CS262711B1 - Způsob kontinuálního amperometriokého měření stopových koncentrací fluoridů ve vodě - Google Patents

Abstract

Řešení se týká^způsobu kontinuálního amperometrického měření stopových koncentrací fluoridů ve vodě, vhodného zejména k plynule kontrole koncentrace fluoridů v upravované pitné vodě. Způsob spočívá v plynulém směšování analyzované vody s vodným roztokem slabé organické kyseliny a povrchově aktivní látky, například gelatiny, a v měření elektrolytického proudu při elektrolýze· této směsi s hliníkovou indikační anodou za intenzivního probublávání vzduchem. Oproti dosavadním obdobným metodám se vyznačuje podstatně vyšší citlivostí a reprodukovatelností. .

Description

Předmětem vynálezu je způsob kontinuálního amperometrického měření stopových koncentrací fluoridů ve vodě, vhodný zejména k plynulé kontrole koncentrace fluoridů v upravované pitné vodě,

Způsob měření je založen na metodě spočívající v sledování elektrolytického proudu při elektrolýze vzorku vody s přídavkem slabé organické kyseliny, například bonzoové nebo octové, s použitím čistého hliníku jako materiálu anody. K měření slouží elektrolyzér s nejméně dvěma elektrodami (anodou a katodou) , na které se vkládá konstantní stejnosměrné napětí, při kterém anoda sloužící .tu jako indikační elektroda (dále jen indikační anoda) nabývá potenciálu, při němž na ní probíhá požadovaná elektrochemická reakce, tj. anodická oxidace hliníku na hliníkové ionty, reagující okamžitě s přítomnými fluoridy za vzniku rozpustné komplexní sloučeniny. Mírou koncentrace fluoridů je elektrolytický proud limitovaný uvedeným elektrochemickým dějem na indikační anodě.

Dosavadní amperometrické metody založené na tomto principu . ebývají při použití běžných aparatur dostatečně citlivé a neposkytují výsledky vždy zcela reprodukovatelné, což bývá zaviněno některými proměnlivými povrchovými jevy na hliníkové indikační anodě. Metody využívající iontově selektivních elektrod, v posledních letech velmi rozšířené, jsou vhodné ke krátkodobým měřením fluoridů v laboratořích, avšak při dlouhodobých kontinuálních měřeních v provozu dávají výsledky nedostatečně reprodukovatelné.

- 2 - 282 711

Uvedené nedostatky odstraňuje způsob kontinuálního amperometrického měření stopových koncentrací fluoridů ve vodě, založený na sledování elektrolytického proudu pri elektrolýze roztoku, obsahujícího slabou organickou kyselinu, například benzoovou nebo octovou, s indikační anodou z čistého hliníku a s nejméně jednou další elektrodou, podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že se k elektrodám plynule přivádí analyzovaná voda a vodný roztok obsahující kromě uvedené slabé organické kyseliny elektrochemicky inaktivní povrchově aktivní látku, například gelatinu o koncentraci 0,002 až 0,2 % btnvt. přičemž se protékající elektrolyzovaný roztok, jímž je směs obou kapalin, u indikační anody intenzívně probublává vzduchem. Přítomnost poměrně velké koncentrace přidávané povrchově aktivní látky způsobuje, že se ostatní povrchová jevy nemohou prakticky uplatnit, což se zřetelně projevuje podstatným zlepšením reprodtjkovatelnosti měření. Intenzivní probublávání elektrolyzovaného roztoku u hliníkové indikační anody vzduchem pak má za následek značné zvýšení přísunu fluoridových iontů z analyzované vody k povrchu této anody, a tím i značné zvýšení citlivosti měření. Vhodný průtok každé z obou kapalin je 0,1 až 2 ml za minutu; větším průtokem se dosahuje větší citlivosti měření, avšak též větší spotřeby chemikálií.

K provádění měření uvedeným způsobem slouží zařízení, které společně obsahuje průtokový elektrolyzér s indikační anodou z čis tého hliníku, s katodóu umístěnou v prostoru odděleném indikační anody diafragmou, s přívody kapalin a plynu u indikační anody a s jediným společným elektrolytem, jímž je směs analyzované vody a uvedeného roztoku organické kyseliny (s povrchově aktivní látkou), a mimo elektrolyzér zdroj konstantního napětí 0,2 až 0,7 V s kladným polem připojeným ke katodě a záporným polem připojeným k indikační anodě.

Průtokový elektrolyzér zhotovený ze' skla nebo z plastické hmoty, například z plexiskla, sestává z nejméně dvou elektrodových prostorů (z nichž každý má objem asi 5 ml), oddělených diafragmou a kanálkem na společný průtok plynu a elektrolyzovaného roztoku. První elektrodový prostor je navíc opatřen přívodem analyzované vody, přívodem roztoku organické kyseliny s příslušnou povrchově aktivní látkou a přívodem vzduchu a poslední pro- 3 282 711 ator kanálkem na společný odvod vzduchu a roatoku. V prvním elektrodovém prostoru je umístěna indikační anoda (roubík, drát nebo plech) z čistého hliníku a v dalším katoda z uhlíku (roubík) nebo ušlechtilého kovu, například z platiny nebo palladia (plech nebo drát). Obě elektrody jsou ponořeny do společného elektrolyzovaného roztoku protékajícího elektrolyzérem. Je důležité, aby přívod vzduchu do prvního elektrodového prostoru elektrolyzéru ústil pod hladinou elektrolyzovaného roztoku, aby roztok u indikační anody mohl být vzduchem dostatečně míchán (probubláván).

Dalšími částmi zařízení jsou: zásobník roztoku ze skla nebo chemicky odolné plastické hmoty (o objemu asi 0,5 až 5 litrů) , dvě Čerpadla kapalin (případně kapiláry se zařízením na stálý přetlak) o výkonu 0,1 až 2 ml za minutu na čerpání vzorku analyzované vody a roztoku do prvního elektrodového prostoru průtokového elektrolyzéru, čerpadlo o výkonu asi 100 ml za minutu na přívod vzduchu rovněž do prvního elektrodového prostoru elektrolyzéru, zdroj konstantního napětí 0,2 až 0,7 V, například,monočlánek s děličem o odporu asi 1000 ohmů, a vhodný měřič proudu, například registrační mikroampérmetr, jehož Zftráta napětí (přes celou škálu) nepřesahuje 20 mV, zařazený sériově do obvodu s indikační anodou.

Funkce jednotlivých částí zařízení a způsob měření jsou patrny z následujícího příkladu, popisujícího kontinuální amperometrické měření stopových koncentrací fluoridů v upravované pitné vodě. Do průtokového elektrolyzéru s dvěma elektrodovými prostory, ťtavzájem oddělenými diafragmou a kanálkem na průtok plynu a kapaliny, s indikační anodou z čistého hliníku (drátem o průměru'2 mm a délce 40 mm), umístěnou v prvním prostoru, a s katodou z uhlíku (roubíkem o průměru 6 mm a délce 56 mm), umístěnou v druhém prostoru, je ze zásobníku roztoku čerpadlem o výkonu asi 0,2 ml za minutu čerpán vodný roztok obsahující O,2f_ebm0t* kyseliny benzoové a 0,02 % htnot. gelatiny. Roztok do elektrolyzéru vstupuje přívodem kapaliny v prvním elektrodovém prostoru u indikační anody. Současně je tamtéž čerpadlem vody o přibližně stejném výkonu (0,2 ml za minutu) přiváděna upravovaná pitná voda. Aby její dopravní zpoždění bylo malé, je voda odebírána z trubice, která je umístěna v co nejmenší vzdálenosti ^H 282 711 od čerpadla a elektrolyzéru a skrze kterou se voda nechává protékat dostatečně rychle. Vzduch (čistý, neobsahující fluoridy) vstupuje přívodem plynu do spodní Části prvního elektrodového prostoru a dále kanálkem do druhého prostoru, nasáván čerpadlem o výkonu asi 100 ml za minutu, umístěným za elektrolyzérem. Směs obou kapalin je vzduchem u obou elektrod intenzívně míchána. Vzduch i kapalinová směs opouštějí elektrolyzér kanálkem na společný odvod plynu a kapaliny v druhém elektrodovém prostoru. Na elektrody je z vnějšího zdroje (monočlánku s děličem o odporu 1000 ohmů) přiváděno konstantní napětí asi 0,5 V přes registrační- mikroampérmetr. Uhlíková katoda, spojená s kladným pólem zdroje , je depolarizována redukci části kyslíku obsaženého v přiváděném vzduchu, případně též redukcí vodíkových iontů, a tím udržována na elektrodovém potenciálu, jehož hodnota se sice mění s velikostí protékajícího elektrolytického proudu,.ne však tolik, aby se této katody nedalo použít jako elektrody referentní. Hliní kove indikační anodě, spojené se záporným pólem zdroje, je oproti katodě udílen elektrodový potenciál o 0,5 V negativnější, při kterém na ní dochází k požadované elektrochemické reakci limitující velikost protékajícího elektrolytického proudu. Elektrolytický proud, úmorný koncentraci fluoridů v analyzované vodě, je měřen a registrován registračním mikroampérmetrém. Při průtoku analyzované vody elektrolyzérem 0,2 ml za minutu odpovídá koncentraci 1 mg P^_ v litru proud asi 8 jiá. Zařízení se cejchuje měřením provedeným s čistou destilovanou vodou, k níž bylo přidáno známé množství fluoridu sodného.

Zařízení je poměrné velmi jednoduch zhotovítelné za snadno dostupných součástí. Jeho obsluha je nepřerušovaném provozu spočívá hlavně v zbytkového proudu (měřením provedeným o ridů) a v dolévání roztoku do zásobníku nenáročná; při trvalém občasné kontrole tzv. čistou vodou bez fluoPopsaná metoda je pro svou citlivost vhodná nejen k plynulé kontrole koncentrace fluoridů v upravované pitné vodě, ale i k měření ve vodách na fluoridy peJrtatně chudších.

Claims (1)

1. Způsob kontinuálního amperonetrického měření stopových koncentrací fluoridů ve vodě, založený na sledování elektrolytického proudu při elektrolýze roztoku, obsahujícího slabou organickou kyselinu, například benzoovou nebo octovou, s indikační anodou z čistého tím, že se hliníku a s nejméně jednou další elektrodou, vyznačený k elektrodám plynule přivádí analyzovaná voda a vodný roztok obsahující kromě uvedené slabá organické kyseliny elektrochemicky inaktivní povrchově aktivní látku nu o koncentraci U,GO2 až 0,2 % hmoK, přičemž trolyzovaný roztok, jímž je smt intenzívně probublává vzduchen například gelatise protékající elek obou kapalin, u indikační anody