Определение нитратов в воде

Общий вид нитратомера представлен на рисунке 1. Нитратомер состоит из преобразователя (1), электродной системы (3), штатива (4) для крепления электродов и термокомпенсатора (2). Общий вид преобразователя показан на рисунке 6.1.

1 – Цифровой дисплей

2 – Кнопки управления

3 – Разъем для подключения измерительного электрода

4 – Гнездо для подключения электрода сравнения

5 – Разъем для подключения термокомпенсатора

6 – Крышка отсека для размещения автономного источника питания

7 – Блок сетевого питания

Рисунок 6.1 – Преобразователь измерительный

Преобразователь обеспечивает работу с электродными системами, для которых координаты изопотенциальной точки не нормируются (в режиме рХ). Измеряемая величина Е и рХ связаны следующей зависимостью:

E = E₀ + S·pX, (6.2)

где Е – ЭДС электродной системы, мВ;

Е₀ – значение ЭДС электродной системы в начальной точке диапазона измерения (в пределах от 0,0 до 999,0 мВ), мВ;

S – значение крутизны электродной системы, мВ/рХ.

В преобразователе предусмотрено преобразование измеряемой величины из единиц активности ионов в единицы концентрации.

Результат измерений С_х в единицах концентрации определяется в зависимости от выбранной системы пересчета.

С_х = μ·М·10^–рХ·К, (6.3)

где С_х – массовая концентрация, г/кг;

рХ – значение pN0₃;

М – молярная масса иона, г/моль;

К – коэффициент активности, зависит от вида анализируемого иона. При измерениях нитратомером К имеет значение близкое к 1 и принимается равным 1;

μ – коэффициент, зависящий от выбранной системы пересчета.

Преобразователь обеспечивает индикацию показаний в режиме Сх с точностью ± 5 % от значения рХ, выводимого на дисплей.

В основу работы нитратомера положен потенциометрический метод измерения.

Измеряя ЭДС (Е) (условное обозначение измеряемой величины на индикаторе – mV) электродной системы можно определить активность ионов NO₃^– (условное обозначение измеряемой величины на индикаторе – рХ) и их массовую концентрацию (условное обозначение измеряемой величины на индикаторе – pg/kg, mg/kg, g/kg).

Для измерения Е используется электродная система, которая состоит из измерительного электрода и электрода сравнения. Электродная система, при погружении в контролируемый раствор, развивает Е, в общем случае линейно, зависящую от рХ.

Электрод сравнения обеспечивает стабильный электрический контакт электродной системы с общим проводом измерительного входа нитратомера.

В общем случае, измеряемая величина Е и рХ связаны следующей зависимостью:

, (6.4)

, (6.5)

где рХ – величина рХ анализируемого раствора, рХ. Рассчитывается по формуле (6.3) и выводится на дисплей в качестве результата;

Е – измеряемая величина ЭДС электродной пары, помещенной в анализируемый раствор, мВ;

t – температура анализируемого раствора, ºС;

рХ_и – координата изопотенциальной точки электрода, рХ;

Е_и – координата изопотенциальной точки электрода, мВ;

S_{t теор} – теоретическая крутизна электродной системы, которая может быть рассчитана для температуры анализируемого раствора по формуле (6.4), мВ/рХ;

K_s – поправочный коэффициент, учитывающий отклонение реальной величины крутизны от теоретического значения;

n – заряд иона, для NO₃^– равен -1.

Примечание. Точка, в которой ЭДС электрода не зависит от температуры, называется изопотенциальной. Величины Е_и и рХ_и называются координатами изопотенциальной точки. В связи с тем, что для нитратных измерительных электродов, координаты изопотенциальной точки (Е_и, рХ_и) находятся далеко за пределами рабочей зоны, в нитратомере применен способ определения рХ по зависимости Е электродной системы от рХ реальных настроечных растворов и не применяется автоматическая термокомпенсация.

Дли компенсации возможной нелинейности зависимости Е = f(рХ), применен способ настройки по трем точкам с использованием метода математической аппроксимации нелинейности реальных электродов, что позволяет повысить точность измерений и продлить срок службы электродов без потери точности измерений.

Результат измерений С_х в единицах концентрации определяется по зависимости от измеряемой активности, оговоренной в формуле (2).

Дата добавления: 2014-11-06