RU208431U1 - Portable device for rapid analysis of free chlorine and pH in water - Google Patents
Portable device for rapid analysis of free chlorine and pH in water Download PDFInfo
- Publication number
- RU208431U1 RU208431U1 RU2021132257U RU2021132257U RU208431U1 RU 208431 U1 RU208431 U1 RU 208431U1 RU 2021132257 U RU2021132257 U RU 2021132257U RU 2021132257 U RU2021132257 U RU 2021132257U RU 208431 U1 RU208431 U1 RU 208431U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- water
- portable device
- free chlorine
- detector
- measuring
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/75—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated
- G01N21/77—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated by observing the effect on a chemical indicator
- G01N21/78—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated by observing the effect on a chemical indicator producing a change of colour
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating Or Analyzing Non-Biological Materials By The Use Of Chemical Means (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By The Use Of Chemical Reactions (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к области контроля содержания свободного хлора и водородного показателя после процесса очистки и обеззараживания вод, а именно к портативному устройству для экспресс-анализа в воде водоплавательных сооружений свободного хлора и водородного показателя фотометрическим методом. Техническим результатом является повышение точности измерения концентрации остаточного хлора и уровня водородного показателя в воде водоплавательных сооружений. Заявленный технический результат достигается за счет того, что портативное устройство для экспресс-анализа свободного хлора и водородного показателя в воде содержит корпус с цифровым дисплеем, в котором последовательно расположены источник питания, измерительный модуль, содержащий источник света, в качестве которого используют выcокомощный LED-светодиод белого свечения RGB, интерференционный фильтр с полосой при 525 нм (зелёный), измерительную ячейку, систему фиксации кювет, детектор, в качестве которого используют фоторезистор RPP130 на основе сульфида кадмия, и модуль обработки информации, который содержит микропроцессор и усилитель LM358N. В качестве источника питания может быть использован электронный стабилизатор напряжения. В другом частном случае выполнения устройства корпус детектора может быть выполнен из стирола. Корпус портативного устройства для экспресс-анализа остаточного хлора и водородного показателя в воде может иметь светонепроницаемое покрытие. 3 з.п. ф-лы, 2 фиг.The utility model relates to the field of monitoring the content of free chlorine and pH after the process of water purification and disinfection, namely, to a portable device for express analysis of free chlorine and pH in the water of water facilities by photometric method. The technical result is to increase the accuracy of measuring the concentration of residual chlorine and the level of the hydrogen index in the water of water facilities. The claimed technical result is achieved due to the fact that a portable device for express analysis of free chlorine and pH in water contains a housing with a digital display, in which a power source is located in series, a measuring module containing a light source, which is used as a high-power LED RGB white light, an interference filter with a band at 525 nm (green), a measuring cell, a cuvette fixation system, a detector, which uses an RPP130 photoresistor based on cadmium sulfide, and an information processing module that contains a microprocessor and an LM358N amplifier. An electronic voltage stabilizer can be used as a power source. In another particular embodiment of the device, the detector housing can be made of styrene. The case of a portable device for rapid analysis of residual chlorine and pH in water may have an opaque coating. 3 w.p. f-ly, 2 figs.
Description
Полезная модель относится к области контроля содержания свободного хлора и водородного показателя после процесса очистки и обеззараживания вод, а именно к портативному устройству для экспресс-анализа в воде водоплавательных сооружений свободного хлора и водородного показателя фотометрическим методом.The utility model relates to the field of monitoring the content of free chlorine and hydrogen index after the process of purification and disinfection of water, namely, to a portable device for express analysis of free chlorine and hydrogen index in water of waterfaring facilities by the photometric method.
В настоящее время для определения концентрации свободного хлора известны экспресс-устройства, в основе которых лежат полуколичественные способы измерения. В буклете [Instruction Manual HU 3831 F Free Clorine Test Kit; https://docs.rs-online.com/d2f0/0900766b805cc9a2.pdf] описано устройство, состоящее из корпуса тестера, крышки тестера, таблеток-реагентов (феноловый красный индикатор, диэтилпарафенилендиамин). Измерение концентрации с помощью данного устройства происходит путем определения интенсивности окраски исследуемого раствора после внесения в него таблеток-реагентов. Реагент окрашивает хлорсодержащий раствор в определенный цвет красного участка видимого спектра. Путем сравнения интенсивности окраски раствора со стандартной (для данного метода) цветовой шкалой определяется содержание свободного хлора в анализируемой пробе при объеме 250 мл, при содержании хлора более 0,3 мг/л.Currently, express devices are known for determining the concentration of free chlorine, which are based on semi-quantitative measurement methods. In the booklet [Instruction Manual HU 3831 F Free Clorine Test Kit; https://docs.rs-online.com/d2f0/0900766b805cc9a2.pdf] describes a device consisting of a tester body, tester cover, reagent tablets (phenol red indicator, diethylparaphenylenediamine). Concentration measurement using this device occurs by determining the color intensity of the test solution after adding reagent tablets to it. The reagent colors the chlorine-containing solution in a certain color of the red part of the visible spectrum. By comparing the color intensity of the solution with the standard (for this method) color scale, the content of free chlorine in the analyzed sample is determined with a volume of 250 ml, with a chlorine content of more than 0.3 mg / l.
Предлагаемое устройство обладает простотой проведения анализа и не нуждается в пробоподготовке анализируемой воды, однако недостатками метода является малая чувствительность и низкая достоверность результатов измерений (около 70%).The proposed device has simplicity of analysis and does not require sample preparation of the analyzed water, however, the disadvantages of the method are low sensitivity and low reliability of measurement results (about 70%).
Наиболее близким аналогом заявленной полезной модели (прототип) является портативный фотометр HI-96725, который предназначен для измерения водных показателей [http://www.td-anion.ru/catalog/analizatory-razlichnye/hi-96725-analizator-hlora.htm]. Известный анализатор содержит корпус с цифровым дисплеем, в котором расположены источник питания, измерительный модуль, содержащий источник света, интерференционный фильтр с полосой при 525 нм (зеленый), измерительную ячейку, систему фиксации кювет, детектор и модуль обработки информации, состоящий из микропроцессора, а также источник питания (батарею) и индикатор заряда батареи. В качестве источника света используют вольфрамовую лампу узкой полосы, а в качестве детектора света используют фотоэлемент на основе кремния.The closest analogue of the claimed utility model (prototype) is a portable photometer HI-96725, which is designed to measure water indicators [http://www.td-anion.ru/catalog/analizatory-razlichnye/hi-96725-analizator-hlora.htm ]. The known analyzer contains a housing with a digital display, which contains a power source, a measuring module containing a light source, an interference filter with a band at 525 nm (green), a measuring cell, a cell fixation system, a detector and an information processing module consisting of a microprocessor, and See also the power supply (battery) and battery indicator. A narrow strip tungsten lamp is used as the light source, and a silicon-based photocell is used as the light detector.
В известном устройстве для определения содержания свободного и общего хлора используется адаптированный метод с диэтилпарафенилендиамином; для определения рН используется метод с феноловым красным. В зависимости от измеряемого параметра, используются реагенты в виде порошков или в жидкой форме. После добавления необходимого реагента к образцу, образец меняет цвет; чем больше концентрация, тем ярче окраска. Затем полученное изменение цвета колориметрически анализируется в соответствии с законом Ламберта-Бера. Для определения параметров узкий интерференционный фильтр с полосой при 525 нм (зеленый) пропускает к кремниевому фотоприемнику только зеленый свет и не пропускает остальной спектр видимого света, испускаемый вольфрамовой лампой. Увеличение интенсивности цвета прореагировавшего образца приводит к увеличению абсорбции специфической длины волны света и уменьшению коэффициента пропускания.The known device for determining the content of free and total chlorine uses an adapted method with diethylparaphenylenediamine; the phenol red method is used to determine the pH. Depending on the parameter being measured, reagents are used in the form of powders or in liquid form. After adding the required reagent to the sample, the sample changes color; the higher the concentration, the brighter the color. The resulting color change is then colorimetrically analyzed in accordance with the Lambert-Beer law. For characterization purposes, a 525 nm (green) narrow band interference filter allows only green light to pass to the silicon photodetector and excludes the rest of the visible light spectrum emitted by a tungsten lamp. An increase in the color intensity of the reacted sample leads to an increase in the absorption of a specific wavelength of light and a decrease in the transmittance.
Недостатком данного устройства является низкая точность измерения, которая не позволяет с равной точностью определить достоверность измерений (10% для водородного показателя и 3% для свободного хлора).The disadvantage of this device is the low measurement accuracy, which does not allow determining the measurement reliability with equal accuracy (10% for pH and 3% for free chlorine).
Раскрытие сущности полезной модели.Disclosure of the essence of the utility model.
Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является разработка портативного устройства с высокой точностью измерения уровня остаточного хлора и водородного показателя в воде водоплавательных сооружений.The problem to be solved by the claimed utility model is the development of a portable device with high accuracy of measuring the level of residual chlorine and hydrogen index in the water of waterfaring facilities.
Техническим результатом является повышение точности измерения концентрации остаточного хлора и уровня водородного показателя в воде водоплавательных сооружений.The technical result is to improve the accuracy of measuring the concentration of residual chlorine and the level of pH in the water of waterfaring facilities.
Заявленный технический результат достигается за счет того, что портативное устройство для экспресс-анализа свободного хлора и водородного показателя в воде содержит корпус с цифровым дисплеем, в котором последовательно расположены источник питания, измерительный модуль, содержащий источник света, в качестве которого используют высокомощный LED-светодиод белого свечения RGB, интерференционный фильтр с полосой при 525 нм (зеленый), измерительную ячейку, систему фиксации кювет, детектор, в качестве которого используют фоторезистор RPP130 на основе сульфида кадмия, и модуль обработки информации, который содержит микропроцессор и усилитель LM358N.The claimed technical result is achieved due to the fact that a portable device for express analysis of free chlorine and hydrogen index in water contains a housing with a digital display, in which a power supply is located in series, a measuring module containing a light source, which is used as a high-power LED-light-emitting diode white light RGB, an interference filter with a band at 525 nm (green), a measuring cell, a cell fixation system, a detector, which is a cadmium sulfide photoresistor RPP130, and an information processing module, which contains a microprocessor and an LM358N amplifier.
В качестве источника питания может быть использован электронный стабилизатор напряжения. В другом частном случае выполнения устройства корпус детектора может быть выполнен из стирола. Корпус портативного устройства для экспресс-анализа остаточного хлора и водородного показателя в воде может иметь светонепроницаемое покрытие.An electronic voltage regulator can be used as a power source. In another particular case of the device, the detector housing can be made of styrene. The case of the portable instrument for the rapid analysis of residual chlorine and pH in water may have an opaque coating.
Сущность полезной модели поясняется чертежами: на фиг. 1 изображена схема заявленного устройства; на фиг. 2 - принципиальная электрическая схема устройства.The essence of the utility model is illustrated by drawings: FIG. 1 shows a diagram of the claimed device; in fig. 2 is a schematic electrical diagram of the device.
Где на фиг.1:Where in Fig. 1:
1 - Корпус;1 - Housing;
2 - Цифровой дисплей;2 - Digital display;
3 - Источник питания;3 - Power supply;
4 - Измерительный модуль;4 - Measuring module;
5 - Источник света;5 - Light source;
6 - Интерференционный фильтр с полосой при 525 нм (зеленый);6 - Interference filter with a band at 525 nm (green);
7 - Измерительная ячейка;7 - Measuring cell;
8 - Система фиксации кювет;8 - Ditch fixation system;
9 - Детектор;9 - Detector;
10 - Модуль обработки информации;10 - Information processing module;
11 - Усилитель LM358N;11 - Amplifier LM358N;
12 - Микропроцессор.12 - Microprocessor.
Где на фиг 2:Where in fig 2:
LED - светодиод белого свечения RGB;LED - RGB white light-emitting diode;
LDR - фоторезистор на основе сульфида кадмия (диапазон чувствительности 520-700 нм);LDR - cadmium sulfide photoresistor (sensitivity range 520-700 nm);
LM358N - операционный усилитель по схеме неинвертирующего усилителя по постоянному току;LM358N - operational amplifier based on a non-inverting DC amplifier;
R1, R2 - подстроечные резисторы;R1, R2 - trimmer resistors;
R3, R4 - резистивная цепь обратной отрицательной связи;R3, R4 - negative feedback resistive circuit;
С1 - конденсатор постоянной емкости.C1 is a constant capacitor.
Портативное устройство для экспресс-анализа свободного хлора и водородного показателя в воде состоит из корпуса (1), который может иметь светонепроницаемое покрытие, с цифровым дисплеем (2) для трансляции информации при измерении показателей воды, с последовательно расположенными в нем источником питания (3), в качестве которого можно использовать электронный стабилизатор напряжения; измерительным модулем (4), который состоит из источника света (5), представляющего собой LEG светодиод белого свечения, интерференционного фильтра с полосой зеленого спектра при 525 нм (6), измерительной ячейки (7), системы фиксации кювет (8), детектора в виде LDR фоторезистора на основе сульфида кадмия с диапазоном наибольшей чувствительности - 520-700 (9), и модуля обработки информации (10), содержащего операционный усилитель LM358N (11) по схеме неинвертирующего усилителя по постоянному току и микропроцессор. (12).A portable device for the express analysis of free chlorine and pH in water consists of a housing (1), which can have a light-tight coating, with a digital display (2) for broadcasting information when measuring water indicators, with a power source located in series in it (3) , which can be used as an electronic voltage stabilizer; measuring module (4), which consists of a light source (5), which is a white LEG LED, an interference filter with a green spectrum band at 525 nm (6), a measuring cell (7), a cell fixation system (8), a detector in the form of an LDR photoresistor based on cadmium sulfide with the highest sensitivity range of 520-700 (9), and an information processing module (10) containing an LM358N operational amplifier (11) according to the circuit of a non-inverting DC amplifier and a microprocessor. (12).
LDR фоторезистор, используемый в качестве детектора и имеющий спектральные характеристики, полностью соответствующие спектральной чувствительности глаза, позволяет зафиксировать видимый спектр света, а использование LED светодиода белого свечения в качестве источника света позволяет за счет отсутствия инерционности включения (максимальная яркость излучения достигается сразу после включения) обеспечить высокие коэффициенты цветопередачи CRI и световой отдачи, что позволяет увеличить точность измерения концентрации свободного хлора в воде заявленным устройством в 1,5 раза, а уровня водородного показателя - в 10 раз в сравнении с прототипом. Использование электронного стабилизатора напряжения в качестве источника питания (3) дополнительно позволяет поддерживать стабильное напряжение при широком интервале входных напряжений, тем самым обеспечивая высокую точность измерения.An LDR photoresistor, used as a detector and having spectral characteristics that fully correspond to the spectral sensitivity of the eye, allows fixing the visible spectrum of light, and the use of a white LED light-emitting diode as a light source allows, due to the lack of inertia of switching on (the maximum brightness of radiation is achieved immediately after switching on) high color rendering coefficients CRI and light output, which makes it possible to increase the accuracy of measuring the concentration of free chlorine in water by the claimed device by 1.5 times, and the pH level by 10 times in comparison with the prototype. The use of an electronic voltage regulator as a power source (3) additionally allows maintaining a stable voltage over a wide range of input voltages, thereby ensuring high measurement accuracy.
Погрешность измерений устройства в модельных растворах с концентрациями свободного хлора в диапазоне от 0,2 мг/л до 6 мг/л составила
Устройство работает следующим образом.The device works as follows.
Для определения концентрации свободного хлора проба воды заливается из бассейна в кювету и помещается в светонепроницаемую измерительную ячейку (7) с системой фиксации кюветы (8), которая обеспечивает одинаковое положение и работает по принципу замка и ключа. Исходный состав пробы контролируется автоматической калибровкой «нуля» на цифровом дисплее (2). Затем в кювету добавляется таблетка индикаторного теста диэтилпарафенилендиамина (ДПД-1), после чего образец приобретает определенную окраску красного участка спектра, которая зависит от концентрации растворенного в воде свободного хлора. Световой поток от источника света (5), проходя сквозь окрашенный модельный раствор, частично поглощается им. Часть непоглощенного светового потока воздействует на детектор (9). Согласно фиг. 2 подстроечные резисторы R1, R2 образуют делитель напряжения, с которого измеряемый электрический сигнал поступает на неинвертируемый вход усилителя (11). Для того, чтобы работа операционного усилителя (11) была управляемой, применяется обратная отрицательная связь, которая состоит из резистивной цепи R3, R4, которая устанавливается путем подачи части напряжения с выхода усилителя на его инвертирующий вход. Изменяя параметры резистивной цепи обратной отрицательной связи R3, R4 регулируется чувствительность усилителя по входу. Сигнал обрабатывается на входе цифрового блока информации. Согласно фиг. 1 микропроцессор (12) вычисляет содержание свободного хлора в зависимости от напряжения сигнала и отображает полученный результат на дисплее (2).To determine the concentration of free chlorine, a water sample is poured from the pool into a cuvette and placed in an opaque measuring cell (7) with a cuvette fixation system (8), which ensures the same position and works according to the lock and key principle. The original composition of the sample is controlled by an automatic “zero” calibration on the digital display (2). Then a diethylparaphenylenediamine (DPD-1) indicator test tablet is added to the cuvette, after which the sample acquires a certain color of the red part of the spectrum, which depends on the concentration of free chlorine dissolved in water. The luminous flux from the light source (5), passing through the colored model solution, is partially absorbed by it. Part of the unabsorbed light flux acts on the detector (9). As shown in FIG. 2 trimming resistors R1, R2 form a voltage divider from which the measured electrical signal is fed to the non-invertible input of the amplifier (11). In order for the operation of the operational amplifier (11) to be controlled, negative feedback is applied, which consists of a resistive circuit R3, R4, which is set by supplying part of the voltage from the amplifier output to its inverting input. By changing the parameters of the resistive negative feedback circuit R3, R4, the amplifier's input sensitivity is adjusted. The signal is processed at the input of a digital block of information. As shown in FIG. 1 microprocessor (12) calculates the free chlorine content depending on the signal voltage and displays the result on the display (2).
Для определения уровня водородного показателя используется аналогичный принцип работы прибора, отличие которого заключается в использовании другого индикаторного теста для изменения окраски пробы - фенола красного.To determine the pH level, a similar principle of operation of the device is used, the difference of which is the use of another indicator test to change the color of the sample - phenol red.
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021132257U RU208431U1 (en) | 2021-11-07 | 2021-11-07 | Portable device for rapid analysis of free chlorine and pH in water |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021132257U RU208431U1 (en) | 2021-11-07 | 2021-11-07 | Portable device for rapid analysis of free chlorine and pH in water |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU208431U1 true RU208431U1 (en) | 2021-12-17 |
Family
ID=79175623
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2021132257U RU208431U1 (en) | 2021-11-07 | 2021-11-07 | Portable device for rapid analysis of free chlorine and pH in water |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU208431U1 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20050252790A1 (en) * | 2002-04-09 | 2005-11-17 | Dobson John V | Electrochemical sensor system and sensing method |
US7189314B1 (en) * | 2002-09-06 | 2007-03-13 | Sensicore, Inc. | Method and apparatus for quantitative analysis |
RU2415399C1 (en) * | 2010-02-27 | 2011-03-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Вологодский государственный технический университет" (ВоГТУ) | Water analyser |
CN109477811B (en) * | 2016-06-16 | 2021-05-07 | 哈希公司 | Chlorine, Oxidation Reduction Potential (ORP) and pH measurement probe |
-
2021
- 2021-11-07 RU RU2021132257U patent/RU208431U1/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20050252790A1 (en) * | 2002-04-09 | 2005-11-17 | Dobson John V | Electrochemical sensor system and sensing method |
US7189314B1 (en) * | 2002-09-06 | 2007-03-13 | Sensicore, Inc. | Method and apparatus for quantitative analysis |
RU2415399C1 (en) * | 2010-02-27 | 2011-03-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Вологодский государственный технический университет" (ВоГТУ) | Water analyser |
CN109477811B (en) * | 2016-06-16 | 2021-05-07 | 哈希公司 | Chlorine, Oxidation Reduction Potential (ORP) and pH measurement probe |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN108776107B (en) | Spectrum analysis method for replacing visible spectrophotometer | |
US20120140227A1 (en) | Bulbless spectrometer | |
US20060007445A1 (en) | Arsenic meter | |
CN112595711A (en) | Titration end point determination device | |
Bao et al. | Using a PC camera to determine the concentration of nitrite, ammonia nitrogen, sulfide, phosphate, and copper in water | |
CN102735683A (en) | Reading instrument of pH test paper | |
Permana et al. | A simple methods for determination of methylene blue using smartphone-based as digital image colorimetry | |
RU208431U1 (en) | Portable device for rapid analysis of free chlorine and pH in water | |
CN107167434A (en) | A kind of method that ultraviolet-visible photometry for carrying out determining amount determines KHP contents | |
CN210037588U (en) | Absorption spectrum test system | |
CN2921827Y (en) | Portable photometer for measuring low concentration ozone | |
CN210720145U (en) | Portable quick water quality testing appearance | |
CN110411963B (en) | Portable spectrophotometer for detecting heavy metal ions in water body | |
RU94335U1 (en) | SUBMERSIBLE PROBE FOR DETERMINING HYDROPHYSICAL AND HYDROCHEMICAL PARAMETERS OF WATER IN WATER BODIES | |
CN205209743U (en) | On -dispersive atomic fluorescence excitation light source impurity detection device | |
CN212780522U (en) | Portable water quality analyzer for soluble organic matters and turbidity | |
CN1428603A (en) | Phosphorescence afterglow measuring equipment | |
CN214844785U (en) | Water quality analyzer for soluble organic matter and nitrate nitrogen | |
CN201314894Y (en) | Color comparator | |
Santoso et al. | Evaluating of a Super Bright LED as a Spectrophotometer Light Source at The Clinical Laboratory | |
Agrawal et al. | Evaluation of developed colorimeter for glucose estimation in water | |
CN2537010Y (en) | Instrument for measuring long persistence fluorescent materials | |
CN217425171U (en) | Multipurpose self-compensating optical path equipment | |
CN212134481U (en) | Novel portable ultraviolet light splitting oil tester | |
CN211602875U (en) | Chemical oxygen demand tester calibrating installation |