SU470738A1

SU470738A1 - The method of automatic control of the concentration of gases in liquid and gaseous media

Info

Publication number: SU470738A1
Application number: SU1913229A
Authority: SU
Inventors: Татьяна Александровна Кузьмина; Алексей Иванович Куликов; Вячеслав Борисович Беляков
Original assignee: Научно-производственное объединение "Агроприбор"
Priority date: 1973-04-28
Filing date: 1973-04-28
Publication date: 1975-05-15

Description

1one

Изобретение относитс к способам автоматического контрол концентрации газов в жидких и газовых средах и может быть иснользовано в любых област х науки и производства , в частности химической, нефтехимической , горнорудной, пищевой, угольной и микробиологической отрасл х промышленности , а также в медицине, биохимии и физиологии .The invention relates to methods for automatically controlling the concentration of gases in liquid and gaseous media and can be used in any field of science and production, in particular chemical, petrochemical, mining, food, coal and microbiological industries, as well as in medicine, biochemistry and physiology. .

Известен способ автоматического контрол концентрации газов в жидких и газовых средах (например кислорода) путем измерени выходного сигнала (предельного диффузионного тока электровосстановлени ) электрохимической системы.There is a known method of automatically controlling the concentration of gases in liquid and gaseous media (for example oxygen) by measuring the output signal (limiting diffusion current of electroreduction) of an electrochemical system.

К недостаткам известного способа относ тс невозможность непосредственного контрол концентрации газов, что обусловлено сущностью указанного способа, при реализации которого выходной сигнал электрохимической системы пр мо пропорционален активности растворенного газа или его парциальному давлению над анализируемым раствором, а не его концентрации; больша зависимость результатов измерени от температуры анализируемой среды, что требует автоматической или ручной термокомпенсации выходного сигнала электрохимической системы; невозможность контрол других (а не только кислорода ) электрохимически активных газов вследствие посто нства потенциала индикаторного электрода.The disadvantages of the known method include the impossibility of directly controlling the concentration of gases, which is due to the essence of this method, when implemented, the output signal of the electrochemical system is directly proportional to the activity of the dissolved gas or its partial pressure over the analyzed solution, and not its concentration; the large dependence of the measurement results on the temperature of the medium being analyzed, which requires automatic or manual thermal compensation of the output signal of the electrochemical system; the inability to control other (and not only oxygen) electrochemically active gases due to the constancy of the potential of the indicator electrode.

Дл повышени точности и надежности контрол предлагаетс измерение выходногоIn order to increase the accuracy and reliability of the control, the measurement of the output

сигнала электрохимической системы производить но установлению равенства активностей и парциальных давлений газа в анализируемой среде и в электрохимической системе, причем о концентрации газа суд т по площади , описываемой функцией вида:the signal of the electrochemical system should be made equal to the equality of the activities and partial pressures of the gas in the analyzed medium and in the electrochemical system, and the gas concentration is judged by the area described by the function of the form:

C (,(t,-t,.C (, (t, -t ,.

/оо/ oo

На фиг. 1 показана принципиальна схема автоматического контрол концентрации газов в жидких и газовых средах описьызаемым способом; на фиг. 2 - осциллограммы изменени активности и парциального давлени FIG. 1 shows a schematic diagram of the automatic control of the concentration of gases in liquid and gaseous media in an adjustable manner; in fig. 2 — waveforms of changes in activity and partial pressure

(Qx и РХ) определ емого газа в электрохимической системе и ее выходного сигнала i при подаче к электрохимической системе напр жени пол ризации.(Qx and PX) of the gas to be detected in the electrochemical system and its output signal i when applied to the electrochemical polarization voltage system.

При контакте полимерной мембраны 1 электрохнмической системы с анализируемой средой молекулы определ емого газа диффундируют через полимерную мембрану в зону 2 между мембраной 1 и индикаторным электродом 3, заполненную электролитом 4, до техWhen the polymer membrane 1 of the electrochemical system comes in contact with the analyzed medium, the molecules of the gas to be detected diffuse through the polymer membrane into zone 2 between the membrane 1 and the indicator electrode 3, filled with electrolyte 4, to those

пор, пока не установитс равенство активностей данного газа (при анализе жидких сред) и его парциальных давлений (при анализе газовых сред) в анализируемой среде и в зоне 2. Электролит служит дл электрической св зи индикаторного электрода 3 с вспомогательным электродом 5, которые соединены с измерительным блоком 6. Врем tycT. установлени равенства активностей и парциальных давлений определ емого газа характеризуетс отрезком а-б осциллограммы QX, (t). По истечении времени tycT, выходной сигнал электрохимической системы равен нулю, так как к последней не подаетс папр жение пол ризации. В момент времени to осциллограммы (t) подаетс напр жение пол ризации дл каждого конкретного газа. В результате происходит электрохимическа реакци на индикаторном электроде 3 в течение времени измерени изм.. При этом выходной сигнал электрохимической системы сначала резко увеличиваетс до предельного значени /пред, (отрезок б ), а затем по мере уменьшени молекул определ емого газа в зоне 2 (отрезок б-в) также уменьшаетс (отрезок ) до некоторого установившегос значени i i , соответствующего моменту времени / . После этого прекращаетс подача напр жени пол ризации и начинаетс новый цикл измерени (отрезок (в-г) в указанной последовательности . Концентраци С определ емого газа выражаетс уравнениемuntil the activities of this gas are equal (in the analysis of liquid media) and its partial pressures (in the analysis of gas media) in the analyzed medium and in zone 2. The electrolyte serves for the electrical connection of the indicator electrode 3 with the auxiliary electrode 5, which are connected to measuring unit 6. Time tycT. establishing equality of activities and partial pressures of the gas to be detected is characterized by the abb section of the oscillogram QX, (t). After a time tycT, the output signal of the electrochemical system is zero, since the polarization polarization is not applied to the latter. At time point to the waveform (t), the polarization voltage is applied to each specific gas. As a result, an electrochemical reaction takes place at the indicator electrode 3 during the measurement time of the measurements. In this case, the output signal of the electrochemical system first increases sharply to the limiting value / prev, (segment b), and then as the molecules of the detected gas decrease in zone 2 (segment b-c) is also reduced (segment) to some steady-state value ii, corresponding to time /. After that, the supply of polarization voltage stops and a new measurement cycle begins (segment (c-d) in a specified sequence. The concentration C of the gas to be detected is expressed by the equation

Г °G °

- I- I

i(t)..(i (t) .. (

..

L t.L t.

о li(()dt-i.(,)about li (() dt-i. (,)

taО где К-коэффициент пропорциональности; i - выходной сигнал электрохимической системы, измен ющейс в течение времени /изм.Следовательно , площадь части осциллограммы (t), ограниченна точками б -в-б, выражает концентрацию определ емого газа по количеству электричества, затрачиваемого в процессе протекани электрохимической реакции. Поскольку равенство активностей газа и его парциальных давлений в анализируемой среде и электрохимической системе наступает при любой температуре, то указанное количество электричества от этой температуры не зависит и пр мо пропорционально концентрации определ емого газа. Величина напр жени пол ризации дл каждого конкретного газа регулируетс при помощи измерительного блока 6. Предмет изобретени 1.Способ автоматического контрол концентрации газов в жидких и газовых средах путем измерени выходного сигнала электрохимической системы, отличающийс тем, что, с целью новыщени точности и надежности контрол , измерение выходного сигнала электрохимической системы производ т по установлению равенства активностей и парциальных давлений газа в анализируемой среде и в электрохимической системе. 2.Способ по п. 1, отличающийс тем, что о концентрации газа суд т по площади, описываемой функцией видаtaO where K is the coefficient of proportionality; i is the output signal of the electrochemical system varying over time (isism). Consequently, the area of a part of the oscillogram (t), limited by points b-b-b, expresses the concentration of the gas to be determined by the amount of electricity consumed during the course of the electrochemical reaction. Since the equality of gas activities and its partial pressures in the analyzed medium and the electrochemical system occurs at any temperature, the specified amount of electricity does not depend on this temperature and is directly proportional to the concentration of the gas to be determined. The magnitude of the polarization voltage for each specific gas is controlled by measuring unit 6. Subject of the invention 1. A method for automatically controlling the concentration of gases in liquid and gaseous media by measuring the output signal of an electrochemical system, characterized in that, in order to improve the accuracy and reliability of control, Measurement of the output signal of the electrochemical system is carried out to establish equality of the activities and partial pressures of the gas in the analyzed medium and in the electrochemical system. 2. The method according to claim 1, characterized in that the gas concentration is judged by the area described by the function of the form

5-1 t5-1 t

1.:,one.:,

Р-4Г:.; ::-;ул;.; ;.;:-:R-4G:.; :: -; st;.; ;.;: -:

W777777///////W777777 ///////

-je-je