Амперометрический способ определения остаточного хлора в воде

 

Использование: для определения остаточного хлора в воде в процессе ее хлорирования. Сущность изобретения: определение остаточного хлора проводят путем измерения тока его восстановления на электроде из титановых или углеродных материалов при потенциале измерительного электрода относительно сравнительного электрода в пределах от плюс 150 до минус 450 мВ. Если измерительный электрод выполнен из углеродных материалов, например графита, то восстановление хлора ведут при потенциале от плюс 150 до минус 200 мВ. Если измерительный электрод выполнен из титана или его сплавов, содержащих не менее 90% титана, то восстановление хлора ведут при потенциале от минус 100 до минус 450 мВ. В качестве сравнительного электрода используют медь либо ее сплавы, содержащие не менее 60% меди. Технический результат - упрощение способа. 3 з.п. ф-лы, 1 табл., 1 ил.

Изобретение относится к способам электрохимического, а именно амперометрического определения остаточного хлора в воде, и может быть использовано для измерения концентрации остаточного хлора в воде в процессе ее хлорирования.

Известен амперометрический способ определения остаточного хлора в воде, положенный в основу анализатора остаточного хлора АХС-203. Способ включает фильтрацию анализируемой воды, добавление к ней нескольких реагентов для перевода остаточного хлора в удобную для определения форму и последующее амперометрическое определение содержания остаточного хлора.

Недостатком данного способа является его сложность и необходимость применения дополнительных реагентов [Министерство приборостроения, средств автоматизации и управления СССР. Приборы и средства автоматизации. Отраслевой каталог. 1.5. Приборы для определения состава и свойств газов, жидкостей и сыпучих веществ. (ИНФОРМПРИБОР), М., 1989г., с.71].

Наиболее близким к предлагаемому способу является амперометрический способ определения остаточного хлора в воде, положенный в основу анализатора с ртутным измерительным и хлорсеребряным сравнительным электродами. Способ включает восстановление хлора на измерительном электроде и измерение тока его восстановления [Семенов И.А., Березина Э.В., Яблонских А.А. и Новоселов В. Я. Способ определения остаточного хлора в воде. Авт. св. СССР N 1323938, опубл. 15.03.87 г.].

К недостаткам данного способа относится высокое внутреннее сопротивление сравнительного электрода, достигающее 20 и более кОм, что затрудняет работу измерительной схемы анализатора, снижает его устойчивость к помехам. Использование токсичной ртути в анализаторе значительно ужесточает требования безопасности при работе с анализатором и усложняет его эксплуатацию.

Цель изобретения - повышение безопасности, помехоустойчивости и упрощение способа.

Указанная цель достигается тем, что в амперометрическом способе определения остаточного хлора в воде, включающем восстановление хлора на измерительном электроде и измерение тока его восстановления, восстановление хлора ведут на электроде из титановых или углеродных материалов при потенциале измерительного электрода относительно сравнительного электрода в пределах от плюс 150 до минус 450 мВ. Если измерительный электрод выполнен из углеродных материалов, например графита, то восстановление хлора ведут при потенциале от плюс 150 до минус 200 мВ. Если измерительный электрод выполнен из титана или его сплавов, содержащих не менее 90% титана, то восстановление хлора ведут при потенциале от минус 100 до минус 450 мВ. В качестве сравнительного электрода использована медь либо ее сплавы, содержащие не менее 60% меди.

В предлагаемом способе в отличие от прототипа вместо хлорсеребряного сравнительного электрода использован электрод из меди либо из медных сплавов. Его поверхность непосредственно контактирует с анализируемой водой, поэтому сопротивление такого электрода не превышает 10 Ом. Низкое сопротивление сравнительного электрода существенно повышает помехоустойчивость анализатора. Вместо жидкого ртутного измерительного электрода использованы твердые электроды из нетоксичных и дешевых материалов, что существенно упрощает и делает безопасной эксплуатацию анализатора.

На чертеже приведена схема реализации способа.

Хлорированную воду подают через штуцер 1 в измерительную ячейку 2, выполненную из изоляционного материала. В ячейке размещены три электрода: измерительный 3, сравнительный 6 и вспомогательный 5. Слив воды из ячейки ведут через штуцер 4.

Скорость подачи воды в ячейку, размеры электродов, их расположение выбирают исходя из известных условий работы открытой трехэлектродной системы, работающей в потенциостатическом режиме. Необходимый потенциал измерительного электрода 3 относительно сравнительного электрода 6 поддерживают известными способами путем пропускания тока между измерительным 3 и вспомогательным 5 электродами.

Материалом измерительного электрода 3 могут быть как углеродные материалы, так и титан либо его сплавы, содержащие не менее 90% титана.

Погрешность определения хлора при использовании данных материалов практически одинакова. При использовании титановых сплавов, содержащих менее 90% титана, погрешность определения хлора превышает 10% при любых потенциалах измерительного электрода 3.

Сравнительный электрод 6 изготовлен из меди или из медных сплавов, содержащих не менее 60% меди. При содержании меди в сплаве менее 60% снижается стабильность потенциала электрода 6 во времени и в несколько раз возрастает влияние на его потенциал содержащихся в воде примесей.

Вспомогательный электрод 5 выполнен из коррозионно-стойкого материала, например, графита или нержавеющей стали.

В таблице представлено влияние материала и потенциала измерительного электрода 3 на погрешность определения хлора по предлагаемому способу.

Способ осуществляют следующим образом.

Пример 1. В измерительную ячейку 2 подают хлорированную воду через штуцер 1 с постоянной скоростью, находящейся в пределах от 0,1 до 0,5 л/мин. Измерительный электрод 3 изготовлен из титана.

Сравнительный 6 и вспомогательный 5 электроды выполнены соответственно из меди и нержавеющей стали. Между измерительным 3 и вспомогательным 5 электродами с помощью известных устройств и способов подают постоянное напряжение таким образом, чтобы потенциал измерительного электрода 3 относительно сравнительного электрода 6 был минус 250 мВ. При этих условиях величина тока, протекающего между электродами 3 и 5, прямо пропорционально зависит от концентрации остаточного хлора в воде при его концентрации от 0 до 5 мг/л.

Пример 2. В измерительную ячейку 2 подают хлорированную воду с постоянной скоростью, находящейся в пределах от 0,1 до 0,5 л/мин. Измерительный электрод 3 выполнен из графита. Сравнительный электрод 6 и вспомогательный электрод 5 выполнены соответственно из меди и нержавеющей стали. Между электродами 3 и 5 с помощью известных устройств и способов подают постоянное напряжение таким образом, чтобы потенциал измерительного электрода 3 относительно сравнительного электрода 6 был равен 0,0 мВ, При этих условиях величина тока, протекающего между электродами 3 и 5, прямо пропорционально зависит от концентрации хлора в воде при его концентрации от 0 до 5 мг/л.

Формула изобретения

1. Амперометрический способ определения остаточного хлора в воде, включающий восстановление хлора на измерительном электроде и измерение тока его восстановления, отличающийся тем, что восстановление хлора ведут на электроде из титановых или углеродных материалов при потенциале измерительного электрода относительно сравнительного электрода в пределах от плюс 150 до минус 450 мВ.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что если измерительный электрод выполнен из углеродных материалов, например графита, то восстановление хлора ведут при потенциале от плюс 150 до минус 200 мВ.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что если измерительный электрод выполнен из титана или его сплавов, содержащих не менее 90% титана, то восстановление хлора ведут при потенциале от минус 100 до минус 450 мВ.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве сравнительного электрода использована медь либо ее сплавы, содержащие не менее 60% меди.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2

NF4A Восстановление действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение

Дата, с которой действие патента восстановлено: 10.03.2008

Извещение опубликовано: 10.03.2008        БИ: 07/2008

NF4A Восстановление действия патента

Дата, с которой действие патента восстановлено: 10.11.2011

Дата публикации: 10.11.2011

---