WWW.LIB.KNIGI-X.RU
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - Электронные материалы
 

«(51) МПК G01N 27/26 (2006.01) ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ (12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ (21)(22) Заявка: ...»

RU 2 489 710 C1

(19) (11) (13)

РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ

(51) МПК

G01N 27/26 (2006.01)

ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА

ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ

(21)(22) Заявка: 2011151238/28, 20.02.2012 (72) Автор(ы):

Мошкин Владимир Вадимович (RU), (24) Дата начала отсчета срока действия патента: Хустенко Лариса Анатольевна (RU) 20.02.2012 (73) Патентообладатель(и):

Приоритет(ы): Мошкин Владимир Вадимович (RU), (22) Дата подачи заявки: 20.02.2012 Хустенко Лариса Анатольевна (RU) RU (45) Опубликовано: 10.08.2013 Бюл. № 22 (56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: RU 2382356, 20.02.2010. WO 1989008713 A1, 21.09.1989. US 20090232740 A1, 17.09.2009. US 6413411 B1, 02.07.2002.

Адрес для переписки:

634055, г.Томск, ул. Вавилова, 16, кв.52, В.В.

Мошкину

(54) СПОСОБ КОММУТАЦИОННОЙ ХРОНОАМПЕРОМЕТРИИ

(57) Реферат: измеряют среднее за время замыкания значение Изобретение относится к возникающего импульсного тока, которое C1 C1 электрохимическим способам определения пропорционально как концентрации концентрации элементов в водных растворах, определяемого элемента, так и отношению может быть использовано в промышленности периода коммутации к длительности интервала при анализе растворов, в контроле объектов замыкания. Технический результат окружающей среды, пищевых продуктов и заключается в возможности изменять других объектов, особенно в непрерывных и чувствительность в широких пр

–  –  –



Изобретение относится к электрохимическим способам определения концентрации элементов в водных растворах, может быть использовано в промышленности при анализе растворов, для контроля объектов окружающей среды, пищевых продуктов и других объектов, особенно в непрерывных и автоматических измерениях, а также для амперометрического детектирования в жидкостной хроматографии.

В хроноамперометрии существует большое разнообразие способов как стимуляции, так и измерения полезного сигнала, направленных, в первую очередь, на увеличение чувствительности, т.е. на уменьшение отношения уровня помехи к полезному сигналу.

Основную долю помехи обычно составляет ток заряжения емкости двойного слоя рабочего электрода.

Известен способ амперометрического детектирования (патент США №6413398, МПК G01N 027/26, опубл. 02.07.2002 г.). Способ заключается в приложении последовательности импульсов напряжения к рабочему электроду и регистрации возникающего при этом тока. Благодаря наличию импульсов напряжения для предварительной подготовки рабочего электрода, способ обладает высокой чувствительностью, но возникающий в результате наложения импульсов емкостный ток не позволяет достичь желаемой чувствительности. Кроме того, необходимость экспозиции рабочего электрода под потенциалами подготовки снижает производительность анализа.

Известен способ квадратно-волновой вольтамперометрии (Будников Г.К. Основы современного электрохимического анализа / Г.К. Будников, В.Н. Майстренко, М.Р.

Вяселев. - М.: Мир: Бином ЛЗ, 2003, с.359-371), заключающийся в том, что на постоянное или медленно меняющееся поляризующее напряжение накладывается переменное импульсное напряжение с малой амплитудой. Возникающий импульсный ток измеряется в конце каждого полупериода, когда емкостный ток минимален. Такой способ селекции недостаточно эффективен при большом активном сопротивлении электрохимической ячейки, так как необходимость задержки измерения приводит к уменьшению полезного сигнала, в то время как влияние емкостного тока остается существенным.

Известен способ коммутационной хроноамперометрии (патент РФ №2382356, МПК G01N 27/49, опубл. 20.02.2010), выбранный в качестве прототипа, в котором помеха в виде тока заряжения емкости двойного слоя принципиально отсутствует.

Способ заключается в том, что потенциал рабочего электрода, при котором протекает электрохимическая реакция, поддерживают постоянным, контур тока электрохимической ячейки периодически коммутируют и измеряют амплитуду первой гармоники возникающего импульсного тока, которая пропорциональна концентрации определяемого элемента. Недостатком этого способа является низкий уровень полезного сигнала, так как амплитуда первой гармоники максимальна при отношении периода коммутации к длительности интервала замыкания равном двум, но при этом значение импульсного тока минимально. Уменьшение длительности 45 интервала замыкания при постоянном периоде коммутации приводит к возрастанию импульсного тока, но к более быстрому уменьшению амплитуды первой гармоники.

Следствием этого является недостаточная чувствительность при определении малых концентраций вещества, а также невозможность оперативно изменять чувствительность, что обусловливает небольшой диапазон определяемых концентраций вещества.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является разработка коммутационного способа анализа, позволяющего варьировать.: 3

–  –  –

чувствительность в широких пределах.

Поставленная задача решена за счет того, что в способе коммутационной хроноамперометрии, так же как и в прототипе, поляризующее напряжение поддерживают постоянным, контур тока электрохимической ячейки периодически коммутируют.

Согласно изобретению длительность интервала замыкания выбирают в зависимости от желаемой чувствительности, измеряют средний за время замыкания ток, пропорциональный как концентрации определяемого элемента, так и отношению периода коммутации к длительности интервала замыкания.

Для доказательства изменения чувствительности рассмотрим простую окислительно-восстановительную реакцию некоторого элемента. На этапе замыкания происходит заряд емкости двойного слоя рабочего электрода через внешнюю по отношению к электрохимической ячейке цепь до потенциала, при котором протекает электрохимическая реакция. После размыкания цепи тока емкость разряжается через границу рабочий электрод-раствор за счет протекания тока электрохимической реакции, причем ток разряда пропорционален концентрации определяемого элемента.

После начала процесса периодической коммутации в течение первых нескольких периодов происходит установление стационарного периодического импульсного тока.

При этом с каждым периодом коммутации происходит подзаряд емкости двойного слоя рабочего электрода до наступления стационарного состояния, которое характеризуется периодическим повторением коммутационного тока.

Из условия стационарности процесса следует, что заряд, сообщаемый емкости двойного слоя на этапе замыкания, равен заряду, теряемому на поддержание электрохимической реакции на этапе размыкания:

где QЗ - заряд, сообщаемый емкости двойного слоя на этапе замыкания;

QР - заряд, теряемый на поддержание электрохимической реакции на этапе размыкания.

Так как заряд есть произведение среднего на некотором временном интервале тока на длительность этого интервала, то из уравнения (1) следует:

где Icp - средний за время замыкания ток ячейки, tЗ - длительность интервала замыкания, Iэх - ток электрохимической реакции, tР - длительность интервала размыкания.

Тогда искомое значение среднего тока Icp будет равно:

или где TК=tЗ+tР - период коммутации.

Из (4) следует, что при практически достижимых значениях Тк и tЗ средний ток Icp может превышать ток электрохимической реакции Iэх (т.е. измеренный в постояннотоковом режиме) в сотни раз или в десятки раз по сравнению с прототипом.

На фиг.1 представлен пример схемы анализатора содержания железа,.: 4 RU 2 489 710 C1 реализующего предлагаемый способ.

В таблице 1 представлены результаты сравнительных определений концентрации железа в некоторых объектах.

Реализация способа коммутационной хроноамперометрии на примере анализатора содержания железа представлена на фиг.1. Анализатор содержит стаканчик 1 емкостью 25 мл, в который погружены два электрода: хлоридсеребряный электрод 2 в качестве электрода сравнения и золотоуглеродный электрод 3 в качестве рабочего электрода. Хлоридсеребряный электрод 2 подключен к выходу источника постоянного напряжения 4(ИПН). Золотоуглеродный электрод 3 подключен к аналоговому входу коммутатора 5(К), выход которого соединен с входом преобразователя тока в напряжение 6(ПТН).





Выход преобразователя тока в напряжение 6(ПТН) соединен с аналоговым входом аналого-цифрового преобразователя 7(АЦП). Выход аналого-цифрового преобразователя 7(АЦП) соединен с входной шиной микропроцессора 8(МП), выходная шина которого подключена к входу индикатора 9(И). Первый импульсный выход микропроцессора 8(МП) соединен с управляющим входом аналого-цифрового преобразователя 7(АЦП). Второй импульсный выход микропроцессора 8(МП) соединен с управляющим входом коммутатора 5(К). Аналоговый выход микропроцессора 8(МП) соединен с управляющим входом источника постоянного напряжения 4(ИПН).

Для проведения анализа в стаканчик 9 помещают анализируемый раствор объемом Vпр=10 мл с концентрацией железа(III), например, 1 мкг/дм 3 в соляной кислоте молярной концентрацией 0,1 моль/дм 3. В соответствии с управляющим напряжением с аналогового выхода микропроцессора 8(МП) источник постоянного напряжения 4(ИПН) формирует постоянное напряжение E=150 мВ, измеренное относительно золотоуглеродного электрода 3. Ток электрохимической реакции протекает по цепи: источник постоянного напряжения 4(ИПН), хлоридсеребряный электрод 2, анализируемый раствор, золотоуглеродный электрод 3, коммутатор 5(К), вход преобразователя тока в напряжение 6(ПТН). Микропроцессор 8(МП) формирует на втором импульсном выходе последовательность импульсов управления коммутатором 5(К), который замыкает контур тока на время tз с периодом коммутации Тк, причем время замыкания tз много меньше периода Тк. Например, время замыкания может быть выбрано равным 1 мс при периоде 500 мс. В течение времени tз микропроцессор 8(МП) формирует на первом импульсном выходе последовательность импульсов запуска аналого-цифрового преобразователя 7(АЦП), которые инициируют процесс преобразования напряжения на аналоговом входе аналого-цифрового преобразователя 7(АЦП) в пропорциональный код. Количество процессов преобразования зависит от быстродействия аналого-цифрового преобразователя 7(АЦП) и длительности импульса замыкания tз и может быть равным, например, 64. По окончании процесса установления тока ячейки коды аналого-цифрового преобразователя 16(АЦП) фиксируются в памяти микропроцессора 8(МП) в виде последовательности значений тока Ii, где i - текущий номер выборки от 0 до 63.

В соответствии с записанной в память микропроцессора 8(МП) программой вычисляется значения среднего тока Icp по формуле:

.

Если значение Icp превышает некоторое допустимое для данной реализации значение, время замыкания tз увеличивают, таким образом снижая чувствительность.

–  –  –

При малом значении Icp чувствительность повышают, уменьшая время замыкания tз.

Процесс измерения повторяется до наступления стационарного значения Icp, которое фиксируется как результат измерения S, пропорциональный искомой концентрации железа и выводится на индикатор 9(И).

Коэффициент пропорциональности результата S зависит от многих факторов, например, эффективной площади рабочего электрода, интенсивности диффузионного потока, поэтому для вычисления концентрации железа(III) в пробе используют метод стандартной добавки. Согласно этому методу, полученный результат S фиксируют как результат пробы Sпр, в стаканчик 1 вносят стандартную добавку железа(III) объемом Vдоб=10 мкл концентрацией Сдоб=10 мг/дм 3 и через интервал времени 1-2 с, необходимый для установления значения тока Iср, фиксируют результат S, как результат добавки Sдоб.

Вычисляют искомую концентрацию железа(III) по формуле:

В таблице 1 приведены результаты определения железа(III) в модельном растворе, содержащем 1 мкг/дм 3 железа(III), технологической воде и подземной воде с большим содержанием органических веществ, полученные с использованием прототипа,

–  –  –

Формула изобретения Способ коммутационной хроноамперометрии, включающий измерение тока электрохимической реакции при постоянном потенциале рабочего электрода и периодической коммутации контура тока электрохимической ячейки, отличающийся тем, что длительность интервала замыкания выбирают в зависимости от желаемой чувствительности и измеряют средний за время замыкания ток, который пропорционален как концентрации определяемого элемента, так и отношению периода коммутации к длительности интервала замыкания.

.: 6

Похожие работы:

«Турчинова Марина Александровна СОЦИАЛЬНО-ПСИХОЛОГИЧЕСКИЕ СТЕРЕОТИПЫ ВОСПРИЯТИЯ ИНФОРМАЦИИ ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ ТЕЛЕВИЗИОННЫХ СМИ НА АУДИТОРИЮ (на примере телевизионной рекламы) Специальность 19.00.05 – "Социальная психология" Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата психо...»

«#Обмани свой вес на Алтае: стройность – это легко Автор: Тина Филлипова Сегодня похудение сродни компьютерной игре, в которой сложность повышается от уровня к уровню. Только, в отличие от виртуального квеста, психологические ловушки, в которые мы попад...»

«0 ТОРГОВО-ПРОМЫШЛЕННАЯ ПАЛАТА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ "РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИНСТИТУТ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ" РОССИЙСКАЯ АССОЦИАЦИЯ ИННОВАЦИОННОГО РАЗВИТИЯ КОММЕРЦИАЛИЗАЦИЯ ОБЪЕКТОВ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СО...»

«41 УДК 130.3 : 159.9.016.5 И. В. Черепанов В защиту аргумента китайской комнаты Д. Серла В статье анализируется аргумент китайской комнаты Д. Серла. Рассматриваются основные философские возражения против аргумента китайской комнаты и показывается их логическая несостоятельность. Опровергается...»

«ИНФОРМАЦИОННО-ПОИСКОВЫЕ ЯЗЫКИ  И СИСТЕМЫ УДК 025.3 Т. А. Бахтурина Новый интеллектуальный продукт в сфере каталогизации: Правила RDA "Описание ресурса и доступ" Дана характеристика впервые опубликованн...»

«РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ (19) (11) (13) RU 2 514 632 C1 (51) МПК A61K 31/351 (2006.01) A61P 25/20 (2006.01) ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ (12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ 2012135362/15, 16.08.2012 (21)(22) Заявка: (72) Автор(ы...»

«Содержание Психотехника идеального исполнения Достижение состояния релаксации Нервно-мышечное расслабление Аутогенное расслабление (А Т) Самопрограммирование. Использование магнитофона Формулы самовнушения Техника медитации Вхождение в транс Ивашкевич-Сор...»

«РАЗДЕЛ 2. АВТОР – ГЕРОЙ – ЧИТАТЕЛЬ: ЛИТЕРАТУРА И АНТРОПОЛОГИЯ Т. И. Акимова Автор – герой – читатель в мемуарах Екатерины II В статье анализируются "Автобиографические записки" Екатерины II как личный и политический документ, в котором императрица создает портреты трех правителей (имп...»

«РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ (19) (11) (13) RU 2 393 221 C2 (51) МПК C12N 7/01 (2006.01) ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ, ПАТЕНТАМ И ТОВАРНЫМ ЗНАКАМ (12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ (21), (22) Заявка: 2005114516/13, 15.10.2003 (72) Автор(ы): ХО...»










 
2017 www.lib.knigi-x.ru - «Бесплатная электронная библиотека - электронные материалы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.