PL68058B1 - - Google Patents

Description

Pierwszenstwo: Opublikowano: 30.UI.1974 , 68058 KI. 421,4/16 MKP GOln 27/26 czytelnia! Urajck) Patentom"" 1 1 hliklll InW"'' " ' 1 Wspóltwórcy wynalazku: Maurycy Kalfus, Barbara Czarny Wlasciciel patentu: Zaklady Chemiczne „Oswiecim", Oswiecim (Polska) Uklad do ciaglego pomiaru potencjometrycznego stezen jednego lub kilku skladników mieszaniny gazów Przedmiotem wynalazku jest uklad do ciaglego po¬ miaru potencjometrycznego jednego lub kilku skladni¬ ków mieszaniny gazów, posiadajacy jedna lub kilka me¬ talowych elektrod czujnikowych. Uklad wedlug wyna¬ lazku moze miec zastosowanie do ciaglego pomiaru kil¬ ku skladników gazu równoczesnie.Do ciaglego pomiaru stezenia jednego skladnika mie¬ szaniny gazów stosowane sa znane uklady, oparte o po¬ miar absorpcji swiatla w podczerwieni, o pomiar prze¬ wodnictwa cieplnego mieszaniny gazów, ,o pomiar prze¬ wodnictwa elektrycznego roztworu absorbujacego dany skladnik mieszaniny gazów, oraz o pomiar potencjalu elektrody zanurzonej w roztworze elektrolitu absorbu¬ jacego dany gaz. Z wyjatkiem absorpcji swiatla w pod¬ czerwieni, o dlugosci fali odpowiadajacej danemu sklad¬ nikowi mieszaniny gazów, znane uklady nie sa selek¬ tywne, a wiec moga byc stosowane tylko wtedy, gdy pozostale skladniki mieszaniny gazów albo wystepuja w praktycznie stalych stezeniach, albo nie wplywaja na mierzona wielkosc.Uklady oparte o absorpcje swiatla w podczerwieni sa selektywne, lecz ze wzgledów konstrukcyjnych wyma¬ gaja usuniecia z badanej mieszaniny niektórych sklad¬ ników. Na przyklad, w mieszaninie zawierajacej chloro¬ wodór i acetylen, pomiar stezenia acetylenu jest mozli¬ wy tylko po usunieciu chlorowodoru. Nie sa jednak znane sposoby usuwania chlorowodoru bez zmiany za¬ wartosci acetylenu w mieszaninie.Do pomiaru stezen kilku skladników w tej samej próbce mieszaniny gazów, stosowane sa znane chroma¬ lo 13 20 25 tografy gazowe, lecz zasada ich dzialania wymaga okre¬ sowego wprowadzania próbki gazu, a wiec uniemozli¬ wia analize ciagla.Znane uklady do potencjometrycznej analizy miesza¬ niny gazów sa przydatne do oznaczania stezenia tylko jednego skladnika tej mieszaniny i to pod warunkiem, ze pozostale jej skladniki nie reaguja z roztworem elek¬ trolitu, w którym jest zanurzona elektroda czujnikowa, gdyz elektrody czujnikowe metalowe lub inne, stosowa¬ ne w znanych ukladach, nie sa selektywne. W wypadku, gdy oprócz mierzonego skladnika mieszaniny gazów, in¬ ny jej skladnik reaguje z elektroda czujnikowa za po¬ srednictwem roztworu elektrolitu, w którym jest ona zanurzona, niezbedne jest wstepne oczyszczanie miesza¬ niny od tego skladnika, co nie moze byc dokonane bez strat badanego skladnika, a wiec bez dodatkowego ble¬ du analizy. Tak na przyklad, w znanym ukladzie przed¬ stawionym w opisach patentowych CSRS nrnr 120201 i 120203 stosowane sa elektrody czujnikowe wykonane z platyny, srebra, zlota lub cyny, zwilzone roztworem elektrolitu, z którym reaguje badany skladnik mieszani¬ ny gazów, jak chlor molekularny, chlorowodór i dwu¬ tlenek azotu.Elektroda czujnikowa w danym ukladzie nie dziala jednak selektywnie a reaguje tylko na zmiany pH roz¬ tworu elektrolitu, niezaleznie od rodzaju pochlanianego przez roztwór elektrolitu skladnika mieszaniny gazów.Z tego powodu uklad ten moze byc stosowany do po¬ miaru tylko jednego z wymienionych skladników, pod 680583 warunkiem nieobecnosci w mieszaninie gazów pozosta¬ lych lub podobnie reagujacych.Znane uklady nie sa przydatne do automatycznego i ciaglego pomiaru kilku skladników mieszaniny gazów równoczesnie, a w wielu przypadkach nie sa przydatne 5 do takiego pomiaru nawet jednego skladnika, gdyz unie¬ mozliwiaja to pozostale skladniki tej mieszaniny.Celem wynalazku jest skonstruowanie takiego ukladu, który umozliwialby prowadzenie w sposób ciagly po¬ miaru stezen jednego lub kilku skladników w mieszani- 10 nach gazowych, bez koniecznosci usuwania z tych mie¬ szanin pozostalych skladników.Ukladjredlug wynalazku sklada sie z pluczki wypel- nionej^Jektrolitem, z elektrody czujnikowej, odwracal¬ nej wzgledem okreslonego/ jonu w roztworze elektrolitu, 15 absorbujacego mierzony skladników mieszaniny gazów i z elektrody-porównawczej. Elektrody te skonstruowa¬ ne sa w ksztalcie rurek, przy czym elektroda porównaw¬ cza sluzy równoczesnie do doprowadzania elektrolitu do pluczki a elektroda czujnikowa do odprowadzania elek- 2o trolitu z pluczki. Obie elektrody wykonane sa z tego sa¬ mego metalu, którego jony znajduja sie w roztworze elektrolitu absorbujacego mierzony skladnik gazu i zwil¬ zajacego te elektrody. Dla ciaglego pomiaru kilku sklad¬ ników w mieszaninie gazów, uklad posiada tyle szere- 25 gpwo polaczonych pluczek z elektrodami wykonanymi z odpowiednich metali, ile skladników mieszaniny ga¬ zów mierzy sie równoczesnie.Uklad wed)ug wynalazku moze miec zastosowanie do pomiaru stezenia kilku skladników mieszaniny gazów, 30 lub korzystnie do oznaczania stezenia jednego skladnika mieszaniny gazów, których nie mozna bylo analizowac bez usuwania pozostalych skladników. Roztwór elektro¬ litu w pluczce reaguje z jednym i tylko jednym skladni¬ kiem mieszaniny gazów, tworzac z tym skladnikiem osad 35 nierozpuszczalnego zwiazku chemicznego, zawierajacego metal, z którego sa wykonane elektrody; Uklad wedlug wynalazku umozliwia stosowanie pro¬ stych rozwiazan konstrukcyjnych o prostym dzialaniu.Uproszczenie to polega na zastosowaniu metalowych ru- 40 rek, doprowadzajacych swieze roztwory elektrolitu, a sluzacych równoczesnie jako elektrody porównawcze oraz na zastosowaniu podobnych rurek z tego same me¬ talu jako elektrod czujnikowych, przez które przeplywa roztwór elektrolitu, w którym nastapila juz reakcja z 45 analizowanym skladnikiem mieszaniny gazów. Kazda para elektrod mierzy stezenie innego skladnika miesza¬ niny gazów.Wprowadzana do ukladu mieszanina gazów absor¬ buje sie w roztworze elektrolitu zwilzajacym pierwsza 50 pare elektrod czesciowo lub calkowicie i przeplywa w postaci gazu i/lub w postaci rozpuszczonej od jednej elektrody czujnikowej do nastepnej, do której doprowa¬ dza sie ewentualnie dodatkowy roztwór elektrolitu.Zmiany potencjalów elektrod czujnikowych, bedace 55 miara stezenia skladników mieszaniny gazów wskazuja lub rejestruja polaczone z nimi odpowiednio wycecho- wane potencjometry lub miliwoltomierze. Zastosowanie znanych urzadzen sterujacych umozliwia automatyczne sterowanie procesami technologicznymi. & Uklad wedlug wynalazku i zasade jego dzialania przedstawia rysunek, na którym odtworzono przedmiot wynalazku w jednym z mozliwych rozwiazan, a miano¬ wicie uklad do pomiaru stezenia jednego skladnika mie- v szaninygazów. 65 4 W przedstawionym rozwiazaniu konstrukcyjnym mie¬ szanina gazów, w której mierzone jest stezenie jednego skladnika, doprowadzana jest przewodem 1 do roztwo¬ ru elektrolitu w pluczce gazowej 2, gdzie stezenie tego skladnika jest mierzone za pomoca pomiaru róznicy po¬ tencjalów elektrody porównawczej 3 i elektrody czujni¬ kowej 4, wykonanych w postaci rurek z tego samego metalu i selektywnie reagujacych z jonami tego metalu w roztworze elektrolitu.Skladnik mieszaniny gazów, którego stezenie jest mie¬ rzone, reaguje z jonami tego metalu, a tworzacy sie w wyniku tej reakcji zwiazek chemiczny nierozpuszczalny w roztworze elektrolitu, znajdujacego sie w pluczce 2 i zbiorniku 5, opada przez rurke 6 na dno zbiornika 5.W wyniku tej reakcji zmienia sie stezenie jonów dane¬ go metalu w roztworze elektrolitu i roztwór ten wycho¬ dzac z pluczki 2 przez elektrode czujnikowa 4, powodu¬ je powstanie róznicy potencjalów miedzy elektroda czuj¬ nikowa 4 a elektroda porównawcza 3, przez która prze¬ chodzi swiezy roztwór elektrolitu do pluczki 2 z szyb¬ koscia stala i odpowiadajaca stalej szybkosci doprowa¬ dzanej mieszaniny gazów.Elektrody 3 i 4 sa polaczone za pomoca przewodów 7 i 8 ze znanym potencjometrem lub miliwoltomierzem (nie pokazanym na schemacie), wycechowanym tak, by mógl wskazywac lub rejestrowac stezenie odnosnego skladnika mieszaniny gazów. Szybkosc przeplywu roz¬ tworu elektrolitu i mieszaniny gazów jest regulowana za pomoca znanych urzadzen stosowanych do tego celu.Osad ze zbiornika 5 moze byc wykorzystany do nasyca¬ nia swiezego roztworu elektrolitu. Szeregowe polaczenie dwóch lub wiecej takich ukladów umozliwia pomiar stezen dwóch lub wiecej skladników mieszaniny gazów, doprowadzanej tylko do pierwszego ukladu.Dzialanie ukladu przedstawiono w przykladach po¬ stepowania przy praktycznym pomiarze stezen jednego lub wiecej skladników mieszanin gazowych.Przyklad I. Gaz uzyskiwany w procesie wytwa¬ rzania karbidu, po usunieciu z niego zasadniczej czesci dwutlenku wegla, zawiera glównie tlenek wegla oraz niewielkie ilosci wodoru, dwutlenki; wegla i siarkowo¬ doru. Ten ostatni skladnik mieszaniny gazów jest prze¬ szkoda przy wykorzystywaniu jej do syntez w procesach katalitycznych i z tego powodu stezenie jego nalezy oznaczac w sposób ciagly. W tym przypadku uklad we¬ dlug wynalazku sklada sie tylko z jednej pluczki 2 z. elektrodami 3 i 4 wykonanymi z kadmu. Do pluczki 2 doplywa roztwór elektrolitu, zawierajacy 5% HC1 i 2% CdCfe. W wyniku pochlaniania w tym roztworze siarko¬ wodoru z mieszaniny gazów, której pozostale skladniki nie reaguja w tych warunkach z roztworem elektrolitu, powstaje nierozpuszczalny w nim osad CdS, co powo¬ duje zmiane stezenia jonów Cd++ w roztworze. Róz¬ nica stezen jonów Cd++ w swiezym roztworze elektro¬ litu, przeplywajacym do pluczki 2 przez elektrode po¬ równawcza 3 i w przereagowanym roztworze, przeply¬ wajacym przez elektrode czujnikowa 4, powoduje po¬ wstanie róznicy potencjalów elektrod, która jest miara stezenia siarkowodoru w mieszaninie gazów doprowa¬ dzonej przewodem 1 do pluczki 2. Róznica potencjalów jest rejestrowana za pomoca znanych potencjometrów lub miliwoltomierzy.- Przyklad II. Gaz odprowadzany z reaktorów syn¬ tezy chlorku winylu, zawierajacy jako glówne skladniki Jh68058 chlorek winylu w ilosci 70—95%, chlorowodór w ilosci 5—15% i acetylen w ilosci 0—15% jest przykladem mieszaniny gazów wymagajacej dla kontroli procesu syntezy, pomiaru stezenia dwóch skladników, a miano¬ wicie chlorowodoru i acetylenu. W tym przypadku uklad 5 sklada sie z dwóch pluczek 2, polaczonych szeregowo w ten sposób, ze przewód 1 drugiej pluczki jest polaczony z elektroda 4 pierwszej pluczki.Analizowana mieszanina gazów jest doprowadzana do ukladu tylko przewodem 1 pierwszej pluczki. Elektrody 10 3 i 4 pierwszej pluczki sa wykonane z olowiu a elek¬ trolit doprowadzany do tej pluczki przez elektrode po¬ równawcza 3 zawiera 0,1 N roztwór HC1 nasycony PbC^ o stezeniu okolo 10—3M Pb++. W wyniku pochlaniania chlorowodoru z mieszaniny gazów w tej pluczce naste- 15 puje zwiekszenie stezenia jonów Cl— w roztworze elek¬ trolitu, powodujace wytracenie w postaci osadu czesci PbCl2, a wiec zmiane stezenia jonów Pb++ w roztworze elektrolitu. Róznica stezen jonów Pb++ w swiezym roz¬ tworze, przeplywajacym do pluczki 2 przez elektrode 20 porównawcza 3 i w nieprzereagowanym roztworze, prze¬ plywajacym przez elektrode czujnikowa 4, powoduje powstanie róznicy potencjalów elektrod, która jest mia¬ ra stezenia chlorowodoru w mieszaninie gazów, dopro¬ wadzanej do pierwszej pluczki przewodem1. 25 Róznica potencjalów jest rejestrowana za pomoca znanego potencjometru lub miliwoltomierza, wycecho- wanego w procentach chlorowodoru. W pierwszej plucz¬ ce nastepuje równiez czesciowe rozpuszczenie acetylenu w roztworze elektrolitu. Acetylen nie reaguje jednak z 30 jonami Pb++ i wobec tego nie wplywa na wyniki po¬ miaru stezenia chlorowodoru. Roztwór elektrolitu wraz z gazem przeplywa z pierwszej pluczki przez jej elek¬ trode czujnikowa 4 do drugiej pluczki, posiadajacej elek¬ trody wykonane z miedzi. Do drugiej pluczki, przez 35 jej elektrode porównawcza 3, jest doprowadzany roztwór elektrolitu, zawierajacy 5% NH4CI i okolo 1 g/l miedzi w postaci kompleksowych soli Cu+.Acetylen, który przeplynal z pierwszej pluczki w po¬ staci rozpuszczonej w roztworze elektrolitu a czesciowo w postaci gazu, reaguje z jonami Cu+, tworzac nieroz¬ puszczalny w danym roztworze elektrolitu osad O12C2 i zmieniajac w ten sposób stezenie jonów Cu+ w roz¬ tworze elektrolitu w drugiej pluczce, co powoduje zmia¬ ne róznicy potencjalów miedzy elektrodami 3 i 4. Po¬ wstajaca róznica potencjalów jest miara stezenia acety¬ lenu w mieszaninie gazów doprowadzanej do pierwszej pluczki. Róznica potencjalów jest rejestrowana za po¬ moca znanego potencjometru lub miliwoltomierza, wy- cechowanego w procentach acetylenu. PL PL

Claims (2)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Uklad do ciaglego pomiaru potencjometrycznego stezen jednego lub kilku skladników mieszaniny gazów, znamienny rym, ze sklada sie z pluczki (2) wypelnionej elektrolitem z elektrody czujnikowej (4) odwracalnej wzgledem okreslonego jonu w roztworze elektrolitu ab¬ sorbujacego mierzony skladnik mieszaniny gazów i z elektrody porówanwczej (3), przy czym obie elektrody skonstruowane sa w ksztalcie rurek, sluzacych równo¬ czesnie do doprowadzania i odprowadzania elektrolitu z pluczki (2) i wykonane z tego samego metalu, którego jony znajduja sie w roztworze elektrolitu absorbujacego mierzony skladnik gazu i zwilzajacego obie elektrody (3) i (4).

2. Uklad wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze dla ciaglego pomiaru stezen kilku skladników w mieszani¬ nie gazów, posiada tyle szeregowo polaczonych pluczek (2) z elektrodami (3) i (4) wykonanymi z odpowiednich metali, ile skladników mieszaniny gazów mierzy sie równoczesnie.KI. 421,4/16 68058 MKPGOln 27/26 \ \\^ WDA-l. Zam. 6764, naklad 120 egz. Cena zl 10.— PL PL