SU1087866A1

SU1087866A1 - Electrochemical device for measuring concentration of gaseous fluoride compounds

Info

Publication number: SU1087866A1
Application number: SU833544576A
Authority: SU
Inventors: Алексей Валерьевич МОРОЗОВ; Ованес Авдеевич Сагателян; Игорь Васильевич Кораблев; Борис Михайлович Кулаков; Галина Анатольевна Гальцова
Original assignee: Московский Ордена Трудового Красного Знамени Институт Химического Машиностроения; Предприятие П/Я А-7113
Priority date: 1983-01-26
Filing date: 1983-01-26
Publication date: 1984-04-23

Abstract

ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ГАЗООБРАЗНБ1Х ФТОРИСТЫХ СОЕДИНЕНИЙ, содержащее измерительную камеру с фторидселективным электродом , камеру сравнени и абсорбер, отличающеес тем, что, с целью уменьшени времени установлени стабильных показаний и повышени точности измерений, в него введен дополнительный фторидселективный электрод, измерительна камера и камера сравнени выполнены в виде отверстий в мембранах ионоселективных электродов, а абсорбер выполнен в виде проточного диффузионного элемента, расположенного между двум фторидселективными электродами , и подсоединен к обеим камерам. (Crf) (Л оо оо с о Фиг.1ELECTROCHEMICAL DEVICE FOR MEASURING THE CONCENTRATION OF GAS-PERFORMING CREMAFUNCTIONAL COMPOUNDS, containing a measuring chamber with a fluoride-selective electrode, a comparison chamber and an absorber, characterized in that, in order to reduce the time to establish stable indications and to improve the accuracy of the measurements, the level of the disproportionate factors is at the same time. made in the form of holes in the membranes of ion-selective electrodes, and the absorber is made in the form of a flow-through diffusion element, p ftoridselektivnymi memory location between the two electrodes and is connected to both chambers. (Crf) (L oo oo with o Figure 1

Description

Изобретение относитс к устройствам дл определени вредных веществ в газовых средах и может, быть использовано дл автоматического определени концентрации фтористых соединений в технологических выбросах предпри тий цветной и черной металлургии , химической промышленности, производства удобрений, промышленности строительных материалов и других отрасл х народного хоз йства.The invention relates to devices for determining hazardous substances in gaseous media and can be used to automatically determine the concentration of fluoride compounds in process emissions from ferrous and ferrous metallurgy enterprises, the chemical industry, the production of fertilizers, the building materials industry and other household products.

Известно устройство дл непрерывного определени газообразных фтористых соединений , содержаш,ее измерительную чейку с подвод щими патрубками дл анализируемого газа и поглотительного раствора, внутри которой расположены измерительный ионоселективный и сравнительный электроды , а также переток, через который вытекает рабочий раствор и анализируемый газ 1.A device is known for the continuous determination of gaseous fluoride compounds, containing its measuring cell with supply pipes for the analyzed gas and the absorption solution, inside which the measuring ion-selective and comparative electrodes are located, as well as the flow through which the working solution and the analyzed gas flow 1.

Недостатком этого устройства вл етс значительный объем измерительной камеры с ионоселективным электродом, что приводит к увеличению времени установлени стабильных показаний пор дка 15-17 мин. Наличие перетока приводит к изменению уровн рабочего раствора в измерительной чейке и значительной погрешности измерений .A disadvantage of this device is the considerable volume of the measuring chamber with an ion-selective electrode, which leads to an increase in the time for establishing stable readings in the order of 15-17 minutes. The presence of a flow leads to a change in the level of the working solution in the measuring cell and a significant measurement error.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению вл етс устройство дл измерени концентрации газообразных фтористых соединений, содержащее измерительную камеру с фторидселективным электродом, ка.меру сравнени и абсорбер 2The closest to the technical essence of the invention is a device for measuring the concentration of gaseous fluoride compounds, containing a measuring chamber with a fluoride-selective electrode, a comparison meter and an absorber 2

Недостатками известного устройства вл ютс значительное врем установлени стабильных показаний, образование застойных зон и медленный обмен электролита вблизи чувствительной поверхности измерительного ионоселективного электрода.The disadvantages of the known device are the considerable time for establishing stable readings, the formation of stagnant zones and the slow exchange of electrolyte near the sensitive surface of the measuring ion-selective electrode.

Элемент слива отработанного раствора представл ет собой стекл нный стержень, по которому стекает электролит, при этом уровень раствора в зоне измерительного и. сравнительного электродов колеблетс в пределах 1-2 мм, что приводит к искажению статических и динамических характеристик устройства.The waste solution drain element is a glass rod through which electrolyte flows, while the level of the solution in the measuring zone and. The comparative electrodes fluctuate within 1-2 mm, which leads to a distortion of the static and dynamic characteristics of the device.

Наличие сравнительного электрода, а следовательно , контакта измер емый раствор - солевой мостик существенно вли ет на воспроизводимость и точность измерени ЭДС, так как здесь возникает нестабильный диффузионный потенциал.The presence of a comparative electrode, and therefore the contact of the measured solution — the salt bridge significantly affects the reproducibility and accuracy of the EMF measurement, since an unstable diffusion potential arises here.

Целью изобретени вл етс уменьщение времени установлени стабильных показаНИИ и повышение точности измерений концентрации газообразных фтористых соединений .The aim of the invention is to reduce the time to establish stable readings and to improve the accuracy of measurements of the concentration of gaseous fluoride compounds.

Поставленна цель достигаетс тем, что в электрохимическое устройство дл измерени концентрации газообразных фтористых соединений, содержащее измерительную камеру с фторидселективным электродом , камеру сравнени и абсорбер, введен дополнительный фторидселективный электрод , измерительна камера и камера сравнени выполнены в виде отверстий в мембранах ионоселективных электродов, а абсорбер выполнен в виде проточного диффузионного элемента, расположенного между двум фторидселективными электродами, и подсоединен к обеим камерам.This goal is achieved by adding an additional fluoride selective electrode to the electrochemical device for measuring the concentration of gaseous fluoride compounds, containing a measuring chamber with a fluoride selective electrode, a comparison chamber and an absorber, and the measuring chamber and the comparison chamber made in the form of holes in the membranes of the ion-selective electrodes, and the absorber is made as a flow diffusion element located between two fluoride-selective electrodes and connected to both chambers frames

На фиг. 1 показана схема электрохимического устройства дл измерени концентрации газообразных фтористых соединений; на фиг. 2 - крива изменени ЭДС во времени при изменении концентрации газообразных фтористых соединений от 5 до 25 на фиг. 3 - градуировочна характеристика электрохимического устройства дл измерени концентрации газообразных фтористых соединений (диапазон измер емых концентраций О-1000 мг/м, рабоча температура 40±5°С).FIG. 1 shows a diagram of an electrochemical device for measuring the concentration of gaseous fluoride compounds; in fig. 2 is a curve of EMF variation with time when the concentration of gaseous fluorine compounds varies from 5 to 25 in FIG. 3 - calibration characteristic of an electrochemical device for measuring the concentration of gaseous fluoride compounds (the range of measured concentrations is O-1000 mg / m, the operating temperature is 40 ± 5 ° C).

Устройство содержит штуцер 1, соединенный с промежуточной емкостью 2, где стабилизируетс температура рабочего раствора , фторидселективный электрод 3 с камерой 4 сравнени , соединенной с входом абсорбера 5, выполненного в виде диффузионного элемента со штуцером 6 дл подачи анализируемого газа, штуцер 7 дл вывода газа, дополнительный фторидселективный электрод 8 с измерительной камерой 9, соединенной с выходом абсорбера 5, и выходной штуцер 10, соединенный с дренажной системой.The device contains a fitting 1 connected to an intermediate tank 2, where the temperature of the working solution is stabilized, a fluoride-selective electrode 3 with a comparison chamber 4 connected to an absorber 5 inlet, made in the form of a diffusion element with fitting 6 for supplying the analyzed gas, fitting 7 for withdrawing gas, additional fluoride selective electrode 8 with a measuring chamber 9 connected to the output of the absorber 5, and the output fitting 10 connected to the drainage system.

Измерительна 9 и сравнительна 4 камеры электродов 8 и 3 представл ют собой цилиндрические отверсти в чувствительных элементах электродов из фторида лантана.Measuring 9 and comparative 4 chambers of electrodes 8 and 3 are cylindrical holes in the sensitive elements of lanthanum fluoride electrodes.

Устройство работает следующим образом.The device works as follows.

Рабочий раствор подаетс через щтуцер 1 в промежуточную емкость 2, затем в сравнительную камеру 4 электрода 3 и диффузионный абсорбер 5, в котором происходит поглощение фтористых соединений из анализируемой газовой смеси. Свободный от фтористых соединений газ выводитс из абсорбера через штуцер 7, а анализируемый раствор попадает в камеру 9 измерени электрода 8. Выход отработанного раствора осуществл етс через щтуцер 10.The working solution is fed through shtutser 1 to intermediate tank 2, then to comparative chamber 4 of electrode 3 and diffusion absorber 5, in which the absorption of fluoride compounds from the analyzed gas mixture takes place. Fluoride-free gas is discharged from the absorber through fitting 7, and the analyzed solution enters the measurement chamber 9 of electrode 8. The waste solution is discharged through shtucher 10.

При посто нном расходе рабочего раствора 1 мл/мин и диаметре измерительной камеры 1,5 мм обеспечиваетс скорость прохождени анализируемого раствора через устройство пор дка 9 мм/с, что позвол ет уменьщить врем выхода на стабильные по казани до 6-8 с.At a constant flow rate of the working solution of 1 ml / min and a diameter of the measuring chamber of 1.5 mm, the rate of passage of the analyzed solution through the device is about 9 mm / s, which allows reducing the time to reach stable results up to 6-8 s.

Достоинством предлагаемого устройства вл етс полное отсутствие застойных зон, а также минимальный объем анализируемого раствора.The advantage of the proposed device is the complete absence of stagnant zones, as well as the minimum volume of the analyzed solution.

Выходной сигнал устройства св зан с концентрацией анализируемого газа следующим выражением: Е RT |„ CoF-bKCtF COF R - универсальна газова посто нна ; Т - температура; F - число Фараде ; Cjjij- начальна концентраци фторидиона в рабочем растворе; К - посто нна абсорбера; С 1р-концентраци анализируемого Из выражени (1) следует, что применение двух идентичных фторидселективных электродов позвол ет обойтись без солевого мостика электрода сравнени , а следовательно , диффузионный нестабильный потенциал в зоне контакта анализируемого раствора с используемыми электродами отсутствует . Выходной сигнал предлагаемого устройства в соответствии с выражением (1) вл етс функцией измер емой концентрации анализируемой газовой смеси и не зависит от стандартных электродных потенциалов фторидселективных электродов. Это приводит к значительному уменьшению аддитивной составл ющей погрешности измерени концентрации газообразных фтористых соединений. Электродвижуща сила, развиваема парой фторидселективных электродов за счет изменени в рабочем растворе концентрации анализируемых ионов, преобразуетс промышленным преобразователем в унифицированный выходной сигнал. Как видно из выражени (1), в процессе работы предлагаемого устройства дл получени реперной точки необходимо лишь отключить подачу анализируемого газа, при этом выходной сигнал станет равным нулю Е 0. Таким образом, осуществл етс надежна и проста проверка реперной точ ки без использовани устройств дл генерировани модельных газовых смесей, применени дополнительного оборудовани и хи.мических реактивов. Стабильный расход рабочего раствора, малое врем выхода на стабильные показани и отсутствие сравнительного электрода с солевым мостиком позвол ют работать в широком диапазоне измер емых концентраций газообразных фтористых соединений с точностью ±5%. Эта динамическа область работы вместе с простой и надежной конструкцией предлагаемого устройства, а также простотой обслуживани , позвол ет примен ть предлагаемое устройство в сиЬтемах автоматического управлени технологическими процессами и дл контрол загр знени окружающей среды.The output signal of the device is related to the concentration of the gas being analyzed by the following expression: Е RT | „CoF-bKCtF COF R — universal gas constant; T is the temperature; F is the Farade number; Cjjij is the initial concentration of fluoride in the working solution; K is the constant of the absorber; C 1p concentration of the analyzed From expression (1) it follows that the use of two identical fluoride selective electrodes makes it possible to dispense with the salt bridge of the reference electrode, and therefore, the diffusion unstable potential in the zone of contact of the analyzed solution with the used electrodes is absent. The output signal of the device according to expression (1) is a function of the measured concentration of the analyzed gas mixture and does not depend on standard electrode potentials of fluoride selective electrodes. This leads to a significant decrease in the additive component of the error in measuring the concentration of gaseous fluoride compounds. The electromotive force developed by a pair of fluoride-selective electrodes, due to a change in the concentration of the analyzed ions in the working solution, is converted by an industrial converter into a unified output signal. As can be seen from expression (1), in the course of the operation of the proposed device, to obtain a reference point, it is only necessary to turn off the supply of the analyzed gas, and the output signal will become zero E 0. Thus, a reliable and simple verification of the reference point without using devices for generation of model gas mixtures; use of additional equipment and chemical reagents. The stable flow rate of the working solution, the short time to reach stable readings and the absence of a comparative salt bridge electrode allow working in a wide range of measured concentrations of gaseous fluoride compounds with an accuracy of ± 5%. This dynamic area of work, together with the simple and reliable design of the proposed device, as well as ease of maintenance, allows the use of the proposed device in the system of automatic control of technological processes and to control the pollution of the environment.

E,mvE, mv

jj

210 ZOO210 ZOO

Cj 5мг/мCj 5mg / m

т т т тt t t

150150

IM IM

Фиг. 2FIG. 2

0.10.1

101001000Cr/r f r/M101001000Cr / r f r / M

.5.five

Claims

ELECTROCHEMICAL DEVICE FOR MEASURING GAS-FORMED FLUORIDE CONCENTRATION

COMPOUNDS, containing a measuring chamber with a fluoride-selective electrode, a comparison chamber and an absorber, characterized in that, in order to reduce the time to establish stable readings and increase the accuracy of measurements, an additional fluoride-selective electrode is introduced into it, the measuring chamber and the comparison chamber are made in the form of holes in ion-selective membranes electrodes, and the absorber is made in the form of a flowing diffusion element located between two fluoride-selective electrodes and connected to both chambers.

Figure 1

Q