DD267331A1 - METHOD OF CONTROLLING THE ADDITION OF ACCESSION TO AUTOMATIC TITRUTIONS - Google Patents
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Abstract
Das Verfahren zur Steuerung der Titriermittelzugabe bei automatischen Titrationen ist fuer die automatische potentiometrische Titration in diskreten Volumeninkrementen bei Dosierung des Titriermittels durch Motorbuerette bzw. Festvolumendosierer anwendbar. Erfindungsgemaess wird eine Anpassung der Titriermittelzugabe an die Steilheit der Titrationskurve durch einen neuen Algorithmus erreicht, der keine obere Begrenzung fuer die jeweiligen Volumeninkremente erfordert und eine Vorausschau auf die zu verbrauchende Titriermittelmenge bis zum Aequivalenzpunkt erlaubt. Dadurch wird es moeglich, Titrationen, bei denen sich der Titriermittelverbrauch bis zum Aequivalenzpunkt um mehrere Zehnerpotenzen unterscheiden kann, ohne Umruestung der Apparatur und Aenderung der Steuerparameter durchzufuehren.The procedure for controlling titrant addition in automatic titrations is applicable to automatic potentiometric titration in discrete volume increments when dosing the titrant with motorized or fixed-volume dispensers. According to the invention, an adaptation of the titrant addition to the steepness of the titration curve is achieved by a new algorithm which does not require an upper limit for the respective volume increments and allows a preview of the amount of titrant to be consumed up to the equivalence point. This makes it possible to carry out titrations in which the titrant consumption can differ by several orders of magnitude up to the equivalence point, without rebuilding the apparatus and changing the control parameters.
Description
VSn = Vrj + i-2£ folgt,VSn = Vrj + i-2 £ follows,
wobei Vg die Gesamtmenge des zum jeweiligen Zeitpunkt verbrauchten Titriermittels als ein Vielfaches des kleinsten hinsichtlich Volumen und Titriermittelkonzentration durch das Dosiersystem zu realisierten Volumeninkrements ist.where Vg is the total amount of titrant consumed at each time as a multiple of the minimum volume increment realized in volume and titrant concentration by the dosing system.
7. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß aus den im Verlauf der Titration gebildeten Wercen VSn der Mittelwert VSm gebildet wird und nach Vorliegen einer bestimmten Anzahl von VSn-Werten vorzugsweise von vier Werten, der jeweils am weitesten vom Mittelwert entfernte Wert ohne Berücksichtigung des zuletzt hinzugekommenen Wertes ausgesondert und ein neuer Mittelwert gebildet wird.7. The method according to claim 1, characterized in that from the wercen VSn formed in the course of the titration, the mean VSm is formed and after the presence of a certain number of VSn values, preferably of four values, the value farthest from the mean, without taking into account of the last added value and a new mean is formed.
8. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Größe des /u dosierenden Volumeninkrements AVx in folgender Weise gebildet wird:8. The method according to claim 1, characterized in that the size of the / u metering Volumeninkrements AVx is formed in the following manner:
1 ^Vx = AVHn wcnriAVn ^2 /VSj.- Vg/ AVx = -i /VGjj-Vg/ v/cnn AVpn Z \ /VS,, - Vg/1 ^ = Vx AVHn wcnriAVn ^ 2 /VSj.- Vg / AVx = -i / VGjj-Vg / v / cnn AVp n Z \ / VS ,, - Vg /
9. Verfahren gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Größe der zu dosierenden Volumeninkremente konstant gehalten wird, sobald AVx < A · Vsm geworden ist, wobei A als ein Wert zwischen 0,001 und 0,1, vorzugsweise zwischen 0,01 und 0,05, festzulegen ist.9. Method according to claim 1, characterized in that the size of the volume increments to be dosed is kept constant once AVx <A * Vsm, where A is a value between 0.001 and 0.1, preferably between 0.01 and 0, 05, is set.
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Die Erfindung ist für die automatische potentiometrische Titration in diskreten Volumeninkrementen bei Dosierung des Tiiriormlttels durch Motorbürette bzw. Festvolumendosierer anwendbar.The invention is applicable to automatic potentiometric titration in discrete volume increments when metering the Tiiriormlttels by motor burette or fixed-volume dispenser.
Sie ist sinngemäß auch für coulometrische Titrationen mit potentiometrischer Messung anzuwenden, wenn das Titriersystem die diskontinuierliche Erzeugung des Titrationsmittels erlaubt.It should also be applied to coulometric titrations with potentiometric measurement if the titration system allows discontinuous production of the titrant.
Charakteristik des bekannten Standes der TechnikCharacteristic of the known state of the art
Der Fachwelt ist allgemein bekannt, daß durch die Einführur g rechnergesteuerter dynamischer Titrationsverfahren ein großer methodischer Vorteil hinsichtlich Genauigkeit und Schnellig >eit bei der Durchführung automatischer potentiometrischer Titrationen erzielt wurde. Ein wesentlicher Bestandteil von Titrationsverfahren dieser Art ist ein Verfahren zur Steuerung der Titriermittelzugabe zu diskreten Volumeninkrementen in der Weise, daß in der Nähe des Äquivalenzpunktes die relativ kleinsten Volumeninkremcnte von Titrationsmittel dosiert werden. Den herkömmlichen Verfahren zur Steuerung der Titriermittelzugabe haften jedoch wesentliche Mängel an.It is well known to those skilled in the art that the introduction of computer-controlled dynamic titration techniques has provided a great methodological advantage in terms of accuracy and rapidity in performing automated potentiometric titrations. An integral part of titration methods of this type is a method of controlling titrant addition to discrete volume increments such that, in the vicinity of the equivalence point, the relatively smallest volume increment of titrant is metered. The conventional methods of controlling titrant addition, however, have significant deficiencies.
Einige dieser Verfahren erfordern detaillierte Kenntnisse über den Verlauf der Titrationskurve (DE-PS 2320193) oder sind bei diesen Kenntnissen nur für relativ wenige Titrationsarten anwendbar (Shinichito Yamaguchi und Takashi Kasujama, Z. AnI. Chemie 295 [1979), 256-259). Diese für die Anwendbarkeit dieser Verfahren erforderlichen Vorkenntnisse engen ihre Anwendbarkeit wesentlich ein und setzen für die Fälle, wo sie anwendbar sind umfangreiche und zeitaufwendige Vorarbeiten voraus.Some of these methods require detailed knowledge of the course of the titration curve (DE-PS 2320193) or are applicable to this knowledge only for relatively few types of titration (Shinichito Yamaguchi and Takashi Kasujama, Z. AnI Chemie 295 [1979], 256-259). These prerequisites required for the applicability of these methods substantially limit their applicability and require extensive and time-consuming preparatory work in cases where they are applicable.
Allgemein anwendbare Verfahren (DE-PS 2617346 und J. C. Smit und H. C. Smit; Anal. Chim. Acta 143 (1982] 45-77) haben den wesentlichen Nachteil, daß zu ihrer Anwendung die Vorgabe einer oberen Begrenzung der Größe der Volumeninkremente an Titriermittel erforderlich ist. Diese obere Begrenzung der Größe der Volumeninkremente ist vom Titriermittelverbrauch bis zum Äquivalenzpunkt, der erst durch die Titration bestimmt werden soll, abhängig, d. h. die Größe des zu erwartenden Titriermittelverbrauchs muß in gewissen Grenzen von vornherein bekannt sein. Da dies in der Praxis häufig nicht der Fall ist, wird die Anwendbarkeit dieser Verfahren eingeengt bzw. setzt Vorarbeiten voraus, die den Zeitaufwand für die Titration unnötig verlängern und den Arbeitsfluß stören. Ein weiterer Nachteil dieser Verfahren ergibt sich daraus, daß die Größe des folgendenGenerally applicable methods (DE-PS 2617346 and JC Smit and HC Smit, Anal. Chim Acta 143 (1982) 45-77) have the significant disadvantage that for their application, the specification of an upper limit of the size of the volume increments of titrant is required This upper limit of the size of the volume increments depends on the titrant consumption up to the equivalence point, which is to be determined only by the titration, ie the size of the titrant consumption to be expected must be known in advance from a certain extent In this case, the applicability of these methods is limited or requires preliminary work, which unnecessarily increases the time required for the titration and disturbs the work flow
Volumeninkrements aus nur relativ wenigen vorangehenden Meßpunkten gebildet wird. Dies hat zur Folge, daß keine Vorausschau auf den zu erwartenden Äquivalenzpunkt besteht und die Größe der Volumeninkremente stark durch relativ kleine Meßfehler beeinflußt wird. Diese Mängel ergeben, daß keine Möglichkeit besteht, bei Annäherung an den Äqnivalenzpunkt zur Dosierung gleichgroßer Volumeninkremente überzugehen, wenn die Größe der Volumeninkremente einen vorgegebenen oder besser von der Lage des Äquivalenzpunktes abhängigen Schwellenwert unterschreitet, denn eine solche Verringerung der Volumeninkrementgröße tritt bei verschiedenen Titrationen entsprechend der Form ihrer Titrationskurve auch weit ab vom Äquivalenzpunkt auf oder kann durch Meßfehler bedingt sein. Aus diesen Gründen besteht bei den genannten Verfahren keine Möglichkeit zur Bestimmung des Äquivalenzpunktes durch Interpolationsverfahren, die gleichgroße Volumeninkremente in der Nähe des Äquivalenzpunktes verlangen. Aus diesen Gründen wird bei dem oben genannten Verfahren nach Smit und Smit der Äquivalenzpunkt durch ein Kurvenanpassungsvorfahren bestimmt. Dieses Verfahren benötigt relativ viele Meßpunkte in der Nähe des Äquivalenzpunktes, was die Titrationszeit wesentlich verlängert, da in diesem Teil der Titrationskurve die Einstellzeit der Meßelektroden besonders lang ist. Außerdem ist das gewählte Verfahren zur Äquivalenzpunktbestimmung nicht zui genauen Bestimmung heterovalenter Titrationen geeignet.Volumeninkrements is formed from only relatively few preceding measurement points. This has the consequence that there is no forecast of the expected equivalence point and the size of the volume increments is strongly influenced by relatively small measurement errors. These shortcomings indicate that there is no possibility to move to equal-dose volume increments when approaching the equivalence point, when the size of the volume increments falls below a predetermined threshold or better depending on the location of the equivalence point, since such a reduction in the volume increment size occurs at different titrations Form of their titration curve also far from the equivalence point on or may be due to measurement errors. For these reasons, there is no way of determining the equivalence point by interpolation methods which require equal volume increments near the equivalence point in the above methods. For these reasons, in the above-mentioned method of Smit and Smit, the equivalence point is determined by a curve fitting ancestor. This method requires relatively many measuring points in the vicinity of the equivalence point, which significantly prolongs the titration time, since in this part of the titration curve the response time of the measuring electrodes is particularly long. In addition, the chosen equivalence point determination method is not suitable for accurately determining heterovalent titrations.
Bei dem Verfahren gemäß DE-PS 2617346 wird der Äquivalenzpunkt durch die Interpolation auf den Nullwert der zweiten Differenz bestimmt, obwohl bekannt ist (F. L. Hahn; .pH und potentiometrische Titrierungen", Akademische Verlagsgesellschaft Frankfurt (M.) 1964; S.Wolf, Z. Analyt. Chem. 250 [1070] 13; S.Ebel und S.Kalb, Z. Anal. Chem. 278 [1976] 109-114), daß dieses Interpolationsverfahren die vergleichbar geringste Genauigkeit besitzt und zur Bestimmung des Äquivalenzpunktes bei heterovalenten Titrationen ungeeignet ist.In the method according to DE-PS 2617346, the equivalence point is determined by the interpolation to the zero value of the second difference, although it is known (FL Hahn, ".pH and potentiometric titrations", Akademische Verlagsgesellschaft Frankfurt (M.) 1964, S. Wolf, Z Analyt. Chem. 250 [1070] 13; S.Ebel and S. Kalb, Z. Anal. Chem. 278 [1976] 109-114) that this interpolation method has the comparatively lowest accuracy and for the determination of the equivalence point in heterovalent titrations is unsuitable.
Die Notwendigkeit der Vorgabe einer oberen Begrenzung der Volumeninkremente an Titriermittel und die nicht bestehende Möglichkeit der Anwendung von Interpolationsverfahren, die gleichgroße Volumeninkremente verlangen, sind wesentliche Mängel der herkömmlichen Verfahren, die durch vorgeschlagene Verbesserung nicht überwunden werden konnten. Ebel und Reger (Z. Anal. Chem. 312 [1982] 346-351) schlagen Verbesserungen vor, die verhindern, daß der Äquivalenzpunkt infolge eines Meßfehlers in einem zu großen Volumeninkrements überschritten wird. Gemäß EP PS 0188667 wird vorgeschlagen und beansprucht, daß die untere Begrenzung der Volumeninkremente nicht als Absolutwert vorgegeben, sondern im Verlauf der Titration aus dem jeweiligen Titriermittelverbrauch errechnet wird. In beiden Fällen wird eine Beseitigung der oben genannten Mängel weder angestrebt noch erreicht.The need to specify an upper limit on the volume increments of titrant and the inability to use interpolation methods that require equal volume increments are significant shortcomings of conventional methods that could not be overcome by the proposed improvement. Ebel and Reger (Z. Anal. Chem. 312 [1982] 346-351) propose improvements that prevent the equivalence point from being exceeded due to a measurement error in too large a volume increment. According to EP PS 0188667 it is proposed and claimed that the lower limit of the volume increments is not given as an absolute value, but is calculated in the course of the titration from the respective titrant consumption. In both cases, the elimination of the abovementioned deficiencies is neither desired nor achieved.
Ziel der Erfindung ist es, ein schnelles, genaues und auf unterschiedliche Anwendungsfälle von Titrationen mit potentiometrischer Messung vielseitig anwendbares Verfahren zur Steuerung der diskontinuierlichen Titriermittelzugabe bei automatischen Titrationen zu entwickeln.The aim of the invention is to develop a fast, accurate method for controlling the discontinuous addition of titrant in automatic titrations which can be used in a variety of ways for different applications of titrations with potentiometric measurement.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur automatischen Steuerung der Titriermittelzugabe zu schaffen, das die Anwendbarkeit der ökonomisch günstigen dynamischen potentiometrischen Titration durch die folgenden Eigenschaften erweitert und erleichtert:The object of the invention is to provide a method for automatically controlling the titrant addition, which extends and facilitates the applicability of the economically favorable dynamic potentiometric titration by the following properties:
Zur Anwendbarkeit des Verfahrens sollen weder Kenntnisse über den Ve1 lauf der Titrationskurve, über spezielle Konstanten der zu titrierenden Substanzen, über die Elektrodensteilheit noch Vorgaben über eine obere Begrenzung der Volumeninkremente erforderlich sein. Das Verfahren soll es gestatten, ohne Umrüstung un J Titrierapparatur und ohne Änderung von Steuerparametern nacheinander Titrationen auszuführen, bei denen sich der Verbrauch von Titriermittel um mehrere Zehnerpotenzen unterscheidet. Das Verfahren soll es gestatten, ohne daß eine Eichung der Meßkette erforderlich ist, in der Nähe des Äquivalenzpunktes zur Titration in konstanten Volumeninkrementen überzugehen, um die Anwendbarkeit vorteilhafter Interpolationsverfahren zu ermöglichen.Neither knowledge of the Ve one run of the titration curve, special constants to be titrated substances on the electrode slope still targets an upper limit of the volume increments are to be required on the applicability of the method. The method should make it possible to carry out titrations one after the other, without changing over and without changing control parameters, in which the consumption of titrant differs by several orders of magnitude. The method should allow, without requiring calibration of the measuring chain, to proceed in the vicinity of the equivalence point for titration in constant volume increments in order to enable the applicability of advantageous interpolation methods.
Diese Aufgabe wurde erfindungsgemäß durch ein Verfahren gelöst, das folgende Stufen, die unter Steuerung mit Kontrolle durch einen Digitalrechner ablaufen, aufweist:This object has been achieved according to the invention by a method comprising the following steps, which are carried out under the control of a digital computer under control:
1. Start der Titration1. Start the titration
Der Start der Titration erfolgt durch die Bildung der Größe des ersten Volumeninkrements an Titriermittel AVx in der Weise, daß AVx sich aus der Größe des hinsichtlich Dosiervolumen und Konzentration des Titriermittels kleinsten durch das Dosiersystem zu realisierenden Volumeninkrements ergibt.The start of the titration is carried out by the formation of the size of the first Volumeninkrements titration AVx in such a way that AVx is the size of the volume of metering and concentration of the titrant smallest by the metering to be realized volume increments.
2. Dosierung des Titriermittels2. Dosing of the titrant
Die Dosierung des Titriermittels erfolgt durch ein Dosiersystem, das aus einer oder vorzugsweise mehreren Motorbüretten und/oder einem oder mehreren Fostvolumendosierern gebildet wird. Die Dosierung wird im Verlauf der Titration jeweils nach der Ermittlung des Wertes AVx durch den Rechner ausgeführt. Die Dosierung wird durch den Rechner so organisiert, daß die Dosierorgane (Motorbüretten bzw. Festvolumendosierer), die Titriermittel verschiedener Konzentration enthalten können, für die Dosierung so ausgewählt werden, daß das Absolutvolumen am Titriermittel mc*glichst gering wird und möglichst viele uosierorgane quasi gleichzeitig dosieren können. Dabei werden vom Rechner die von den einzelnen Dosierorganen zu realisierenden kleinsten Volumeninkremente, die Konzentration des Titriermittels in den einzelnen Dosierorganen und die Genauigkeit der Dosierung d*»r einzelnen Dosierorgane berücksichtigt.The metering of the titrant is carried out by a metering system, which is formed from one or preferably several motor burettes and / or one or more Fostvolumendosierern. The dosage is carried out in the course of the titration in each case after the determination of the value AVx by the computer. The dosage is organized by the computer so that the dosing (motor burettes or fixed volume dispensers), which may contain titrant of different concentrations are selected for the dosage so that the absolute volume of the titrant mc * is very low and dose as many uosierorgane quasi simultaneously can. The calculator takes into account the smallest volume increments to be implemented by the individual metering devices, the concentration of the titrant in the individual metering devices and the accuracy of the metering of individual metering devices.
Nach jeder Dosierung werden durch den Rechner die Größe des tatsächlich dosierten Volumeninkrements an Titriermittel (AVn) in Vielfachen des hinsichtlich Dosiervolumen und Titriermittel konzentration kleinsten Volumeninkrements gespeichert. Durch Aufsummieren dieser Volumeninkremente bildet und speichert der Rechner während der gesamten Titration die Gesamtmenge des verbrauchten Titriermittels (Vg). Weiter ist. es für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens erforderlich, daß die Größe des vorangegangenen Volumeninkrements gespeichert wird.After each dosage, the calculator stores the size of the actually metered volume increment of titrant (AVn) in multiples of the smallest increment of the volume in terms of dosing volume and titrant concentration. By summing up these volume increments, the calculator builds and stores the total amount of spent titrant (Vg) throughout the titration. Next is. It is necessary for the implementation of the method according to the invention that the size of the previous Volumeninkrements is stored.
3. Messung der Potentialdifferenz3. Measurement of the potential difference
Die Messung der Potentialdifferenz erfolgt auf bekannte Weise. Aus der gemessenen Potentialdifferenz wird im weiteren Verlauf des Verfahrens in Verbindung mit der zugehörigen Größe des Volumeninkrements die Größe des folgenden Volumeninkrements gebildet. Dies ist jedoch nur sinnvoll durchzuführen, wenn die Potentialdifferenzen einen Wert besitzen, der sich deutlich von der zufälligen Streuung, dem ,Rauschen" abhebt. Ist das nicht der Fall, ist anstelle der gemessenen Werte ein Wert (AEs) einzusetzen, der sich als der kleinste deutlich über der zufälligen Streuung liegende Wert ergibt. Er muß entsprechend der Auflösung des verwendeten Meßsystems gewählt werden.The measurement of the potential difference takes place in a known manner. From the measured potential difference, the size of the following Volumeninkrements is formed in the further course of the process in conjunction with the associated size of the Volumeninkrements. However, this can only be done sensibly if the potential differences have a value that clearly differs from the random scattering, the "noise." If this is not the case, instead of the measured values, a value (AEs) should be used which stands out as the It must be chosen according to the resolution of the measuring system used.
4. Bildung der Größe des zweiten Volumeninkrements an Titriermittel.4. Formation de r size of the second volume increment of titrant.
Dieser Stufe gehen die Stufe Dosierung und die Stufe Messung der Potentialdifferenz voraus. Die Größe des folgenden Volumeninkrements wird durch folgenden Ausdruck gebildet.This stage is preceded by the dosage stage and the potential difference measurement stage. The size of the following volume increment is formed by the following expression.
10F (1010 F (10
erwiesen F = 0,2 zu wählen.proved to choose F = 0.2.
Sa = — ist.Sa = - is.
zweckmäßig erwiesen, das erste nach Ausdruck (1) gebildete Volumeninkrement auf die Hälfte seines Wertes zu begrenzen:it is expedient to limit the first volume increment formed by expression (1) to half its value:
AVx = y AVB AVx = y AV B
Der Bildung des zweiten AVx-Wertes folgen die Verfahrensstufen Dosierung und Messung der Potentialdifferenz und dann die Stufe der Bildung weiterer Volumeninkremento.The formation of the second AVx value is followed by the steps of metering and measuring the potential difference and then the step of forming further volume increments.
Diese Stufe beginnt mit der Korrektur für die Elektrodensteilheit. Diese Korrektur ist nicht erforderlich, wenn bei einem oder bei beiden abgespeicherten Potentialwerter, der oder die gemessenen Werte AEn bzw. AEn-1 durch Es ersetzt wurden. Die Korrektur ist weiter nicht erforderlich, wennThis stage begins with the electrode slope correction. This correction is not necessary if the measured values AEn or AEn-1 have been replaced by Es for one or both stored potential values. The correction is further unnecessary if
AVn-IVn-I
ergibt.results.
P π ι- L· undP π ι L · and
d 101" d 101"
P = (1 - i 10P = (1 - i 10
Pj =» P gilt, ist die Korrektur für die Elektrodensteilheit nicht erforderlich. Für die Durchführung der Korrektur hat es sich als notwendig erwiesen, für die Elektrodensteilheit eine obere (So) und eine untere Grenze (Su) festzulegen. Es hat sich dabei die Wahl folgender Grenzen als zweckmäßig erwiesen:Pj = »P, the correction for the electrode slope is not required. In order to carry out the correction, it has proved necessary to define an upper (So) and a lower limit (Su) for the electrode slope. The choice of the following limits has proved to be expedient:
Su- 0.5-HSu-0.5-H
Mit der Vorgabe dieser Grenzen für die Elektrodensteilheit ist eine Korrektur nicht erforderlich, wenn P2 < P und Sa = Su bzwWith the specification of these limits for the electrode slope, a correction is not required if P 2 <P and Sa = Su resp
P2 > P und Sa = SoP 2 > P and Sa = So
neuer Wert (Sn) für die Elektrodensteilheit gebildet.new value (S n ) for the electrode slope formed.
lglg
io*En/Sa io * En / Sat
Solange Sn < So (bei P < P2) bzw. Sn > Su, (bei P > P2) und/Sa - Sn/> 1 wird mit Sa = Sn die Berechnung eines jeweils neuen Wertes für die Elektrodenteilheit fortgesetzt. Ist die Abbruchbedingung erreicht wird Sa = Sf, gebildet. Eine weitere Abbruchbedingung ist, wenn bei P > P2 der SN-Wert nach Gleichung (2) größer als Sa b? n. bei P < P2 der SN-Wert kleiner Sa wird. In diesen Fällen bleibt der ursprüngliche Wert für Sa erhalten. Es folgt die Bildung \ on AV8 nach Gleichung (1). Der Berechnung der vorläufigen Größe für das folgende Volumeninkrement (AVp) folgt die Ermittlung eines Schätzwertes (VSn) für den Titriermittelverbrauch bis zum Äquivalenzpunkt durch den Rechner nach folgende τι Ausdruck:As long as S n <So (at P <P 2 ) or S n > Su, (at P> P 2 ) and / Sa - S n /> 1, the calculation of a respective new value for the electrode division becomes Sa = S n continued. If the termination condition is reached, Sa = S f , formed. Another abort condition is when at P> P 2 the S N value according to equation (2) is greater than Sa b? n. at P <P 2 S N value of less than Sa. In these cases, the original value for Sa remains. This is followed by the formation of AV 8 according to equation (1). The calculation of the provisional size for the following volume increment (AVp) is followed by the determination of an estimated value (VSn) for the titrant consumption up to the equivalence point by the computer according to the following τι expression:
VSn = Vg +VSn = Vg +
P2 P 2
Im Verlauf der Titration wird aus den so gebildeten Werten für VSn der Mittelwert (VSM) gebildet. Durch diese Verfahrensführung wird erreicht, daß mit VSM ein sich im Verlauf der Titration sukzessiv verbessernder Schätzwert für den Titriermittelverbrauch bis zum Äquivalenzpunkt vorliegt.In the course of the titration, the mean value (VS M ) is formed from the values thus formed for VSn. As a result of this method, it is achieved that with VS M an estimated value for the consumption of titrant until the equivalence point, which gradually improves in the course of the titration, is present.
Es wird dadurch auch möglich, das Verfahren auf solche Titrationen anzuwenden, deren Titrationskurve vom typischen S-förmigen Verlauf derart abweicht, daß ein relativ steiler Abschnitt in einem fast horizontalen Abschnitt übergeht, der wieder von einem steilen Abschnitt gefolgt wird. Ein solcher Verlauf ist für verschiedene Redoxtitrationen typisch. Ein ähnlicher Verlauf liegt bei der Titration schwacher Säuren und schwacher Basen vor. bei letzteren führt die Mittelwertbildung aus allen VS„-Werten zu einer unnötigen Verlängerung der Titrationsdauer. Bei der Titration von schwachen Säuren und schwachen Basen hat es sich als zweckmäßig erwiesen, mit der Mittelwertbildung erst dann zu beginnen, wennIt also makes it possible to apply the method to those titrations whose titration curve deviates from the typical S-shaped curve such that a relatively steep section merges into an almost horizontal section, which is again followed by a steep section. Such a course is typical for various redox titrations. A similar course is found in the titration of weak acids and weak bases. in the latter case averaging from all VS "values leads to an unnecessary extension of the titration time. In the titration of weak acids and weak bases, it has proved expedient to begin averaging only when
= 0,1 ist. = 0.1.
VSn VS n
Eine weitere Verbesserung des Schätzwertes VSM wird dadurch erreicht, daß der Rechner, sobald die Anzahl der VS-Werte einen bestimmten Wert (vorzugsweise 4 Werte) erreicht hat, jeweils dem am weitesten vom Mittelwert entfernten VS-Wert verwirft und einen neuen Mittelwert bildet. Es darf dabei jedoch nia der zuletzt hinzugekommene VS-Wert (VSn) verworfen werden. Dieses Aussondern und Verwerfen kann mit der Bedingung verknüpft werden, daß ein VS-Wert nur verworfen wird, wenn seine Abweichung vom Mittelwert größer als die Standardabweichung ist.A further improvement of the estimated value VS M is achieved by the computer, as soon as the number of VS values reaches a certain value (preferably 4 values), discarding the VS value which is furthest away from the mean value and forming a new mean value. However, the last added VS value (VS n ) may not be discarded. This discard and discard may be tied to the condition that a VS value is discarded only if its deviation from the mean is greater than the standard deviation.
Nach der dargelegten Bildung des Mittelwertes VSm wird die Differenz zwischen VSM und dem Gesamtverbrauch Vg gebildet. Diese Differenz gibt an, wieviel Titriermittel voraussichtlich noch bis zum Erreichen des Äquivalenzpunktes benötigt wird. Der Rechner vergleicht nun, ob die Größe des vorausberechneten Volumeninkrements (AVb), dessen Größe durch einen Meßfehler verfälscht sein kann, mit dem Abstand vom Äquivalenzpunkt verträglich ist.After the formation of the mean value VSm, the difference between VS M and the total consumption Vg is formed. This difference indicates how much titrant is expected to be needed until the equivalence point is reached. The computer now compares whether the size of the predicted volume increment (AVb), the size of which can be corrupted by a measurement error, is compatible with the distance from the equivalence point.
Sollte AV8 > y (VSm - Vg) sein, wird AVx = y (VSM - Vg)If AV 8 > y (VSm - Vg), then AVx = y (VS M - Vg)
In allen anderen Fällen ergibt sich AVx aus AV8.In all other cases AVx results from AV 8 .
Die Vorausschätzung des Titriermittelverbrauchs bis zum Äquivalenzpunkt erlaubt auch den Übergang zur Dosierung konstanter Volumeninkremente, wenn dies notwendig ist. Durch Vorgabe einor Größe A wird die Größe der Volumeninkremente, sobald AVx s A VSM gewordend ist, konstant gehalten. A ist als eine Zahl zwischen 0,001 und 0,1 vorzugsweise 0,01-0,05 festzulegen. Die Vorgabe der Größe A ist dabei zweckmäßigerweise mit der Vorgabe einer oberen Grenze (B) für den Wert von A VSM zu verbinden.The prediction of titrant consumption to the equivalence point also allows the transition to metering constant volume increments, if necessary. By specifying a size A, the size of the volume increments is kept constant as soon as AVx s A VS M is required. A is set as a number between 0.001 and 0.1, preferably 0.01-0.05. The specification of the size A is expediently to be combined with the specification of an upper limit (B) for the value of A VS M.
Der Bildung der Größe des zu dosierenden Volumeninkrements (AVx) folgen die Stufen Dosierung, Potentialmessung und die Bildung eines weiteren Volumeninkrements. Dieser Zyklus wiederholt sich bis zur Beeindigung der Titration, die nach Erkennen des Überschreitens des Äquivalenzpunktes nach einem dazu geeigneten Verfahren erfolgen kann. Die Beeindigung der Tiration kann auch mit der Bedingung verknüpft werden, daß nach Überschreiten des Äquivalenzpunktes eine vorgegebene Anzahl von Meßpunkten nach dem Äquivalenzpunkt vorliegen soll.The formation of the size of the volume increment to be dosed (AVx) is followed by the steps of dosing, potential measurement and the formation of a further volume increment. This cycle repeats until the completion of the titration, which can be done after detecting the crossing of the equivalence point by a suitable method. The confirmation of the tiration can also be linked to the condition that, after the equivalence point has been exceeded, a predetermined number of measurement points should be present after the equivalence point.
Sollen mehr als ein Äquivalenzpunkt bestimmt werden, genügt es nach dem erfindungsgemäßen Verfahren, daß nach Ermittlung des Äquivalenzpunktes dessen Wert und der Wert für den Gesamtverbrauch abgespeichert werden und die Titration erneut gestartet wird. Es ist dabei im Sinne des Verfahrens möglich, das Rechnerprogramm so zu gestalten, daß bei der Ermittlung eines bzw. mehrerer weitererÄquivalenzpunkte jeweils neue Werte für F (zur Steuerung der Meßpunktdichte) und für A und B vorzugeben. Die Titration kann dann endgültig nach Ermittlung einer vorgebenen Anzahl von Äquivalenzpunkten oder nach einem vorgegegebenen Titriermittelverbrauch hinsichtlich Volumen und Konzentration bzw. nach einem vorgegebenen Titriermittelvolumen beendet werden. Es ist auch möglich, die Titration nach Überschreiten eines bestimmten Potentialwertes abzubrechen. Neben diesen Möglichkeiten zur Beendigung der Titration, die auch bei herkömmlichen Verfahren zur Steuerung der Titriermittelzugabe anwendbar sind, ist es bei dem Verfahren gemäß der Erfinduang möglich, die Titration dann zu beenden, wenn der vorausgeschätzte Verbrauch bis zum Äquivalenzpunkt einen vorgegebenen Wert überschreitet.If more than one equivalence point is to be determined, it suffices according to the method of the invention that, after determining the equivalence point, its value and the value for the total consumption are stored and the titration is restarted. It is in the sense of the method possible to design the computer program so that when determining one or more further equivalence points each new values for F (for controlling the Meßpunktdichte) and for A and B specify. The titration can then be finally terminated after determining a predetermined number of equivalence points or after a predetermined titrant consumption in terms of volume and concentration or after a predetermined titrant volume. It is also possible to stop the titration after exceeding a certain potential value. In addition to these titration termination options, which are also applicable to conventional titrant addition control methods, it is possible in the method according to the invention to terminate the titration when the estimated consumption exceeds a predetermined value until the equivalence point.
Die Erfindung wird im folgenden in bezug auf die heiligende Prinzipskizze anhand von Anwendungsbeispielen näher erläutert. Die zu titrierende Lösung befindet sich im Titriergefäß 1 und wird während der Titration mittels des Rührers 2 bewegt. In die zu titrierende Lösung taucht eine aus Meß- und Referenzelektrode bestehende Meßkette 3, die mit dem Meßgerät 4 verbunden ist. Die Meßwerte werden zeit· oder driftkontrolliert vom Rechner 6 übernommen. Der Rechner ist weiter mit dem Dosiersystem 7 verbunden. Das Dosiersystem besteht aus einem oder mehreren Doslerorganen, die aus Motorbüretten und/oder Festvolumendosiere.· bestehen können. Über Schlauchverbindungen 8 gelangt das Titriermittel in die zu titrierende Lösung, wobei der Rechner die Steuerung und Kontrolle entsprechend der Verfahrensstufen der vorliegenden Erfindung übernimmt. Vor Beginn einer Titration bzw. ainer Serie von Titrationen werden dem Rechner die benötigten Informationen über das Dosiersystem und die Parameter für die Steuerung der Titriermittelzugabe mittels der Tastatur 5 übergeben.The invention will be explained in more detail below with reference to the sanctifying schematic diagram based on application examples. The solution to be titrated is located in the titration vessel 1 and is moved during the titration by means of the stirrer 2. In the solution to be titrated emerges an existing measuring and reference electrode electrode 3, which is connected to the measuring device 4. The measured values are taken over time or drift controlled by the computer 6. The computer is further connected to the dosing system 7. The dosing system consists of one or more doser organs, which may consist of motor burettes and / or fixed-volume dosing devices. Via hose connections 8, the titrant passes into the solution to be titrated, wherein the computer takes over the control and monitoring according to the process steps of the present invention. Before the start of a titration or a series of titrations, the computer receives the required information about the dosing system and the parameters for controlling the titrant addition by means of the keyboard 5.
Das kleinste zu dosierende Volumeninkrement kann sich dabei aus der Konstruktion des Dosierorgans ergeben, es kann aber auch zur Minimierung des Dosierfehlers größer gewählt werden.The smallest volume increment to be metered can result from the construction of the metering device, but it can also be chosen to be smaller to minimize the metering error.
zi: (Ladung des Meßions): 1zi: (charge of the measurement): 1
einzusetzen ist.is to use.
η Vg Ü ΔΕ AV«,, AV002 AV003 η Vg Ü ΔΕ AV «,, AV 002 AV 003
n: die Nummer des Meßpunktesn: the number of the measuring point
ΔΕ: die Potentialdifferenz in mVΔΕ: the potential difference in mV
Die beiden Beispiele zeigen deutlich, wie es mit dem Verfahren zur Steuerung der Titriermittelzugabe nach vorliegender Erfindung gelingt, Titrationen, deren Titriermittelverbrauch bis zum Äquivalenzpunkt um mehrere Zehnerpotenzen auseinander liegt, ohne Umrüstung der Apparatur und ohne Änderung der Steuerparameter auszuführen. Durch die Verwendung von zwei Büretten mit Titriei mittel gleicher Konzentration konnte gegenüber der Verwendung nur einer dieser Büretten der Zeitbedarf für die Titriermitteldosierung nahezu um die Mälfte gesenkt werden. In beiden Anwendungsbeispielen wurde die Titration auf eine Bestimmung des Äquivalenzpunktes durch Interpolation hin gesteuert. Bei anderen Verfahren zur Ermittlung des Äquivalenzpunktes kann es notwendig sein, daß eine größere Meßpunktdichte erforderlich ist. Dies kann durch Verkleinern des Wertes F erreicht werden. Außerdem kann durch entsprechende Vorgaben erreicht werden, daß eine bestimmte Anzahl von Meßpunkten nach dem Äquivalenzpunkt anfällt bzw. die Volumeninkremente nach dem Äquivalenzpunkt entsprechend der Kurvenneigung wieder größer werden.The two examples clearly show how the method for controlling the addition of titrant according to the present invention succeeds in carrying out titrations whose titrant consumption is several orders of magnitude apart up to the equivalence point without rebuilding the apparatus and without changing the control parameters. By using two burettes with Titriei medium of the same concentration could be compared to the use of only one of these burettes the time required for the Titriermitteldosierung be reduced by almost half. In both application examples, the titration was controlled for a determination of the equivalence point through interpolation. Other methods of determining the equivalence point may require that a larger measuring point density be required. This can be achieved by reducing the value F. In addition, it can be achieved by appropriate specifications that a certain number of measurement points obtained after the equivalence point or the Volumeninkremente according to the equivalence point corresponding to the curve slope again larger.
Claims (5)
4. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß für die Berechnung des ersten Werteswhere F is the predetermined potential step size which can be between 0.05 and 0.3, preferably 0.2, AVn is the magnitude of the previously metered volume increment, ΔΕη is the potential difference in mV due to the dosage of AVn, and Sa is a measure of the electrode slope.
4. The method according to claim 1, characterized in that for the calculation of the first value
SN < Su und SN > Sa bei P >P2
und /SN - Sa/ < 1SN> So and SN <Sa at P <P 2
SN <Su and SN> Sa at P> P 2
and / SN - Sa / <1
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| DD31116287A DD267331A1 (en) | 1987-12-24 | 1987-12-24 | METHOD OF CONTROLLING THE ADDITION OF ACCESSION TO AUTOMATIC TITRUTIONS |
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| DD31116287A DD267331A1 (en) | 1987-12-24 | 1987-12-24 | METHOD OF CONTROLLING THE ADDITION OF ACCESSION TO AUTOMATIC TITRUTIONS |
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| DD267331A1 true DD267331A1 (en) | 1989-04-26 |
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ID=5595651
Family Applications (1)
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| DD31116287A DD267331A1 (en) | 1987-12-24 | 1987-12-24 | METHOD OF CONTROLLING THE ADDITION OF ACCESSION TO AUTOMATIC TITRUTIONS |
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| DD (1) | DD267331A1 (en) |
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1987
- 1987-12-24 DD DD31116287A patent/DD267331A1/en unknown
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