RU2119158C1

RU2119158C1 - Installation for continuous potentiometric determination of chlorine concentration

Info

Publication number: RU2119158C1
Application number: RU95121924A
Authority: RU
Inventors: Ю.А. Сериков; Д.Л. Билинкис
Original assignee: Акционерное общество "Российский научно-исследовательский и проектный институт титана и магния"
Priority date: 1995-12-26
Filing date: 1995-12-26
Publication date: 1998-09-20

Abstract

FIELD: analyzing of gases. SUBSTANCE: installation has gas dosing apparatus of peristaltic-pump type, dosing apparatus of absorbing solution, measuring cell with branch pipes for gas and absorbing solution inlet and outlet. Measuring cell includes indicating and auxiliary electrodes, high-resistance converter, and recorder. Gas dosing apparatus is positioned downstream of measuring cell. The latter is made airtight in the form of two vessels communicating through liquid channel. One vessel contains indicating electrode, while the other, auxiliary electrode. Measuring cell is provided with auxiliary gas channel located between vessels. Inlet branch pipe is positioned on side of indicating electrode and outlet branch pipe is installed at auxiliary electrode. EFFECT: higher accuracy of analysis. 3 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к исследованию и анализу газов, в частности, к конструкции установки для потенциометрического определения хлора. The invention relates to the study and analysis of gases, in particular, to the design of the installation for potentiometric determination of chlorine.

Известна установка для непрерывного автоматического потенциометрического определения хлора в отходящих газах, включающая газозаборное устройство, насос для поглотительного раствора, измерительную ячейку с индикаторным и вспомогательным электродами, усилитель электрических сигналов от электродов и регистрирующий прибор. (Blazevic G.Fresenius Z. anal.Chem., 1979, 298, N 1, p. 12-16; РЖХим, 1980, 1Г56; перевод ВЦП N И-04788 от 23.02.84 г. Непрерывное и автоматическое определение газообразных неорганических соединений фтора и хлора с помощью ионочувствительных электродов). A known installation for continuous automatic potentiometric determination of chlorine in exhaust gases, including a gas intake device, a pump for an absorption solution, a measuring cell with indicator and auxiliary electrodes, an amplifier of electrical signals from electrodes and a recording device. (Blazevic G. Fresenius Z. anal.Chem., 1979, 298, N 1, p. 12-16; RZhKhim, 1980, 1G56; translation of the VCP N I-04788 of 02.23.84. Continuous and automatic determination of gaseous inorganic compounds fluorine and chlorine using ion-sensitive electrodes).

Недостатками данной установки являются невысокая чувствительность (диапазон 0,01-10 мг/дм³ хлора) и завышение результатов измерений в присутствии хлористого водорода и хлоридов.The disadvantages of this setup are its low sensitivity (range 0.01–10 mg / dm ^{3 of} chlorine) and the overestimation of measurement results in the presence of hydrogen chloride and chlorides.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению по совокупности признаков является установка типа "ИОН-ГАЗ-102", прототип (Сериков Ю.А. и др. Автоматическое определение хлористого водорода и хлора в отходящих газах титано-магниевого производства. - Бюл.Цв.металлургия, 1989, N 11, с.70-73). The closest to the claimed technical solution for the totality of signs is the installation of the type "ION-GAZ-102", a prototype (Serikov Yu.A. et al. Automatic determination of hydrogen chloride and chlorine in the exhaust gases of titanium-magnesium production. - Bull. Tsv.metallurgy 1989, No. 11, pp. 70-73).

Установка "ИОН-ГАЗ-102" состоит из дозатора газа (перистальтического насоса), дозатора поглотительного раствора, измерительной ячейки, в которую вмонтированы индикаторный (платиновый) и вспомогательный хлорсеребряный электроды, высокоомного преобразователя, усиливающего электрический сигнал от электродов, и регистрирующего миллиамперметра. Измерительная ячейка снабжена тремя патрубками для ввода газа с поглотительным раствором и раздельного вывода газа и отработанного раствора. Измерительная ячейка по прототипу показана на фиг.2а. The ION-GAZ-102 installation consists of a gas dispenser (peristaltic pump), an absorption solution dispenser, a measuring cell, in which an indicator (platinum) and auxiliary silver-silver electrodes are mounted, a high-resistance converter, amplifying the electrical signal from the electrodes, and a recording milliammeter. The measuring cell is equipped with three nozzles for introducing gas with an absorption solution and for separate withdrawal of gas and waste solution. The measuring cell of the prototype shown in figa.

Промышленные испытания данной установки показали, что при непрерывной и длительной, более месяца, работе установки у нее в области низких концентраций хлора, в частности от 4•10^-4 до 1•10^-3 мг/л, погрешность определения начинает превышать регламентируемую величину (15% отн.); кроме того, время установления равновесных показаний - 5-20 мин, что не всегда по быстродействию удовлетворяет требованиям производства.Industrial tests of this installation showed that with continuous and long-lasting, more than a month, operation of the installation in the field of low concentrations of chlorine, in particular from 4 • 10 ^-4 to 1 • 10 ^-3 mg / l, the measurement error begins to exceed the regulated value ( 15% rel.); in addition, the time to establish equilibrium readings is 5-20 minutes, which does not always satisfy the production requirements in terms of speed.

Заявляемое техническое решение (конструкция установки) направлено на снижение погрешности анализа газов, содержащих малые концентрации хлора, и на повышение быстродействия установки. The claimed technical solution (installation design) is aimed at reducing the error in the analysis of gases containing low concentrations of chlorine, and at increasing the speed of the installation.

Поставленная задача достигается тем, что в установке, включающей дозатор газа (перистальтический насос), дозатор поглотительного раствора, стеклянную измерительную ячейку с индикаторным платиновым и вспомогательным хлорсеребряным электродами и патрубками для ввода и вывода газа и поглотительного раствора, высокоомный преобразователь и регистрирующий миллиамперметр, новым является то, что дозатор газа установлен после измерительной ячейки, а ячейка выполнена герметичной, в виде двух сообщающихся через жидкостный канал сосудов, в одном из которых размещен индикаторный, а в другом - вспомогательный электроды. Ячейка снабжена дополнительным газовым каналом, расположенным между сосудами, входной патрубок размещен со стороны индикаторного электрода, а выходной - со стороны вспомогательного электрода. The task is achieved by the fact that in the installation, which includes a gas meter (peristaltic pump), an absorbent solution dispenser, a glass measuring cell with a platinum indicator and auxiliary silver-silver electrodes and nozzles for gas and absorption solution inlet and outlet, a high-resistance converter and a recording milliammeter, is new that the gas dispenser is installed after the measuring cell, and the cell is sealed, in the form of two vessels communicating through the liquid channel in one m of which is placed an indicator, and the other - auxiliary electrodes. The cell is equipped with an additional gas channel located between the vessels, the inlet pipe is located on the side of the indicator electrode, and the output pipe is on the side of the auxiliary electrode.

Расположение дозатора газа после измерительной ячейки резко снижает потери хлора в газовой смеси в процессе ее транспортировки от пробозаборного устройства к измерительной ячейке. Это позволяет более надежно, с меньшей погрешностью, анализировать воздух и газы, содержащие низкие концентрации хлора. The location of the gas dispenser after the measuring cell dramatically reduces the loss of chlorine in the gas mixture during its transportation from the sampling device to the measuring cell. This allows you to more reliably, with less error, analyze air and gases containing low concentrations of chlorine.

Газовый канал измерительной ячейки выполнен со скосом 30-50^o в сторону вспомогательного электрода.The gas channel of the measuring cell is made with a bevel 30-50 ^o in the direction of the auxiliary electrode.

Площади поперечного сечения жидкостного и газового каналов измерительной ячейки соотносятся в пределах 1:5-1:30. The cross-sectional areas of the liquid and gas channels of the measuring cell are correlated within 1: 5-1: 30.

Наличие в измерительной ячейке двух сообщающихся сосудов и двух каналов, выполнение сосудов герметичными позволяет организовать в ячейке раздельное передвижение жидкой и газовой фаз, что обеспечивает надежный электрический контакт между индикаторным и вспомогательным электродами, эффективно удаляет аэрозоль из сосуда с индикаторным электродом, снижая "память" ячейки, а выбранное соотношение площадей сечения каналов позволяет создать оптимальное узкий поток поглотительного раствора мимо индикаторного электрода, что обеспечивает быстродействие ячейки при изменении состава поглотительного раствора и быстродействие установки в целом при колебании концентрации хлора в анализируемом газе или воздухе. The presence in the measuring cell of two communicating vessels and two channels, the execution of the vessels sealed allows you to organize separate movement of the liquid and gas phases in the cell, which ensures reliable electrical contact between the indicator and auxiliary electrodes, effectively removes aerosol from the vessel with the indicator electrode, reducing the cell "memory" , and the selected ratio of the cross-sectional areas of the channels allows you to create an optimal narrow flow of the absorption solution past the indicator electrode, which would provide the cell response when the composition of the absorbing solution changes, and the installation as a whole when the concentration of chlorine in the analyzed gas or air fluctuates.

На фиг. 1 показана блок-схема заявляемой установки. Установка включает в себя дозатор поглотительного раствора 1, измерительную ячейку 2, емкость для отработанного раствора 3, дозатор газа, высокоомный преобразователь 5 и регистрирующий прибор - миллиамперметр 6. In FIG. 1 shows a block diagram of the inventive installation. The installation includes an absorbent solution dispenser 1, a measuring cell 2, an spent solution tank 3, a gas dispenser, a high-resistance transducer 5, and a recording device — a milliammeter 6.

На фиг. 2 изображены конструкции измерительных ячеек по прототипу (а) и по предлагаемому изобретению (б). Ячейка (фиг.2б) состоит из входного 7 и выходного 8 патрубков, платинового индикаторного 9 и хлорсеребряного вспомогательного 10 электродов, сообщающихся сосудов 11, 12, жидкостного 13 и газового 14 каналов. Все детали измерительной ячейки изготовлены из стекла, электроды 9 и 10 крепятся в сосудах 11 и 12 на шлифах 15. На входной штуцер 7 надевается шланг из инертного материала, по этому шлангу в измерительную ячейку поступает смесь анализируемого газа и поглотительного раствора; выходной штуцер 8 соединен с дозатором газа 4, который создает разрежение в ячейке и "отсасывает" из нее газожидкостную смесь. In FIG. 2 shows the design of the measuring cells according to the prototype (a) and according to the invention (b). The cell (figb) consists of an input 7 and an output 8 nozzles, a platinum indicator 9 and silver chloride auxiliary 10 electrodes, communicating vessels 11, 12, liquid 13 and gas 14 channels. All details of the measuring cell are made of glass, the electrodes 9 and 10 are mounted in the vessels 11 and 12 on the sections 15. A hose of inert material is put on the inlet 7, a mixture of the analyzed gas and the absorption solution enters the measuring cell through this hose; the outlet nozzle 8 is connected to a gas dispenser 4, which creates a vacuum in the cell and "sucks" the gas-liquid mixture from it.

Установка для непрерывного потенциометрического определения концентрации хлора работает следующим образом. Анализируемый газ за счет разрежения, создаваемого дозатором газа 4, в количестве 15 л/ч непрерывно поступает в установку, в измерительную ячейку. Одновременно в ячейку непрерывно, с производительностью 50 мл/ч, дозатором 1 подается поглотительный раствор, содержащий иодид калия и ацетатный буферный раствор с pH 4. Анализируемый газ и поглотительный раствор смешиваются, поступают в измерительную ячейку, далее, с помощью дозатора газа 4, отработанный раствор из ячейки подается и скапливается в соответствующей емкости 3, а газовая фаза сбрасывается в санитарный отсос. При смешении анализируемого газа с поглотительным раствором хлор, находящийся в газе, количественно взаимодействует с иодидом калия, выделяя эквивалентное количество элементарного иода. Концентрацию иода определяют при помощи индикаторного платинового электрода 9, окислительный потенциал которого в широкой области пропорционален концентрации иода. Электрический сигнал от индикаторного 9 и вспомогательного 10 электродов поступает на высокоомный преобразователь 5 и далее на миллиамперметр 6, проградуированный в единицах концентрации (мг/л хлора). Постоянная температура измерительной ячейки поддерживается с помощью термостата. При работе установки в измерительной ячейке происходит разделение жидкой и газовой фаз: поглотительный раствор с выделенным иодом скапливается в нижней части сосуда 11 и по жидкостному каналу 13 перетекает в сосуд 12, а газовая фаза вместе с аэрозолем из сосуда 11 по наклонному газовому каналу 14 передвигается в сосуд 12 и совместно с жидкой фазой по выходному патрубку 8 удаляется из ячейки. Поглотительный раствор, перемещаясь мимо индикаторного электрода 9, создает на нем окислительный потенциал, пропорциональный концентрации иода в растворе. Installation for continuous potentiometric determination of chlorine concentration works as follows. The analyzed gas due to the vacuum created by the gas dispenser 4, in the amount of 15 l / h continuously enters the installation, into the measuring cell. At the same time, the absorbent solution containing potassium iodide and acetate buffer solution with pH 4 is continuously fed into the cell with a productivity of 50 ml / h and dispenser 1. The analyzed gas and the absorbing solution are mixed and fed into the measuring cell, then, using the gas dispenser 4, the spent the solution from the cell is supplied and accumulated in the corresponding container 3, and the gas phase is discharged into the sanitary suction. When mixing the analyzed gas with an absorption solution, the chlorine in the gas quantitatively interacts with potassium iodide, releasing an equivalent amount of elemental iodine. The iodine concentration is determined using an indicator platinum electrode 9, the oxidizing potential of which in a wide area is proportional to the iodine concentration. The electrical signal from the indicator 9 and auxiliary 10 electrodes is fed to a high-resistance transducer 5 and then to a milliammeter 6, calibrated in units of concentration (mg / l of chlorine). Constant temperature of the measuring cell is maintained by a thermostat. When the unit is operating in the measuring cell, liquid and gas phases are separated: the absorption solution with separated iodine accumulates in the lower part of the vessel 11 and flows through the liquid channel 13 into the vessel 12, and the gas phase together with the aerosol from the vessel 11 moves along the inclined gas channel 14 to the vessel 12 and together with the liquid phase at the outlet pipe 8 is removed from the cell. The absorption solution, moving past the indicator electrode 9, creates an oxidizing potential on it, proportional to the concentration of iodine in the solution.

Исследования, проведенные на разработанной установке, показали, что по сравнению с прототипом быстродействие установки повысилось в 5 раз, в частности время установления равновесных показаний при изменении концентрации хлора в 10 раз уменьшилось с 5-20 мин до 1-4 мин, а погрешность измерений газовых смесей, содержащих 4•10^-4 - 1•10^-3 мг/л хлора, в течение более 6 месяцев не превысила 10-15% отн.Studies conducted on the developed installation showed that, compared with the prototype, the performance of the installation increased by 5 times, in particular, the time to establish equilibrium readings when the chlorine concentration changed by 10 times decreased from 5-20 minutes to 1-4 minutes, and the error of gas measurements mixtures containing 4 • 10 ^-4 - 1 • 10 ^-3 mg / l of chlorine for more than 6 months did not exceed 10-15% rel.

Claims

1. Installation for continuous potentiometric determination of the concentration of chlorine, including a gas meter such as a peristaltic pump, a meter of an absorption solution, a measuring cell with nozzles for introducing and discharging gas and an absorption solution, into which indicator and auxiliary electrodes are mounted, a high-resistance converter and a recording device, characterized in that the gas dispenser is installed after the measuring cell, and the cell is sealed in the form of two vessel communicating through a liquid channel in, in one of which the indicator is placed and the other - auxiliary electrodes, and is provided with an additional gas channel located between the vessels, the inlet pipe installed by the indicator electrode and the output - of the auxiliary electrode.

2. Installation according to claim 1, characterized in that the gas channel of the measuring cell is made with a bevel of 30-50 ^° in the direction of the auxiliary electrode.

3. Installation according to claim 1, characterized in that the cross-sectional areas of the liquid and gas channels are correlated as 1: 5 - 1: 30.