Толькотот, кто занимался эксплуатацией ионоселективных электродов, для целей контролятехнологических производственных процессов, знает, как тяжела процедуракалибровки. Неудобства состоят в том, что нужно быть либо в бегах междузаводской лабораторией и цехом, либо организовывать рабочее местохимика-аналитика прямо в цехе. Часто бывает так, что единственно возможнымвариантом остается работа в бегах. В такие минуты возникает горячее желаниеавтоматизировать процесс калибровки.
Когдаставится задача автоматизации калибровки электродов, то первое, что приходит вголову — это технологическая схема, где фигурирует насос для подачикалибровочных растворов, 2-х или 3-х ходовой кран, несколько резервуаров длястандартных растворов. Такая картина выглядит несколько мрачновато длячеловека, который рассчитывает автоматизировать процесс калибровки, как можнодешевле.
Небуду скрывать, что автоматизировать калибровку можно иным способом, затрачиваятехнических и финансовых средств намного меньше.
Представимсебе конструкцию ионометрической ячейки, которая не отличается оригинальностью(см. рис.1). В резервуар, в который помещены пара электродов 1, поступаетжидкость через отверстие 2, перемешивается мешалкой 3 и истекает черезотверстие 4. Расположение отверстий таково, что жидкость в резервуаре находитсяпостоянно на одном уровне. Как было отмечено выше, такая конструкция используетсядовольно часть для измерений в проточных условиях. Новизна состоит не вконструкции ячейки, а в способе, которым производится калибровка.
/> Рис. 1
Вячейку заливается стандартный раствор, который затем непрерывно разбавляетсяфоновым раствором. Поскольку в ячейке находится мешалка, то концентрацияопределяемого иона со временем будет изменяться следующим образом:
C(t)=Cст exp(-V t / W),
гдеV — объемная скорость подачи фонового раствора;
W- объем жидкости в ячейке;
Cст — начальная концентрация анализируемого иона в ячейке;
t- время.
Еслипринять во внимание закон Нернста, то в идеальном случае, т.е. при линейнойкалибровке, изменение потенциала электрода со временем будет описыватьсяследующей закономерностью:
E(t) = Eст — V S t/ (W 2,3),
гдеEст — значение потенциала в растворе с концентрацией Cст;
S- наклон электродной функции электрода.
Инымисловами, зависимость разности потенциалов электродов от времени разбавленияносит ярко выраженный линейный характер.
Однакоперед тем как бросить все и заняться воплощением этой идеи, следует выяснить,какой должна быть скорость разбавления исходного раствора. Скорость не должнабыть высокой, так как это приведет к большой систематической погрешностиизмерения потенциала из-за условий, далеких от равновесных. Низкая скоростьтоже нежелательна, так как излишне растягивает процесс калибровки во времени.Необходим оптимум! Без сомнения лучшим выходом из положения являетсяэксперимент, поскольку для каждого типа электродов скорость установленияпотенциала, близкому к равновесному, будет своя.
Небуду вводить читателя в заблуждение, уверяя, что была проделана громаднаяисследовательская работа по установлению оптимальной скорости разбавления.Работа была проведена минимальная и только для того, чтобы подтвердитьпринципиальную возможность.
Вкачестве пары ионоселективных электродов были использованы фторидселективныйэлектрод ЭF-У1 и хлорсеребряный вспомогательный электрод ЭВЛ-1М3. Параметрыэксперимента были следующими:
Ест= 139 мВ;
pF =2,56 (Cст=2,8 10-3 M);
V= 72 мл/мин;
W= 299 мл.
Нарис.2 размещены результаты этого эксперимента. Точками обозначены значения,которые были получены калибровкой традиционным методом, т.е. электродыопускались последовательно в растворы с концентрациями 2,56 pF, 2,86 pF, 3,16pF, 3,48 pF. Сплошной линией показаны результаты, которые были получены новымметодом, т.е. непрерывным измерением потенциала в ячейке, содержимое которойпостоянно разбавлялось. Рисунок показывает, что результаты получились неплохие.
/> Рис. 2
Подведемитоги. Если использовать для автоматической калибровки вышеизложенную идею, топроцедура может выглядеть следующим образом. Оператор в ячейку заливаетстандартный раствор и включает насос, подающий фоновый раствор в ячейку. Далеерегистрирующий прибор самостоятельно проводит измерения и делает необходимыерасчеты. Оператор не следит за ходом калибровки, а занимается своими делами. Оннеобходим только для того, чтобы завершить процесс калибровки, подключивионометрическую ячейку к измерительной линии технологического производственногопроцесса.
Такойможет быть процедура калибровки, которую можно организовать с минимальнымифинансовыми затратами. Эта процедура не предполагает постоянного участиеоператора в процессе калибровки, не нужно много калибровочных растворов, ненужна дорогостоящая система автоматически переключающихся кранов.
Список литературы
Дляподготовки данной работы были использованы материалы с сайта www.novedu.ru/