SU748217A1 - Устройство дл измерени электропроводности растворов - Google Patents

Description

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТИ РАСТВОРОВ

Изобретение относитс  к электрохимическим методам анализа, в частности к устройствам дл  измерени  электропроводности растворов и может быть использовано в научно-исследовательских и заводских лаборатори х, в химической промышленности, где технологический процесс контрол  качества электролитов автоматизирован, в частности в технологии изготовлени  ртутных электрохимических преобразователей . Известно устройство дл  измерени  электропроводности растворов, содержащее стекл нную трубку с расширени ми на концах, в которых размещены измерительные платиновые платинированные электроды ClT г Недостатком известного устройства  вл етс  большой расход исследуемого электролита, отсутствие полного перекрыти  измерительными электродами исследуемого объема раствора, что приводит к дисперсии электропроводности и невозможности пр мого измерени  по:сто нной . чейкиJ неприменимость устройства дл  изучени  фазовых переходов из-за невысокой чувствительности электропроводности к фазовым переход дам и неравномерности охлаждени  или нагревани  больших объемов раствора. Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению  вл етс  устройство дл  измерени  электропроводности растворов, содержащее стекл нную  чейку, в которой расположены два жидких ртутных электрода , контактирующих с впа нными в стенки  чейки токоотводами и электрическую измерительную схему 21, Измерительна   чейка представл ет собой две плоскодонные колбы, соединенные .между собой трубкой, на дно которых помечены ртутные измеритель-. ные электроды, имеющие равные поверхности . Электрическа  измерительна  схема включает в себ  измерительную  чейку, источник питани  и гргщуировочные (балластные) сопротивлени . Недостатком устройства  вл етс  сложность конструкции, большой расход исследуемого электролита, а также невысока  чувствительность электропроводности к фазовьм переходам, 1 обусловленна  сложностью конструкции и неравномерностью распределени  температуры п6 всему объему исследуемого раствора в процессе охлаХцени  (или нагревани ) устройства. Цель изобретени  - упрощение конструкции , уменьшение расхода исследуемого раствора и повышение чувствительности при изучении фазовых переходов в растворах. Дл  этого  чейка выполнена в виде V-образной трубки с перегородкой, имекнцей в центре капилл рное отверстие и раздел ющей объем  чейки на два отсека., в которых расположены из мерительные электроды, перекрывающие капилл рное отверстие, причем отноше ние толщины перегородки к диаметру капилл рного отверсти  находитс  в пределах 1,0 7--f 0,2, О . -d где (-- - толщина перегородки; d - диаметр капилл рного отверсти . На фиг. 1 изображено устройство, общий вид; на фиг. 2 - электротехническа  схема , на фиг. 3 - крива  зависимости сопротивлени  от температуры . Устройство состоит из V-образной трубки 1 с впа нной перегородкой 2, толщиной 0,03 см, имеющей в центре капилл рное отверстие dj( 0,03 см {заполненное исследуемым раствором) и раздел ющей V-образную трубку на два отсека, в которых размещены ртутные электроды 3, контактирующие с впа нными в стенки  чейки платиновыми.ТОКООТВОДРМИ 4. Приподготовке устройства дл  изиь и u.«rc.i.j.K« yu.yun,-,. « мере ий капилл рное отверстие в пере городке заполн етс  с помощью микропипетки исследуемым раствором, который вт гиваетс  в капилл р под дейст вием, капилл рных сил. Затем в отсеки  чейки помещаетс  ртуть, котора  плотно прилегает к стенкам перегород ки, вытесн ет избыток электролита на поверхность 5 и полностью перекрывает раствор в капилл рном отверстии, образу  ртутно-капилл рную электрохимическую микро чейку объемом 10 5-10- см . . Диаметр капилл рного отверсти  в перегородке должен находитьс  в пределах О, 2 d 0,4. мм. При d ,4 мм ртуть проникает в капилл р, вытесн ет раствор и замыкает измерительные электроды. При d 0,2 возникают трудности, св заннце с изготовлением капилл рного отверсти  и эксплуатацией  чейки (затрудн етс  очистка и заполнение  чей ки жидкостью, смена исследуемой жидкости , перемешивание при низких температурах ) , возрастает вли ние внешних факторов на результаты измерений степени чистоты ра створа и ртути, си гравитации, и механических воздействий/ . Соотношение размеров параметров капилл рного отверсти  должно находитьс  в пределах 1,,2, где с:- толщина стенки перегородки (рассто ние между электродами), d - диаМетр капилл рного отверсти . При не обеспечиваетс  перекрывание конвективных потгоков, вызываемых тангенциальным движением поверхностных слоев ртути, и, следовательно, не достигаютс  оптимальные услови  перемешивани  раствора. При 0,2  чейка оказываетс  неустойчивой к .механическим и гравитационным воздействи м, наблюдаетс  перетекание ртути и замыкание электродов. Ввиду идеально гладкой поверхности ртутных электродов и посто нства значени  величины площади их поверхности поправка на вли ни  двойного сло  (при измерении электропроводности ) может быть определена расчетным путем с использованием данных по изучению емкости двойного сло  на ртути . На фиг. 2 показана электротехническа  схема, обеспечивающа  автоматизацию Процесса измерений электропроводности и температуры фазовых переходов в растворе. Схема состоит из предлагаемого устройства 1, помещенного в теплоизол ционную камеру 2, содержащую источник энергии (на схеме не показан), позвол ющий установить заданную ско-рость охлаждени  или нагревани   чейки , и измерительный спай деФференЦиальной термопары (хромель-никелева ) второй (нулевой) спай термопары 4 - j / . t- „ f помещен в сосуд со льдом 5 (Q С ). Ветви термопары через усилитель(И-37) посто нного тока б и переключатель . полюсов 7 соединены с координатой X двухкоординатного самописца (ПДС-021 М) 8. Последовательно изме. рительной  чейке подключен источник переменного напр жени  (генератор Tesla ВМ-344) 9 и высокоомное балластное сопротивление. (120 ком) 10. Параллельно измерительной  чейке включен микровольтметр ВЗ-40, выход которого подключен к координате У двухкоординатного самописца 8. Измерени  осуществл ют следующим образом., С помощью генератора ВМ-344 на  чейку подаетс  стабилизированный переменный ток частотой 10 кгц и амплитудой 5 мкА. С помощью источника энергии устанавливаетс  заданна  скорость охлаждени   чейки 5 град/мин. На двухкоординатном самописце Г1ДС-021М регистрируетс  крива  зависимости сопротивлени  микро чейки Т от температуры. На фиг. 3.показана крива  зависимости сопротивлени  .йикро чейки от температуры, полученна  дл  электролита состава 4,75 и К1 (показан участок кривой в интервале температур (-15)-(-25)С .

При понижении температуры сопротивление микро чейки повышаетс , что обусловлено понижением электропроводности раствора. При температуре t (в момент выпадени  первых кристаллов ) наклон кривой резко измен етс , т.е. скорость изменени  сопротивлёни  раствора с температурой возрастает , что вызвано двум  факторами: понижением концентрации раствора и блокированием электродов выпадающими кристаллами (перекрывание капилл ра кристаллами).

При температуре t сопротивление  чейки резко возрастает (вертикальный участок кривой), что обусловлено полным замерзанием раствора (точка эвтектики ), и разрывом электрической цепи.

Таким образом изломы на кривой зависимости сопротивлени  раствора от температуры соответствуют температурам начала фазовых переходов. При снптии обратной кривой (кривой нагревани ) наблюдаетс  гистерезис, св занный с  влением переохлаждени  раствора. Сопоставление кривых позвол ет установить вли ние переохлаждени  раствора на его электропроводность , температуру переохлаждени  раствора и построить диаграмму растворимости .

В отличии от известных методов термического анализа изучение фазовых переходов с помощью предлагаемого устройства основано на регистрации изменени  электрических свойств раствора при по влении новой фазы и возможности непосредственного электрического считывани  информации, что позвол ет легко автоматизировать процесс изучени  фазовых переходов. Благодар  наличию микроколичества исследуемого раствора исключаетс  неравномерность распределени  температуры в  чейке и св занна  с этим ошибка измерений. Чувствительность электропроводности при фазовых переходах повышаетс  на пор док.

Выполнение устройства дл  измерени  электропроводности растворов в виде V-обраэной трубки с перегородкой , имеющей капилл рное отверстие, позвол ет ynjJocTHTb конструкцию, уменьшить расход исследуемого раствора в 10 раз, что важно при исследовнии микроколичеств растворов, редких или драгоценных элементов, расширить функциональные возможности устройства (применение предложени  в термографических исследовани х), снизить трудоемкость процесса Измерений электропроводности.

ФсЗрмула изобретени 

Устройство дл  измерени  электропроводности растворов, содержащее стекл нную  чейку, в которой расположены два жидких ртутных измерительных электрода, контактирующих с впа нными в стенки  чейки токоотводами, и элекрическую измерительную схему, о т л и чающе е с  тем, что, с целью повышени  чувствительности и уменьшени  расхода исследуемого раствора,  чейка выполнена в виде V-образной трубки с перегородкой, в центре которой выполнено капилл рное отверстие, раздел ющей обьем  чейки на два отсека, в которых расположены измерительные электроды, перекрывающие капилл рное отверстие, причем отношение толщины перегородки к диаметру капилл рного отверсти  находитс  в пределах: О

0,2,

1,07етолщина перегородки;

где

d - диаметр капилл рного отверсти .

Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе

1.Лопатин Б,А. Кондуктометри . Сибирское отд. АН СССР. Новосибирск, 1964, с. 117, рис. 16.

2.Лопатин Б.А. Кондуктометри . Сибирское отд.АН СССР.Новосибирск, 1964, с. 159, рис. 88 (прототип ) . .

748217

Claims (1)

1. Формула изобретения Устройство для измерения электропроводности растворов, содержащее стеклянную ячейку, в которой располо· жены два жидких ртутных измерительных электрода, контактирующих с впаянными в стенки ячейки токоотводами, и элекрическую измерительную схему, о т л и чающе е с я тем, что, с целью повышения чувствительности и уменьшения расхода исследуемого раствора, ячейка выполнена в виде V-образной трубки с перегородкой, в центре которой выполнено капиллярное отверстие, разделяющей объем ячейки на два отсека, в которых расположены измерительные электроды, перекрывающие капиллярное отверстие, причем от· ношение толщины перегородки к диамет· ру капиллярного отверстия находится в пределах^: р

   1,0>~у 7 0,2, где £ — толщина перегородки;

   d — диаметр капиллярного отверстия.