专利名称:水中残余氯浓度分析仪的制作方法
本发明涉及了一个电化学反应器的新型结构及由该反应器构成的成分分析仪器。
水中总残余氯浓度分析方法常见的有光电比色法、电位法、原电池法、电流法、旋转电极极谱法等几种。
光电比色法是在被测溶液中加入OT或DPD试剂，溶液变色后用光电比色法测定。此类仪器的比色槽镜片易被沾污，要经常校正另点，在有色水和脏水中检测时，准确度、重现性都较差，双光路式的比色仪结构复杂，仪器维护工作量大。
美国专利4049382叙述了用电位法测定的装置，其输出与浓度的对数成比例关系。讯号的检测需设置参比电极，且要用输入阻抗很高的电子线路和线性化电路。这类仪器在线使用时，由于电极表面的沾污而产生误差，在低浓度测量时输出会不稳定，从而需经常清洗和标定。
在测量较低浓度范围时，电位法可延伸为原电池法的测量方法，即通过被测物在电极上的去极化作用来达到测量该物质浓度的目的。这类仪器由于阳极是消耗的，阴极的沾污会使灵敏度下降，电极需经常清洗和标定，清洗后的活化时间长，使仪器的在线使用受到限制。
美国专利4323092介绍了电流法的仪器装置，它采用了直接测游离氯的方法，此法需高精度外加电压及恒定流量，由沾污引起电极面积减小，会使灵敏度成正比的减小。测量上限低，不能满足自来水厂的测量范围要求。
日本东芝仪器公司生产的151C型余氯仪采用了旋转电极极谱法测量原理。在设计上旋转电极表面一直被毛刷清洗。仪器为竖式落地结构，体积庞大，价格昂贵。标定时需用大量的标准溶液。
上述诸法，除极谱法外，仪表均需经常用大量的经准确定量分析的标准液标定。标准液只能短期使用，要随标随配，分析操作人员要求训练有素。
极谱分析管式电极体系七十年代起在国内外逐步得到了应用。从目前资料所见，管式电极的实际应用尚局限在实验室内。采用的测量电极多为园柱全孔式，对极大多用Ag－AgCl电极，检测灵敏度多为痕量级。我国新安江分析仪器二厂用铂管及Ag－AgCl电极系统测定了PPb量级的赤血盐含量，美国威斯康星洲立大学化学系勃兰特尔等学者，用黄金管式及Ag－AgCl电极系统测量了10－6－10－4摩尔氰化物浓度。此种电极体系若在线使用时，多会因离子交换膜或纤维的沾污而引起测量误差。
本发明的目的是研制出一种结构简单，能在线操作，性能稳定，响应快速，操作简便、价格低廉，测量范围符合水厂要求的水中残余氯浓度连续分析仪。
本发明采用对式管电极极谱法测量技术。由两块长度分别为50～100mm和5～20mm的半圆柱形金箔构成对式管电极。这种结构的优点在于(1)工作时，阴极和阳极表面一直受到较高流速的水样冲洗，从而电极表面能始终保持清洁，而无须经常清洗和标定；(2)整个反应器容积小0.1ml，这不仅使仪器的响应时间短，而且可大大减小被测液流量和支持电介质液的流量和浓度，从而降低了仪器运行费用；(3)这种构思使反应器结构简单，造价低廉；(4)电极间的内阻较小，反应器可不设置第三电极，在量程范围内，极限扩散电流能有较宽的电压重叠区。
本发明采用电介标定的方法，标定器是与反应器完全相同的对式管电极结构，其优点在于(1)仪器标定方便、迅速，无须配制及分析大量的标准溶液；(2)电介标定时所产生的分子量较重的I2能被较高的流速从阳极表面带走，与水样较均匀的混合而无需搅拌，阴极生成的H2也能被迅速冲走，而不吸附在电极表面而影响电介效率；(3)简化了仪器加工。
为了较全面理解本发明的实体，详细叙述如下附图1是本发明的结构框图。输液泵(3)定流量地把被测液和支持电介质液分别由泵管(1)和(2)输入仪器，在混和器(4)混合并发生如下反应Cl2＋2I－＝I2＋2Cl－NH2Cl＋2I－＋2H＋＝I2＋NH4ClNHCl2＋4I－＋3H＋＝2I2＋NH4Cl＋Cl－可见，总残余氯全部等当量地转换成I2。反应后的溶液进入反应器(6)后排出。电源(7)供给反应器两电极一恒定直流电压，混合液在反应器中发生如下电极反应阴极I2＋2e＝2I－阳极2I－－2e＝I2I2在阴极还原，产生了与残余氯浓度成正比的极限扩散电流，该电流经电路(8)(9)(10)(12)处理后，输出与浓度相应的0～10mA标准信号至调节器输入回路(16)，同时输出0～5mV的讯号到记录仪(15)，并在数字显示器(14)显示0～10PPm的读数。
仪器设置了温度补偿电路(11)，主电路和温度补偿电路的检验电路(13)。标定时，按法拉弟定律向标定器(5)输入1PPm氯等当的电介电流，电介电流按式I＝〔0.0453×Q〕mA算出。式中Q为水溶液流量(毫升／分)。
图2为对式管电极反应器结构图半圆柱形阴电极片(21)和阳电极片(24)固定在电极体(18)和(20)上，电极引出线(19)(23)焊接在电极片上，密封填料(22)(25)分别作反应器的端面和侧面密封，接头(17)作溶液导流用。
本发明所达到的主要技术指标是测量范围0－10PPm最小检测量0.05PPm线 性≤±2％〔F·S〕重现性≤±2％〔F·S〕90％响应时间1～2分钟本发明反应器连续工作半年，灵敏度基本不变。由图3极谱曲线可见极谱波形良好，残余电流小，整个量程区的极限扩散电流有较宽的电压重叠区。
表一是本发明仪器的分析值和化学分析值对照。
表一图4是本发明运转的输出记录，可见工作稳定，响应快速，输出线性。
本发明操作简单，标定方便，易于使用，日常维护工作量小，价格低廉，运行费用低。
权利要求
1.一种连续检测水中总残余氯浓度的分析仪器，它由反应器、混合器、标定器、输液泵和讯号处理电路组成。本发明的特征在于反应器(6)是由半圆柱形阳电极(24)和阴电极(21)构成的对式管电极。
2.权利要求
1中所说的分析仪器，其特征为对式管电极的管内径为1～3mm。
3.权利要求
1中所说的分析仪器，其特征为对式管电极材料为黄金箔、铂箔或铜镀金箔，箔片厚0.2～0.5mm，阳极长50～100mm，阴极长5～20mm。
4.权利要求
1中所说的分析仪器，其特征为标定器结构与反应器结构完全相同，采用同样的电极材料，两者可互换。
专利摘要
发明了一个在线、连续测定水中残余氯浓度的分析仪器，研制出一种新型结构的管式电极极谱反应器，由半圆柱形的黄金箔、铂箔或铜镀金箔构成对式管电极，箔片厚0.2～0.5mm，阳极长50～100mm，阴极长5～20mm，管内径为1～3mm，此种反应器体积小，仅0.1ml左右，90％响应时间为1～2分钟。反应器只需很小的被测液流量(10～20毫升/分)和支持电解质流量(1～3毫升/分)。
文档编号G01N27/48GK86200528SQ86200528
公开日1987年1月14日 申请日期1986年1月30日
发明者甘艺禧, 邵惠黎 申请人:化工部上海化学工业研究院导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan