Електрод для визначення концентрації аміаку у промислових стічних водах

Изобретение относится к области экологии и может быть использовано в системах автоматического контроля и регулирования в химической, нефтехимической, газовой, коксохимической и других отраслях для непрерывного автоматического контроля концентрации аммиака, содержащегося в промышленных сточных водах. Известен вольфрамовый электрод в виде массивного вольфрамового стержня с примесью WO3 для потенциометрического определения рН [1]. Этот электрод может служить прототипом к заявляемому вольфрамовому электроду. Однако прототип исключает возможность использовать его для измерения концентрации аммиака в промышленных сточных водах в виду неоднозначной зависимости между концентрацией аммиака и потенциалом электрода в пределах изменения концентрации от 0 до 0,05 кг/м 3. Задачей предлагаемого изобретения является непрерывное автоматическое измерение концентрации аммиака в промышленных сточных вода х потенциометрическим методом при помощи вольфрамового электрода, обладающего селективностью к ионам NH4+, для предупреждения возникновения аварийной ситуации, связанной с гибелью бактерий биологической очистки сточных вод вследствие превышения в них допустимой концентрации аммиака. Технический результат обеспечивается тем, что в отличие от массивного вольфрамового электрода с добавкой WО3, в заявляемом электроде используется чистый вольфрам в виде стержня диаметром 5 мм, заключенного в фторопластовую оболочку. На одном конце этого стержня имеется контактный провод для снятия скачка потенциала, а противоположный конец заострен под углом в пределах 30-60° для концентрирования возникающих электрических зарядов. В качестве сравнительного электрода используется хлорсеребряный. В процессе исследований установлено, что вольфрамовый электрод обладает селективностью к иону NH4+. Измеряемая ЭДС электродной ячейки пропорциональна содержанию аммиака в водных растворах и не зависит от концентрации карбамида, аммиачной селитры и других ве ществ содержащихся в растворе. На фиг. 1 показано устройство вольфрамового электрода. Он состоит из вольфрамового стержня 1, фторопластовой оболочки 2 с резьбой для крепления в объекте измерения и контактного провода 3. На фиг. 2 приведена схема потенциометрической ячейки для измерения концентрации аммиака, которая состоит из вольфрамового индикаторного электрода 1, хлорсеребряного сравнительного электрода 3 и, показывающего концентрацию аммиака, прибора 2. Эксперименты по определению зависимости ЭДС электродной ячейки от концентрации аммиака проводились следующим образом. В приготовленные водные растворы, содержащие карбамид, аммиачную селитру и другие вещества, вводился в определенном количестве водный раствор аммиака в виде ΝΗ 4ΟΗ. Электродная ячейка состояла из вольфрамового и хлорсеребряного электродов и была подключена к цифровому высокоомному милливольтметру, при помощи которого измерялась ЭДС электродной ячейки. Концентрация аммиака, в приготовленных растворах, определялась химическим анализом по стандартной методике. В момент отбора пробы раствора на анализ измерялась ЭДС электродной ячейки. В таблице приведены значения ЭДС потенциометрической ячейки с вольфрамовым и хлорсеребряным электродами при изменении концентрации аммиака от 4×10-3 до 4,5·10-3 кг/м в водных растворах, содержащих карбамид от 2 до 10 мас.%. Из таблицы видно, что значения ЭДС изменялись с 194 до 235 мВ. Присутствие карбамида в растворе не оказывало влияния на значения ЭДС при одинаковых значениях концентрации аммиака. Так, например, при концентрации аммиака 0,004 кг/м 3 и концентрациях карбамида в растворе 2,5 и 10 мас.% ЭДС не изменялась и составляла 194 мВ, при концентрациях аммиака 0,006 кг/м 3 и тех же концентрациях карбамида ЭДС составляла 199 мВ, а при концентрации аммиака 0,002 кг/м 3 и тех же концентрациях карбамида ЭДС составляла 235 мВ. Таким образом, экспериментально было установлено, что вольфрамовый электрод является селективным к ионам ΝΗ4+ в пределах изученных концентраций аммиака в растворе. На фиг. 3 показана зависимость ЭДС от концентрации аммиака электролитической ячейки с вольфрамовым и хлорсеребряным электродами при температуре 20°С. Эта зависимость представляет прямую линию и описывается уравнением Ε=2540×С+ 184 мВ, где С - концентрация аммиака, кг/м 3. Отличительные признаки заявляемого вольфрамового электрода состоят в том, что при помощи него возможно определять концентрацию аммиака в промышленных сточных водах, содержащих различные вещества , как-то: карбамид, аммиачную селитру и другие вещества. Разрешающая способность вольфрамового электрода составляет от 0,004 до 0,05 кг/м 3 концентрации аммиака.