SU871806A1 - Способ определени концентрации гели в природных водах - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к приборестроению дл  сейсмологических исследований , в частности к способам анализа природных вод на содержание растворенного гели , и может быть использовано в автоматических станци х прогнозировани  землетр сений по геохимическим признакам.

Известен способ определени  концентрации гели  путем вьщелени  парциального диффузионного потока гели  в вакуумированный объем при помощи избирательной пористой мембраны, выполненной из полиэтилентерефталатной пленки с последующим измерением концентрации гели  селективным по гелию датчиком. Сущность этого способа состоит в создании стационарного парциального диффузионного потока гели  из среды в аналитическую  чейку в соответствии с первым законом диффузии Фика. Обычно дл  достижени  экспрессности анализа гели  используетс  большой перепал концентраций в исследуемой среде и в аналитической  чейке 11.

Однако в этом способе в качестве селективного к гелию датчика используют настроенный только на гелий масс-спектрометрический магнитный .

анализатор, что затрудн ет применение этого способа в полевых услови х .

Известен также способ определени  концентраций гели  в природных водах, включающий диффузное выделение гели  селективной пористой мембраной в вакуумную систему, откачанную до высокого вакуума 10 - рт.ст.,

10 затем определ ют концентрацию гели  в исследуемой среде при помощи несе- , лективного к гелию магниторазр йного насоса, выполненного в виде  чейки Пеннинга, ток в которой зависит

IS от концентрации гели  (2.

Однако определение концентрации гели  осуществл етс  неселективным методом, поэтому дл  достижени  достоверности измерений необходима час20 та  калибровка. Принципиальна  необходимость частой калибровки (дл  прибора ИГЕМ-1 число калибровок составл ет 3-4 в сутки) исключает возможность автоматизации измерений.

25

Целью изобретени   вл етс  осуществление автоматизированного и селективного измерени  концентрации растворенного в природных водах гели .

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в способе определени  концентра- ,

30

ции гели  в природных водах, включающем диффузионное выделение гели  селективной пористой мембраной в вакуумную систему, вакуумируют объем измерительной  чейки до давлени  мм рт.ст. при скорости откачки в 10 - 10 раз большей скорости натеками  гели , выполн ют кинетическое измерение роста парциального давлени  гели , при этом граничную кон11,ентрацию гели  на внешней стороне мембраны поддерживают посто нной.

Записанное манометром давление, соответствующее равновесному состо нию , используют при числовой обработке результатов дл  расчета концентрации по таблице Вунзена, а по 1 инетической кривой суд т о чистоте натекающего гели .

о Перва  стади   вл етс  подготовительной и предшествует каждому единому циклу измерени . Диаметр пористой мембраны, скорость перемешивани  на внешнем торце мембраны опытным путем подбираютс  такими, чтобы скорость откачки была в 10 - 1Ю ра больше скорости натекани  гели . Регистраци  скорости изменени  давлени в аналитической  чейке по манометру с выходом показаний на самописец позвол ет по посто нству рассчитываемого коэффициента диффузии гели  в пористой мембране судить о чистоте натекающего гели , т.е. об отсутствии примесных газов в мембране или нарушени  герметичности установки. Эта стади  описываетс  дифференциальным уравнением нестационарной диффузии (второе уравнение диффузии Фика).

Решение этого уравнени  дл  замкнутого отвакуумированного объема с мен ющимс  парциальным давлением гели  не содержит никаких требований относительно поддержани  величины парциального давлени  внутри измерительной  чейки, т.е. существенно упрощаетс  способ проведени  измерени . Вместе с тем нестационар ый участок измерени  дает представление о чистоте натекающего гели . Последующий контроль чистоты натекающего гели , т.е. достоверность данных , полученных в автоматическом режиме измерений, получают на стадии числовой обработки результатов или .путем расчетов коэффициента диффузии или путем с эталонными кинетическими кривыми.

При последующем измерении равновесного парциального давлени  гели  используют пве особенности натекани  растворенного в воде гели  через пористую меме:оЪну. Нестационарный процесс натекачи  гели  в замкнутый объем завершаетс  равновесным состо нием , когда ПС ток гели  через мембрану равен нулю. Ввиду отсутстви  потока гели  через мембрану соотношение установившегос  парциального

давлени  в аналитической  чейке и в потоке пробы целиком определ етс  равновесной абсорбцией гели  в воде, отделенной от газовой фазы мембраной. Это означает, что при числовой обработке результатов практически без калибровок возможно по табличным значени м коэффициентов абсорбции Бунзена вычисл ть концентрацию растворенного в пробе гели .

На чертеже представлена схема установки дл  определени  концентрации гели , реализующа  предлагаемый способ .

Установка содержит диффузионную  чейку 1, внутри которой расположена кварцева  или полиэтилентерефтолатна  мембрана 2, отдел юща  вакуумированный объем от пробы, мешалка 3, приводима  в движение электродвигателем 4 . Диффузионна   чейка соединена с балластной емкостью 5 и двум  манометрическими лампами б {термопарной и ионизационной). Электромагнитны клапан 7 соедин ет диффузионную  чейку с диффузионным насосом 8, снабженным сорбцйонной ловушкой 9, подогревателем 10 и вентил тором охлаждени  11. Электромагнитный клапан 12 соедин ет диффузионный насос через обратный клапан 13 с форвакуумным насосом 14 и лампой 15. контр эл  форвакуума . На входе диффузионной  чейки установлен электромагнитный переключатель потока 16. Измерительна  часть устройства содержит блок 17 программного управлени  и измерительный блок 18 манометра, выход которого соединен с самописцем 19, на шкале которого расположена регулируема  контактна  группа сигнализации 20, осуществл юща  выдачу сигнала при аномальной концентрации гели  в цепь оповещени .

Установка работает по замкнутому циклу следующим образом.

Предварительно этапы цикла устанавливаютс  на блоке 17 программного управлени . Выбор продолжительности этапов цикла,как и диапазон давлений блока 18 манометров,выбираетс  в пери настройки прибора на конкретной скважине . По команде с блока 17 программного управлени  включаетс  форвакуумный насос 14. Через 1.0 мин подаетс  напр жение дл  открыти  клапана 7, а через последующие 10 мин подаетс  напр жение на нагреватель 10 диффузионного насоса 8 и включаетс  нагреватель сорбцйонной ловушки 9. После 30 мин откачки с нагревом нагреватель- ловушки 9 выключаетс , через 30 мин охлаждени  ловушки 9 при продолжающейс  откачке на клапан 7 подаетс  напр жение дл  открыти , включаетс  блок 18 манометра и самописец 19 дл  контрол  режима откачки в течение 30 мин, одновременно снимаетс  напр жение с клапана 7 дл  закрыти .

и запускаетс  мешалка 3 дл  поддержани  интенсивного масообмена на внешнем торце мембраны 2. Идет запись кинетической кривой нарастани  парциального давлени  гели  до равно .весного. Суммарное врем  записи ки:иетическ6й кривой л 1 ч. Затем выключаетс  нагреватель 10 диффузионного насоса 8 и через 30 мин снимаетс  напр жение с клапана 12 дл  закрыти . Через 10 мни одновременно выключаетс  форвакуумный Haicoc 14, мешалка 3 дл . уменьшени  интенсивности массоподвода гели  к внешнему торцу мембраны и электромагнитный переключатель потока 16 дл  промывани  диффузионной  чейки дистиллированной водой .

Пауза между циклами 1 ч. Таким образом, один цикл с паузой занимает 4,5-5 ч, т.е. за сутки возможно проведение 4-5 измерений. Как следует из опыта, целесообразно ограничитьс  2-3 измерени ми в сутки. В случае по влени  концентрации гели  аномальной дл  данной скважины величины, одновременно с сигналом в цепь оповещени  службы прогнозировани  на программное устройство подаетс  команда перехода на программу 4-5 измерений в сутки.

Предлагаемый способ специализирован к задаче сейсмического прогнозировани  и в этой узкой, но важной области применени  обладает существенными преимуществами перед известными способами. Предлагаемый способ позвол ет осуществить автоматический режим измерений.

Измерение непосредственно равновесного парциального давлени  позвол ет свести к минимуму трудоемкий процесс калибровок и составлени  эталонных образцов при высокой точности измерений, характерной дл  техники манометрии.

Использованна  в предлагаемом способе специфичность кинетики диффузии гели  через пористые мембраны, как и других газов, позвол ет проводить селективные определени  гели  в по . левых услови х при помощи иеселективного широко распространенного манометрического датчика.

Claims (2)

1. Формула изобретени 

   15 Способ определени  концентрации гели  в природных водах, включающий диффузионное выделение гели  селективной пористой мембраной в вакуумную систему, отличающийс  20 тем, что, с целью осуществлени  автоматизированного и селективного измерени  концентрации растворенного в природных водах гели , вакуумируюг объем измерительной  чейки до давлени  рт.ст. при скорости откачки в 10 раз большей скорости натекани  гели , выполн ют кинетическое измерение роста парциального давлени  гели , при этом гранйчную концентрацию гели  на внешней стороне мембраны поддерживают посто  нной .

   Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Левин Л.Е. и др. Лабораторные и технологические исследовани  и

   обогащение минерального сырь . ВИЭМЬ, М., 1974, с.4-8.
2. 2.. Там же, с.9-15 (прототип