RU2282850C1 - Reagent-free method and device for finding content of components in solution - Google Patents
Reagent-free method and device for finding content of components in solution Download PDFInfo
- Publication number
- RU2282850C1 RU2282850C1 RU2005112942/04A RU2005112942A RU2282850C1 RU 2282850 C1 RU2282850 C1 RU 2282850C1 RU 2005112942/04 A RU2005112942/04 A RU 2005112942/04A RU 2005112942 A RU2005112942 A RU 2005112942A RU 2282850 C1 RU2282850 C1 RU 2282850C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- granule
- solution
- volume
- concentration
- nature
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Sampling And Sample Adjustment (AREA)
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
Abstract
Description
Предложенное изобретение относится к области химического анализа с применением полимерных материалов и основано на использовании их физико-механических свойств, в частности изменения степени набухания сшитых полимеров в растворах различных веществ и концентраций.The proposed invention relates to the field of chemical analysis using polymeric materials and is based on the use of their physicomechanical properties, in particular, changes in the degree of swelling of crosslinked polymers in solutions of various substances and concentrations.
Известен способ инструментального анализа, при осуществлении которого анализируемые элементы концентрируют на не содержащих эти элементы и маскирующие примеси ионитах, выполненных в виде 1-5 гранул размером 10-1000 мкм с последующим рентгеноспектральным микроанализатором ионитов. Устройство пробоотборника для осуществления способа включает пропускную систему, в которой установлена пластина с вмонтированными в нее 1-5 гранулами ионита, размером 10-1000 мкм, а в пластине выполнены сквозные каналы для прохождения анализируемой жидкости (RU 2152614, 10.07.2000). Недостатком способа является отсутствие возможности определения концентрации растворенных веществ в анализируемом растворе.A known method of instrumental analysis, in the implementation of which the analyzed elements are concentrated on not containing these elements and masking impurities, ion exchangers, made in the form of 1-5 granules with a size of 10-1000 microns, followed by x-ray microanalyzer of ion exchangers. The sampler device for implementing the method includes a throughput system in which a plate with 1-5 ionite granules 10-1000 μm in size is mounted on it, and through channels are made in the plate for passing the analyzed liquid (RU 2152614, July 10, 2000). The disadvantage of this method is the inability to determine the concentration of dissolved substances in the analyzed solution.
При анализе воды используется способ измерения жесткости воды, сущность которого заключается в том, что непосредственно в водоеме размещают устройство, посредством которого осуществляют концентрирование катионов тяжелых металлов на сорбенте и анализ степени их концентрирования. В качестве сорбента используют катионообменную смолу, которая в виде пленки нанесена на полоску свернутой в спираль водонепроницаемой пластмассы. Спираль размещена в водопроницаемом кожухе. Начало спирали закреплено в центре кожуха, а другой ее конец - у края кожуха посредством пружинки. На внешнем конце спирали закреплен небольшой магнит с возможностью взаимодействия с магнитоуправляемым герметическим контактом, который соединен с целью анализа. По мере накопления в ионообменной пленке поступающих из воды катионов тяжелых металлов эта пленка набухает, изменяя тем самым упругость спирали. В зависимости от степени набухания пленки спираль закручивается или раскручивается, передвигая при этом магнит. При определенной степени концентрирования катионов тяжелых металлов перемещение магнита вызывает срабатывание магнитоуправляемого герметического контакта, замыкая или размыкая цепь анализатора. Это позволяет следить за достижением определенной жесткости воды или процессом восстановления (RU 2092834, 10,10,1997).When analyzing water, a method of measuring water hardness is used, the essence of which lies in the fact that a device is placed directly in the reservoir, by means of which heavy metal cations are concentrated on the sorbent and an analysis of the degree of their concentration. As a sorbent, a cation exchange resin is used, which is applied in the form of a film to a strip of coiled waterproof plastic. The spiral is placed in a permeable casing. The beginning of the spiral is fixed in the center of the casing, and its other end is at the edge of the casing by means of a spring. At the outer end of the spiral, a small magnet is fixed with the possibility of interaction with a magnetically controlled hermetic contact, which is connected for the purpose of analysis. As cations of heavy metals coming from water accumulate in the ion-exchange film, this film swells, thereby changing the elasticity of the spiral. Depending on the degree of swelling of the film, the spiral is twisted or untwisted, while moving the magnet. At a certain degree of concentration of heavy metal cations, the movement of the magnet triggers a magnetically controlled hermetic contact, closing or breaking the analyzer circuit. This allows you to monitor the achievement of a certain water hardness or the recovery process (RU 2092834, 10,10,1997).
Недостатками известного способа являются: реакция ионообменного детектора на суммарное количество сорбированных катионов различных металлов без возможности их идентификации; реакция детектора на некое заданное количество катионов тяжелых металлов.The disadvantages of this method are: the reaction of the ion exchange detector to the total number of sorbed cations of various metals without the possibility of identification; detector response to a predetermined number of heavy metal cations.
Известен способ определения содержания металла в катионите по его набуханию. При этом измеряют набухаемость моноионных и смешанных форм катионита. Содержание ионов металла в катионите смешанной формы рассчитывают по формуле:A known method for determining the metal content in cation exchange resin by its swelling. In this case, the swelling of monoionic and mixed forms of cation exchanger is measured. The content of metal ions in cation exchange resin mixed form is calculated by the formula:
где Ex и Е - содержание металла в катионите смешанной и моноионной форм соответственно;where E x and E are the metal content in the cation exchange resin mixed and monoionic forms, respectively;
S1 и S3 - абсолютная набухаемость моноионных водородной и солевой форм катионита соответственно;S 1 and S 3 - the absolute swelling of the monoionic hydrogen and salt forms of cation exchange resin, respectively;
S2 - абсолютная набухаемость смешанной формы катионита (SU 1416906, 15.08.1988).S 2 - absolute swelling of the mixed form of cation exchanger (SU 1416906, 08/15/1988).
Недостатком способа является отсутствие возможности определения концентрации металла в растворе и невозможность анализа растворов, где растворенных солей металлов более одного.The disadvantage of this method is the inability to determine the concentration of metal in the solution and the inability to analyze solutions where there are more than one dissolved metal salt.
Наиболее близким к предложенному изобретению является способ определения содержания компонентов в жидких средах путем измерения деформации чувствительного элемента, выполненного из полимерного материала, адсорбционно активного в анализируемой среде, и устройство для его осуществления, содержащее чувствительный элемент, закрепленный между датчиками механического напряжения (SU 1758526, 30.08.1992).Closest to the proposed invention is a method for determining the content of components in liquid media by measuring the deformation of a sensitive element made of a polymer material adsorbed active in the analyzed medium, and a device for its implementation, containing a sensitive element fixed between the sensors of mechanical stress (SU 1758526, 30.08 .1992).
Однако известный способ не обеспечивает чувствительности и точности при определении содержания компонентов неорганической природы.However, the known method does not provide sensitivity and accuracy in determining the content of components of an inorganic nature.
Задачей настоящего изобретения является разработка универсального способа определения содержания различных компонентов в растворе с обеспечением высокой точности и чувствительности, а также создание простого устройства для осуществления способа.The objective of the present invention is to develop a universal method for determining the content of various components in a solution with high accuracy and sensitivity, as well as creating a simple device for implementing the method.
Поставленная задача решается описываемым способом определения содержания компонентов в растворе, включающем измерение физико-механической характеристики чувствительного элемента, выполненного из сорбционно-активного полимерного материала, в исследуемом и эталонном растворах и сравнение измеренных величин, причем в качестве чувствительного элемента используют сферическую гранулу сшитого полимерного сорбента или ионита, в качестве физико-механической характеристики элемента используют его набухаемость, при этом предварительно определяют объем соответствующей гранулы после ее выдержки до состояния равновесия в эталонном растворе с различной концентрацией заданного компонента и в чистом растворителе, определяют приведенный объем гранулы из соотношения:The problem is solved by the described method for determining the content of components in a solution, including measuring the physicomechanical characteristics of a sensitive element made of sorption-active polymer material in the test and reference solutions and comparing the measured values, moreover, a spherical granule of a crosslinked polymer sorbent is used as a sensitive element or ion exchanger, as a physicomechanical characteristic of an element, its swelling is used; redelyayut volume corresponding pellets after exposure to an equilibrium state in the reference solution with different concentrations of a given component in pure solvent determined given volume of pellets from the relation:
где k - постоянный коэффициент для данной гранулы 
Vизм - измеренный объем гранулы, набухшей в анализируемом растворе;V ISM - the measured volume of the granule swollen in the analyzed solution;
Vгр - объем гранулы, набухшей в чистом растворителе;V gr is the volume of the granule swollen in a pure solvent;
результаты вычислений в виде зависимости приведенного объема гранулы от концентрации определяемого компонента в растворе вносят в банк данных компьютера, и на основании сравнения приведенного объема гранулы в исследуемом растворе и калибровочных графиков зависимости приведенных объемов гранул от природы и/или концентрации эталонного раствора определяют природу и/или концентрацию заданного компонента.the calculation results in the form of the dependence of the reduced granule volume on the concentration of the determined component in the solution are entered into the computer database, and based on the comparison of the reduced granule volume in the test solution and calibration graphs of the reduced granule volumes on the nature and / or concentration of the reference solution, determine the nature and / or concentration of a given component.
Способ предполагает, что при определении содержания компонентов ионной природы при их совместном присутствии в растворе предварительно определяют активность воды по степени набухания гранулы и степень набухания ионита в смешанной ионной форме, а затем вычисляют соотношение ионных форм вначале в ионите, а затем концентрации компонентов в растворе.The method assumes that when determining the content of components of ionic nature when they are together in a solution, water activity is preliminarily determined by the degree of swelling of the granule and the degree of swelling of the ion exchanger in mixed ionic form, and then the ratio of the ionic forms is first calculated in the ion exchanger, and then the concentration of the components in the solution.
Поставленная задача решается также заявленной установкой для осуществления описанного выше способа, которая содержит источник света, чувствительный элемент, представляющий собой сферическую гранулу полимерного сорбента или ионита, помещенную в ячейку, содержащую анализируемый раствор, усилитель сигнала в виде оптического блока с набором объективов, регистрирующее устройство в виде светочувствительной матрицы фотоаппарата, соединенное с одной стороны с объективом усилителя, а с другой стороны с аналого-цифровым преобразователем компьютера. На фиг.1 представлена схема заявленной установки.The problem is also solved by the claimed installation for implementing the method described above, which contains a light source, a sensing element, which is a spherical granule of a polymer sorbent or ion exchanger, placed in a cell containing a solution to be analyzed, a signal amplifier in the form of an optical unit with a set of lenses, a recording device in as a photosensitive matrix of the camera, connected on the one hand with the amplifier lens, and on the other hand with an analog-to-digital converter to pewter. Figure 1 presents a diagram of the claimed installation.
В установку входят: 1 - источник света; 2 - ячейка; 3 - гранула; 4 - оптический блок; регистрирующий блок; 5 - блок обработки данных.The installation includes: 1 - light source; 2 - cell; 3 - granule; 4 - optical block; registration unit; 5 - data processing unit.
Установка работает следующим образом. Выбранную для проведения анализа гранулу помещают в ячейку и заливают чистым растворителем. Ячейку помещают на предметный столик, на котором снизу закреплен источник света. Проекция гранулы, увеличенная объективом, попадает на светочувствительную матрицу, которая преобразует световой сигнал в электрический. Величина сигнала зависит от площади проекции гранулы на матрицу. С матрицы сигнал поступает в компьютер, в котором с помощью специальной программы выполняется решение поставленной задачи: определяются природа и (или) концентрация растворенных веществ.Installation works as follows. The granule selected for analysis is placed in a cell and poured with a pure solvent. The cell is placed on an object table, on which a light source is fixed below. The projection of the granule, enlarged by the lens, falls on a photosensitive matrix, which converts the light signal into an electric one. The magnitude of the signal depends on the projection area of the granule onto the matrix. From the matrix, the signal enters the computer, in which, using a special program, the task is solved: the nature and (or) concentration of dissolved substances are determined.
Ниже приведены описания методик работы и примеры конкретных анализов. Представленные примеры не описывают всех возможностей заявленного способа, а лишь иллюстрируют проведение анализа трех растворов с веществами различной природы.Below are descriptions of working methods and examples of specific analyzes. The presented examples do not describe all the possibilities of the claimed method, but merely illustrate the analysis of three solutions with substances of different nature.
Примеры некоторых типов сшитых полимеров приведены в таблице 1. Они использованы заявителем в рамках предложенного способа при определении природы и концентрации растворенных веществ. Отметим некоторые аспекты выбора гранул для конкретного анализа.Examples of some types of crosslinked polymers are shown in table 1. They are used by the applicant in the framework of the proposed method in determining the nature and concentration of dissolved substances. We note some aspects of the choice of granules for a specific analysis.
Природу растворенного катиона определяют с помощью катионитов, а природу растворенного аниона с помощью анионитов. Природа катионообменной группы и количество сшивающего агента влияют только на точность измерений, например, определение концентраций разбавленных растворов удобнее проводить на ионитах с малой сшивкой. При определении концентраций в смешанных растворах одновременно используют как иониты, так и гидрофильные сшитые полимерные сорбенты, причем использование ионитов с разной природой ионообменных групп повышает точность анализа. Например, использование ионитов со слабодиссоциирующими группами позволяет более точно определять концентрации комплексообразующих ионов. Использование гидрофильных сшитых полимерных сорбентов позволяет с высокой точностью: а) определять активность воды в смешанных растворах, не изменяя состав раствора; б) определять активность воды и таким образом концентрацию растворенного вещества в тех случаях, когда это вещество не диссоциировано; в) способность этих сорбентов взаимодействовать с растворенным веществом, образуя координационные связи, что влияет на степень набухания гранулы гидрофильного сорбента и таким образом позволяет установить природу растворенного вещества. В совокупности с измерениями степени набухания гранул других полимеров это позволяет определять как природу вещества, так и его концентрацию.The nature of the dissolved cation is determined using cation exchangers, and the nature of the dissolved anion is determined using anion exchangers. The nature of the cation exchange group and the amount of crosslinking agent only affect the accuracy of the measurements, for example, it is more convenient to determine the concentration of dilute solutions on ionites with low crosslinking. When determining concentrations in mixed solutions, both ion exchangers and hydrophilic crosslinked polymer sorbents are simultaneously used, and the use of ion exchangers with different nature of ion-exchange groups increases the accuracy of the analysis. For example, the use of ion exchangers with weakly dissociating groups makes it possible to more accurately determine the concentration of complexing ions. The use of hydrophilic crosslinked polymer sorbents allows with high accuracy: a) to determine the activity of water in mixed solutions without changing the composition of the solution; b) determine the activity of water and thus the concentration of the dissolved substance in those cases when this substance is not dissociated; c) the ability of these sorbents to interact with the dissolved substance, forming coordination bonds, which affects the degree of swelling of the granules of the hydrophilic sorbent and thus allows us to establish the nature of the dissolved substance. Together with measurements of the degree of swelling of the granules of other polymers, this allows one to determine both the nature of the substance and its concentration.
Примеры типов сшитых полимеров, использованных для анализа растворов веществ разной природы и концентрации.Table 1.
Examples of types of crosslinked polymers used to analyze solutions of substances of different nature and concentration.
Кроме представленных в таблице конкретных типов ионитов и сорбентов была проверена возможность получения технического результата и на других типах сшитых полимеров, которые также показали хорошие результаты.In addition to the specific types of ion exchangers and sorbents presented in the table, the possibility of obtaining a technical result on other types of crosslinked polymers was also tested, which also showed good results.
А. Методика определения природы и концентрации растворенного в воде неэлектролита.A. Methodology for determining the nature and concentration of non-electrolyte dissolved in water.
Для того чтобы определить природу и концентрацию растворенного неэлектролита, используют сшитые гидрофильные полимерные сорбенты или сшитые полиэлектролиты (иониты). Степень набухания любого из указанных выше полимеров зависит как от природы самого полимера, так и от природы растворенного вещества и его концентрации. Более того, эти зависимости индивидуальны, что позволяет, измеряя объем гранулы полимера, определять природу и концентрацию растворенного вещества. Для определения природы растворенного вещества надо провести измерения в растворах этого вещества разных концентраций на разных сорбентах и по эталонным кривым определить его природу. Определение концентрации анализируемого раствора осуществляется путем сравнения размера гранулы, набухшей в этом растворе, с калибровочным графиком.In order to determine the nature and concentration of the dissolved nonelectrolyte, crosslinked hydrophilic polymer sorbents or crosslinked polyelectrolytes (ion exchangers) are used. The degree of swelling of any of the above polymers depends both on the nature of the polymer itself and on the nature of the solute and its concentration. Moreover, these dependencies are individual, which allows, by measuring the volume of the polymer granule, to determine the nature and concentration of the solute. To determine the nature of the dissolved substance, it is necessary to carry out measurements in solutions of this substance of different concentrations on different sorbents and determine its nature from the reference curves. The concentration of the analyzed solution is determined by comparing the size of the granules swollen in this solution with a calibration graph.
Пример 1.Example 1
В рассматриваемом примере для анализа были взяты растворы двух неэлектролитов. Чтобы определить природу и концентрацию раствора неизвестного неэлектролита, из него разведением в известное число раз готовили несколько растворов с разными концентрациями (не менее 4 растворов). В ячейки планшета помещали по одной грануле разных сорбентов (в данном случае для определения природы и концентрации растворенных веществ были использованы гранулы сульфокатионита с R-SO3 группами и гидрофильный сорбент на основе сшитого полимера с привитыми ОН-группами) и заливали в ячейки приготовленные растворы (включая исходный раствор и воду). Выдерживали гранулы в растворах в течение десяти минут и измеряли их объемы. По результатам измерений в координатах приведенный объем от концентрации (концентрацию исходного раствора принимали равной единице) для каждого сорбента строили индивидуальные кривые, по шести точкам каждую.In this example, solutions of two non-electrolytes were taken for analysis. To determine the nature and concentration of a solution of an unknown nonelectrolyte, several solutions with different concentrations (at least 4 solutions) were prepared from it by a known number of times. One granule of different sorbents was placed in the tablet’s cells (in this case, sulfocationite granules with R-SO 3 groups and a hydrophilic sorbent based on a cross-linked polymer with grafted OH groups were used to determine the nature and concentration of dissolved substances) and the prepared solutions were poured into the cells ( including stock solution and water). The granules were kept in solutions for ten minutes and their volumes were measured. According to the results of measurements in coordinates, the reduced volume versus concentration (the concentration of the initial solution was taken equal to unity) individual curves were constructed for each sorbent, six points each.
Эти кривые иллюстрируют изменение приведенного объема гранулы сорбента в зависимости от природы и степени разбавления (концентрации) анализируемого раствора. Сравнивая полученные кривые (см. фиг.2) с банком данных прибора, определяли природу растворенных веществ. Установлено, что в первом случае растворенным веществом была сахароза, а во втором этанол. Далее, воспользовавшись информацией о степени набухания гранулы в анализируемом растворе и сравнив ее с любым из калибровочных графиков, устанавливали концентрации исходных растворов. В анализируемых растворах она составляла для сахарозы 198 г/л, а для этанола 96%.These curves illustrate the change in the reduced volume of the sorbent granule depending on the nature and degree of dilution (concentration) of the analyzed solution. Comparing the obtained curves (see figure 2) with the data bank of the device, the nature of the dissolved substances was determined. It was found that in the first case, the dissolved substance was sucrose, and in the second, ethanol. Then, using information on the degree of swelling of the granule in the analyzed solution and comparing it with any of the calibration graphs, we determined the concentrations of the initial solutions. In the analyzed solutions, it was 198 g / l for sucrose, and 96% for ethanol.
Б. Методика определения природы и концентрации растворенного в воде электролита.B. Methodology for determining the nature and concentration of electrolyte dissolved in water.
Чтобы определить состав и концентрацию анализируемого раствора электролита, сначала определяют природу растворенного вещества. Для этого помещают в разные ячейки гранулы катионита и анионита в стандартных ионных формах, находящихся в равновесии с чистой водой, и измеряют их размеры 
Но сначала определяют природу растворенного вещества. Для этого гранулы отмывают водой от раствора и снова измеряют их размеры 
Полученные значения являются справочными величинами, находящимися в банке данных прибора (см. фиг.3). По ним устанавливают ионные формы ионитов и соответственно природу растворенного вещества.The obtained values are reference values located in the data bank of the device (see figure 3). They establish ionic forms of ion exchangers and, accordingly, the nature of the solute.
После того как природа растворенного вещества установлена, определяют его концентрацию. Для этого достаточно воспользоваться полученными данными, полученными на одном из ионитов. Чтобы определить концентрацию раствора, вычисляют любой из относительных объемов:Once the nature of the solute is established, determine its concentration. To do this, it is sufficient to use the data obtained on one of the ion exchangers. To determine the concentration of the solution, calculate any of the relative volumes:
и по графику, иллюстрирующему зависимость приведенного объема гранулы от концентрации раствора, определяют концентрацию анализируемого раствора.and according to a graph illustrating the dependence of the reduced granule volume on the solution concentration, the concentration of the analyzed solution is determined.
Пример 2.Example 2
Гранулу катионита в водородной форме и гранулу анионита в хлоридной форме заливают водой и измеряют их размеры. Размер гранулы катионита 140180000 ед., а размер гранулы анионита 103480764 ед. Удаляют воду и приводят гранулы в равновесие с анализируемым раствором. Для этого три раза меняют раствор в ячейке. Снова измеряют гранулы. Новые размеры катионита 129922682; анионита 109073325. Отмывают гранулы водой от анализируемого раствора и в третий раз измеряют их объем. Объем катионита 141768456, а объем анионита 103852886. Определяют отношение объемов гранул в воде. Оно равно для катионита 1, что означает, что ионит находится в Н+-форме, для анионита 1, что говорит о Cl--форме. То есть анализируемый раствор - это раствор соляной кислоты. Для того чтобы определить его концентрацию, воспользуемся результатами измерения 2 и банком данных (см. фиг.4). Из них следует, что концентрация анализируемого раствора равна 1,40 н.The cation exchanger granule in the hydrogen form and the anion exchanger granule in the chloride form are filled with water and their sizes are measured. The granule size of cation exchanger is 140180000 units, and the granule size of anion exchanger is 103480764 units. Water is removed and the granules are equilibrated with the analyzed solution. To do this, change the solution in the cell three times. Granules are measured again. New sizes of cation exchange resin 129922682; anion exchange resin 109073325. The granules are washed with water from the analyzed solution and their volume is measured for the third time. The volume of cation exchanger is 141768456, and the volume of anion exchanger is 103852886. The ratio of the volumes of granules in water is determined. It is equal for cation exchanger 1, which means that the ion exchanger is in the H + form, for anion exchanger 1, which indicates the Cl - form. That is, the analyzed solution is a solution of hydrochloric acid. In order to determine its concentration, we use the results of measurement 2 and a data bank (see figure 4). From them it follows that the concentration of the analyzed solution is equal to 1.40 N.
В. Методика определения концентраций растворенных веществ в растворах смесей.B. Methodology for determining the concentrations of dissolved substances in solutions of mixtures.
Если раствор содержит несколько растворенных веществ, то для определения их концентрации надо знать, какие это вещества.If the solution contains several dissolved substances, then to determine their concentration, you need to know what substances it is.
Чтобы найти концентрации компонентов в растворах смесей, сначала определяют активность воды в этом растворе. Для этой цели используют полимер, который не вступает в реакцию обмена ни с одним из находящихся в растворе ионов, но изменяет свой объем в зависимости от активности воды. Если в анализируемом растворе растворены вещества, содержащие общий ион (например, смесь кислот или кислота и ее соли), то для определения активности воды используют ионит в форме этого иона (катионит в водородной форме для смеси кислот и анионит в соответствующей форме для кислоты и ее солей). Активность воды определяют по степени набухания этого полимера. Если растворенные вещества различаются как по природе катиона, так и по природе аниона, то для определения активности воды используют гидрофильные полимерные сорбенты, не имеющие в своем составе ионообменных групп, но изменяющие степень набухания в зависимости от активности воды в анализируемом растворе.To find the concentration of components in solutions of mixtures, first determine the activity of water in this solution. For this purpose, a polymer is used that does not enter into an exchange reaction with any of the ions in the solution, but changes its volume depending on the activity of water. If substances containing a common ion (for example, a mixture of acids or an acid and its salts) are dissolved in the analyzed solution, then an ion exchanger in the form of this ion is used to determine the activity of water (cation exchanger in hydrogen form for an acid mixture and anion exchanger in the corresponding form for acid and its salts). Water activity is determined by the degree of swelling of this polymer. If the dissolved substances differ both in the nature of the cation and in the nature of the anion, then hydrophilic polymer sorbents are used to determine the activity of water, which do not contain ion-exchange groups, but change the degree of swelling depending on the activity of water in the analyzed solution.
После того как активность воды в анализируемом растворе определена, определяют степень набухания ионита в смешанной ионной форме, находящегося в равновесии с анализируемым раствором. Как уже говорилось выше, для выбранного сорбента каждая ионная форма имеет характерную только для нее функциональную зависимость изменения относительного объема гранулы от активности воды. Если в анализируемом растворе растворены два вещества, то характерная для этой смеси кривая будет занимать промежуточное положение между двумя кривыми для соответствующих моноионных форм. На основании данных об активности воды и данных, полученных при измерении степени набухания гранулы в анализируемом растворе, вычисляют соотношение ионных форм в ионите, а затем в растворе. Концентрацию компонентов в анализируемом растворе вычисляют, рассматривая его как смесь бинарных изоактивных по воде растворов.After the activity of water in the analyzed solution is determined, the degree of swelling of the ion exchanger in mixed ionic form, which is in equilibrium with the analyzed solution, is determined. As mentioned above, for the selected sorbent, each ionic form has a functional dependence of the change in the relative volume of the granule on the activity of water, characteristic only for it. If two substances are dissolved in the analyzed solution, then the curve characteristic of this mixture will occupy an intermediate position between the two curves for the corresponding monoionic forms. Based on the data on the activity of water and the data obtained when measuring the degree of swelling of the granules in the analyzed solution, the ratio of the ionic forms in the ion exchanger and then in the solution is calculated. The concentration of components in the analyzed solution is calculated by considering it as a mixture of binary water-isoactive solutions.
Пример 3.Example 3
Анализируемый раствор представляет собой смесь двух электролитов: NaCl и KCl. Сначала нужно определить в нем активность воды. Для этого определяют объем гранулы анионита в Cl-форме в воде. Потом заливают гранулу анализируемым раствором. В этом случае анионит не взаимодействует ни с одним из указанных электролитов и изменение объема гранулы связано только с активностью воды. Величина относительного объема гранулы в анализируемом растворе равна 0,968. Активность воды определяют, сравнивая эту величину с изотермой, имеющейся в банке данных. В результате получают, что активность воды в анализируемом растворе равна 0,92.The analyzed solution is a mixture of two electrolytes: NaCl and KCl. First you need to determine the activity of water in it. To do this, determine the volume of granules of anion exchange resin in the Cl form in water. Then pour the granule with the analyzed solution. In this case, the anion exchange resin does not interact with any of these electrolytes and the change in the granule volume is associated only with the activity of water. The value of the relative volume of the granules in the analyzed solution is equal to 0.968. Water activity is determined by comparing this value with the isotherm available in the database. The result is that the water activity in the analyzed solution is 0.92.
После того как активность воды определена, определяют концентрации компонентов раствора. Для этого проводят измерение объема другой гранулы (катионита) в смешанной Na, K-форме, приведенной в равновесие с анализируемым раствором. Используя результаты измерения и информацию из банка данных, сначала определяют доли ионных форм в ионите, а затем, используя константу равновесия, их соотношение в растворе.After the activity of water is determined, determine the concentration of the components of the solution. To do this, measure the volume of another granule (cation exchanger) in a mixed Na, K-form, brought into equilibrium with the analyzed solution. Using the measurement results and information from the data bank, first determine the fraction of ionic forms in the ion exchanger, and then, using the equilibrium constant, their ratio in solution.
В результате проведенных вычислений получили, что в анализируемом растворе концентрации Cl-=2,47 н, К+=2,00 н, и Na+=0,47 н.As a result of the calculations, it was found that in the analyzed solution the concentrations of Cl - = 2.47 n, K + = 2.00 n, and Na + = 0.47 n.
Таким образом, предложенное изобретение обеспечивает точность и чувствительность определения компонентов различной природы в исследуемом растворе на простой установке. При этом широта использования предлагаемой методики ограничивается лишь полнотой банка данных, заложенных в персональный компьютер, на данный момент времени.Thus, the proposed invention provides accuracy and sensitivity for the determination of components of various nature in the test solution in a simple installation. Moreover, the breadth of use of the proposed methodology is limited only by the completeness of the data bank stored in a personal computer at a given time.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005112942/04A RU2282850C1 (en) | 2005-04-29 | 2005-04-29 | Reagent-free method and device for finding content of components in solution |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005112942/04A RU2282850C1 (en) | 2005-04-29 | 2005-04-29 | Reagent-free method and device for finding content of components in solution |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2282850C1 true RU2282850C1 (en) | 2006-08-27 |
Family
ID=37061365
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2005112942/04A RU2282850C1 (en) | 2005-04-29 | 2005-04-29 | Reagent-free method and device for finding content of components in solution |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2282850C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2653086C1 (en) * | 2017-06-20 | 2018-05-07 | Александр Николаевич Гагарин | Installation and method for measuring swelling parameters of polymeric spherical granule |
| RU2714832C1 (en) * | 2019-04-26 | 2020-02-19 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова" (МГУ) | Method of determining composition of solution based on swelling kinetics of polymer gel therein |
-
2005
- 2005-04-29 RU RU2005112942/04A patent/RU2282850C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2653086C1 (en) * | 2017-06-20 | 2018-05-07 | Александр Николаевич Гагарин | Installation and method for measuring swelling parameters of polymeric spherical granule |
| RU2714832C1 (en) * | 2019-04-26 | 2020-02-19 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова" (МГУ) | Method of determining composition of solution based on swelling kinetics of polymer gel therein |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4318709A (en) | Test means, test device and method for determining the ionic strength or specific gravity of a liquid sample | |
| JP5246741B2 (en) | Apparatus for detecting contaminants in liquid and system for using the same | |
| US5183549A (en) | Multi-analyte sensing electrolytic cell | |
| Matysik et al. | Application of Zeolite‐Polydimethylsiloxane Electrodes to Potentiometric Studies of Cationic Species | |
| US6753191B2 (en) | Polymerized crystalline colloidal array chemical sensing materials for use in high ionic strength solutions | |
| US3558279A (en) | Electrochemical sensor device | |
| RU2282850C1 (en) | Reagent-free method and device for finding content of components in solution | |
| JP5014251B2 (en) | Column used for hexavalent chromium analysis | |
| JP2019537006A (en) | Portable microfluidic device for nitrite-nitric acid detection | |
| Dai et al. | Influence of pH, ionic strength and natural organic matter concentration on a MIP-Fluorescent sensor for the quantification of DNT in water | |
| CA1141275A (en) | Composition, test device and method for determining the ionic strength or specific gravity of a liquid sample | |
| Li et al. | Quantitative chemical analysis | |
| Sudha | Pharmaceutical analysis | |
| Tokmachev et al. | The Effects of polymer properties and solution composition on the distribution, properties, and amount of water in swollen ion exchangers | |
| Pietrzyk et al. | Ion exchanger-solvent interactions: properties and methodology | |
| CN109030705A (en) | A kind of method of the ion-chromatographic determination containing carbonic acid (hydrogen) root in carbonic acid (hydrogen) salt injection | |
| Shvedene et al. | A potentiometric multisensor system of anion-selective electrodes based on ionic liquids | |
| Schäfer et al. | Ion chromatography | |
| RU2786355C1 (en) | Method for determining the concentration of an analyte in a sample | |
| RU2714832C1 (en) | Method of determining composition of solution based on swelling kinetics of polymer gel therein | |
| JPH08155451A (en) | Simple monitoring method for chlorine ion | |
| Stainton | An automated method for determination of chloride and sulfate in freshwater using cation exchange and measurement of electrical conductance | |
| JPH06160284A (en) | Apparatus and method for measurement of at least one kind ofvolatile component in gas sample or liquid sample | |
| Noël et al. | Performance of sulfation and nitration plates used to monitor atmospheric pollutant deposition in a real environment | |
| Bondareva et al. | Monitoring of natural waters using sorption cartridges |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090430 |