Спосіб калібрування кондуктометричного давача

1. Спосіб калібрування кондуктометричного давача, який полягає у вимірюванні електричного сигналу кондуктометричного давача, використанні термостатованої комірки, калібрувального розчину та побудові калібрувального графіка, який відрізняється тим, що одночасно вимірюють рН Корисна модель стосується електрохімічних методів вимірювання параметрів рідких середовищ в області науки, медицини, промисловості та ін. Відомий спосіб калібрування рСО2 давача [1] у якому це роблять так. У термостатовану комірку наливають 0.01 М розчин ЫаНСОз, поміщають туди рН електрод і електрод порівняння та рСО2 давач. Насичують розчин вуглекислим газом, а після цього дегазують. При цьому з вибраним інтервалом одночасно реєструють величини електрорушійної сили (Е), що виникають у парі „рН давач + електрод порівняння" та рСОг давачі. За даними рН розраховують активність СО2, (аСО2). Розраховані величини аСО2 використовують для побудови калібрувального графіка у координатах, "Е(мВ) —109(3002)»- - Параметри калібрувальної лінії визначають графічно, або за регресією. Найбільш близьким до способу, що тут пропонується, є калібрування давача електропровідності з використанням спеціальних розчинів [2]. Процедура калібрування така. У термостатовану комірку з електродною парою - давачем електропровідності наливають калібрувальний розчин, приготований з еталонного розчину КСІ з відомою питомою електропровідністю . Знаючи питому електричну провідність розчину, вимірюють опір R давача електропровідності. За відомою формулою: калібрувального розчину, калібрувальним розчином є деіонізована вода зі змінною електропровідністю, яка досягається її насиченням чи дегазацією СО2, а калібрувальний графік будують за показаннями кондуктометричного давача та значеннями електропровідності, що розрахована за даними рН-давача. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що для калібрування кондуктометричного давача при вищих значеннях електропровідності до деіонізованої води додають потрібну кількість нейтрального електроліту КСІ для збільшення її провідності. R-J5X (1) знаходять постійну давача к. За даними КІЛЬКОХ вимірювань для спеціально приготованих розчинів з різною електропровідністю будують калібрувальний графік у координатах „обернений електричний опір (Ом"1) - питома електропровідність (См/м)". Якщо використовують прилад, який вимірює не електричний опір, а інший сигнал, наприклад, напругу або силу струму, то калібрувальний графік будують у таких координатах, щоб калібрувальна крива була прямою лінією. Недоліком цього способу є те, що для калібрування необхідні еталонні розчини, наприклад, КСІ, з різною провідністю, котрі не завжди є і які виготовляють для концентрацій, більших від 0.01 М/дм3. Для розчинів нижчих концентрацій поступають так: 1. Калібрувальну пряму екстраполюють до нижчих концентрацій. 2. Готовлять калібрувальні розчини розведенням еталонних з вищою концентрацією. При концентраціях нижчих від 0.01 М/дм3, див. п.1, калібрувальна лінія може відхилятися від прямої завдяки фізико - хімічним процесам, які не СО CM 10423 лінійно залежать від концентрації (неконтрольована екстраполяція). При малих концентраціях (КСІ), див. п. 2, стає суттєвим вплив небажаних домішок, наприклад, діоксиду вуглецю (СОг), вміст якого внаслідок контакту з атмосферою можна контролювати лише у герметичних системах, що значно ускладнює процедуру калібрування. Завданням корисної моделі є зменшення похибки калібрування взагалі, спрощення процедури калібрування кондуктометричного давача та підвищення точності калібрування при низьких концентраціях електролітів. Завдання реалізують завдяки тому, що у способі калібрування кондуктометричного давача, який полягає у вимірюванні електричного сигналу кондуктометричного давача, використанні термостатованої комірки, калібрувального розчину та побудові калібрувального графіка одночасно вимірюють рН калібрувального розчину, калібрувальним розчином є деіонізована вода зі змінною електропровідністю, яка досягається її насиченням чи дегазацією СОг, а калібрувальний графік будують за показаннаннаннаннами кондуктометричного давача та значеннями електропровідності, що розрахована за даними рН - давача. Спосіб також відрізняється тим, що для калібрування кондуктометричного давача при вищих значеннях електропровідності до деіонізованої води додають потрібну кількість нейтрального електроліту КСІ для збільшення її провідності. Зменшення похибки калібрування досягають завдяки зміні електропровідності калібрувального розчину шляхом його насичення, або дегазації СОг, що дозволяє отримати набір даних від кондуктометричного давача, які відповідають різним значенням електропровідності одного і того ж розчину, що має різну концентрацію СОг. Використання того самого калібрувального розчину також зменшує похибку вимірювання внаслідок зменшення кількості маніпуляцій порівняно з приготуванням кількох розчинів. Спрощення процедури калібрування досягають використанням одного калібрувального розчину та традиційного потенціометричного обладнання. Спосіб ґрунтується на тому, що питома електропровідність розчину для малих концентрацій електролітів (менших ніж 10~2 М/дм3) є адитивною [3] = 10 3 -( Г Хі+ 4-Х4+ 5-Х 5 )+Хпо (2) - питома електропровідність розчину; г іонна провідність і - го компонента; X, - мольна концентрація і - го компонента; п с провідність зумовлена іонами розчину, котрі не належать гідрокарбонатній системі (ГКС). Іонними компонентами ГКС, яка утворюється при насиченні дистиляту діоксидом вуглецю (СОг), у подальшому вважатимемо Хт = [НСОз]; Хз = [СОз 2 ]; X, = [Н + ]; Х5 = [ОН]. (3) З рівняння (2) знаходимо зміну питомої провідності, що виникає при сатурації чи дегазації розчину =103-( Х+ Х+з (4) о - питома провідність на початку сатурації чи дегазації розчину діоксидом вуглецю. Використовуючи рівняння електронейтральності та рівноважні співвідношення між компонентами ГКС, рівняння (4) перетворюємо до вигляду (Х 4 ) = 10 3 -L O i4-G(X 3 , X4, Х 5 )-(Х4-Х° 4 )+ о, (5) Urn = Loi + Lo4 - мольна провідність електроліту Н2СОз у розчині; G(X3, X4, Х5) - функція, що враховує вклад інших (крім Х4) компонент ГКС у провідність електроліту. Залежність G(X3, X4, Х5) від номеру виміру, який відповідає різній концентрації СОг у розчині та різним значенням компонент ГКС у процесі сатурації та дегазації деіонізованої води, що мала початкову провідність біля одного мкСм/см, показаннаннаннаннана на фіг. 1. На фіг. 1 на вертикальній осі зображена безрозмірна функція С(Х3, Х4, Х5). На горизонтальній осі вказано номер виміру „і". Всього було зроблено 500 вимірів з інтервалом 10с. До виміру і = 50 розчин насичували СОз, пізніше дегазували. У всьому діапазоні зміни величина G(X3, X4, Х5) відхиляється від одиниці не більше як на 0.02 %. За таких умов з виразу (5) електропровідність можна розрахувати за активностями іонів водню, які вимірюються рН - електродом, оскільки X, = 10 -Рн (6) У4 у 4 - коефіцієнт активності іонів водню у розчині. і 014 (я 4 а 0 я4 а \пЧ (7) Діапазон зміни електропровідності, який досягається варіаціями вмісту вуглекислоти у розчині, знаходиться у межах 0-н40 мкС/см, тому для калібрування давача при вищих провідностях додають у розчин потрібну кількість нейтрального електроліту КСІ, як це робилось у досліді, результати якого представлені нижче. Спосіб здійснюють таким чином. У термостатовану кювету наливають деіонізовану воду (при необхідності додають КСІ), поміщають давач електропровідності, рН - електрод і електрод порівняння. Пропускають через розчин вуглекислий газ до досягнення концентрації СОг близької до насичення. Після чого розчин дегазують, перемішуючи його мішалкою або продуваючи мікрокомпресором. Через певні проміжки значень електричного сигналу давача електропровідності (ІІ(мВ)) одночасно з його показаннаннаннаннами 10423 реєструють дані іонометра, який підключений до рН - електродної пари. За вимірами рН розраховують електропровідність розчину (7). Калібрувальний графік будують у координатах ,,U(MB) (а н + )". Для підвищення точності калібрування збільшують кількість калібрувальних точок без заміни калібрувального розчину. Параметри кореляції „ІІ(мВ) (ан+)" визначають графічно або за лінійною регресією. На фіг. 2 на осі ОХ подані значення питомої електропровідності, мкСм/см, виміряні прецизійним кондуктометром LM , а на осі OY - значення, розраховані за (7) за даними рН-метра. Похибка цього експерименту не перевищує 1.4%. Суцільна лінія - регресивна залежність виміряних та розрахованих за (7) величин електропровідності. Параметри регресії у = а • х + b такі: а = 0.9997, b = -7.3-10 3 мкСм/см, cor = 0.9998. (8) Перевагою способу, що пропонується, є зменшення похибки калібрування, оскільки використовується один і той же розчин. Крім цього у п —-4—~ ! процесі насичення та дегазації розчину дюксидом вуглецю можливо отримати велику кількість калібрувальних точок, що також сприяє високій точності калібрування. Проте, найважливіше, що у пропонованому способі відпадає необхідність у дорогих та малодоступних еталонних розчинах. Методика досить проста і може бути використана для метрологічного контролю за приладами для вимірювання електропровідності знесолених вод електростанцій, підприємств електронної чи фармакологічної промисловості, або у будь яких інших випадках, де необхідні прецизійні вимірювання електропровідності водних розчинів електролітів, особливо при їх низьких концентраціях. Джерела інформації: 1. Гаєвський В.Р. Метод калібрування газочутливого електрода діоксиду вуглецю (IV). Вісник УДАВГ, м. Рівне. 1998р., вип. 1, ч. 1, ст. 210-214. 2. Лобо В.М. Прецизионные измерения электропроводности водных растворов электролитов. Электрохимия, 1991, т.27, вып. 5, ст.613 - 625. 3. Эткинс П. Физическая химия, т. 2. Мир. Москва, 1980, 584 ст. 1 к ; s Фіг. 1 Sc Фіг. 2 Комп'ютерна верстка М. Клюкш Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул. Глазунова, 1, м. Київ - 4 2 , 01601