom na zaznamenávané křiv ce vodivosti, odpovídající 100 % konverzi se potom spojí pomocí přímky s počátečním čtením konduktometru, které odpovídá 0 % konverze a celý tento interval se potom lineárně interpoluje, čímž je kalibrace určena i bez kalibračních standardů.