Тільки той, хто займався експлуатацією іоноселективних електродів, для цілей контролю технологічних виробничих процесів, знає, як важка процедура калібрування. Незручності полягають у тому, що потрібно бути або в бігах між заводською лабораторією та цехом, або організовувати робоче місце хіміка-аналітика прямо в цеху. Часто буває так, що єдино можливим варіантом залишається робота в бігах. У такі хвилини виникає гаряче бажання автоматизувати процес калібрування.
Коли ставиться завдання автоматизації калібрування електродів, то перше, що спадає на думку - це технологічна схема, де фігурує насос для подачі калібрувальних розчинів, 2-х або 3-х ходовий кран, кілька резервуарів для стандартних розчинів. Така картина виглядає дещо трохи похмуро для людини, яка розраховує автоматизувати процес калібрування, як можна дешевше.
Не буду приховувати, що автоматизувати калібрування можна іншим способом, витрачаючи технічних і фінансових коштів набагато менше.
Уявімо собі конструкцію іонометріческой осередку, який не відрізняється оригінальністю (див. рис.1). У резервуар, в який поміщені пара електродів 1, надходить рідина через отвір 2, перемішується мішалкою 3 та закінчується через отвір 4. Розташування отворів таке, що рідина в резервуарі перебуває постійно на одному рівні. Як було зазначено вище, така конструкція використовується досить частина для вимірювань в проточних умовах. Новизна полягає не в конструкції комірки, а в способі, яким проводиться калібрування.
| Рис. 1 |
У осередок заливається стандартний розчин, який потім безперервно розбавляється фоновим розчином. Оскільки у клітинці знаходиться мішалка, то концентрація визначається іона з часом буде змінюватися таким чином:
C (t) = Cст exp (-V t / W),
де V - об'ємна швидкість подачі фонового розчину;
W - об'єм рідини в комірці;
Cст - початкова концентрація аналізованого іона в комірці;
t - час.
Якщо взяти до уваги закон Нернста, то в ідеальному випадку, тобто при лінійній калібрування, зміна потенціалу електрода з часом буде описуватися наступної закономірністю:
E (t) = Eст - VS t / (W 2,3),
де Eст - значення потенціалу в розчині з концентрацією Cст;
S - нахил електродної функції електрода.
Іншими словами, залежність різниці потенціалів електродів від часу розбавлення носить яскраво виражений лінійний характер.
Однак перед тим як кинути все і зайнятися втіленням цієї ідеї, слід з'ясувати, якою повинна бути швидкість розведення вихідного розчину. Швидкість не повинна бути високою, тому що це призведе до великої систематичної похибки вимірювання потенціалу через умови, далеких від рівноважних. Низька швидкість теж небажана, оскільки зайве розтягує процес калібрування в часі. Необхідний оптимум! Без сумніву кращим виходом з положення є експеримент, оскільки для кожного типу електродів швидкість встановлення потенціалу, близькому до рівноважного, буде своя.
Не буду вводити читача в оману, запевняючи, що була пророблена величезна дослідницька робота по встановленню оптимальної швидкості розведення. Робота була проведена мінімальна і тільки для того, щоб підтвердити принципову можливість.
В якості пари іоноселективних електродів були використані фторідселектівний електрод ЕF-У1 і хлорсеребряного допоміжний електрод ЕВЛ-1м3. Параметри експерименту були наступними:
Їсть = 139 мВ;
pF = 2,56 (Cст = 2,8 10-3 M);
V = 72 мл / хв;
W = 299 мл.
На рис.2 розміщені результати цього експерименту. Точками позначені значення, які були отримані калібруванням традиційним методом, тобто електроди опускалися послідовно в розчини з концентраціями 2,56 pF, 2,86 pF, 3,16 pF, 3,48 pF. Суцільною лінією показані результати, які були отримані новим методом, тобто безперервним вимірюванням потенціалу в комірці, вміст якої постійно розбавлялося. Малюнок показує, що результати вийшли непогані.
| Рис. 2 |
Підіб'ємо підсумки. Якщо використовувати для автоматичного калібрування вищевикладену ідею, то процедура може виглядати наступним чином. Оператор в клітинку заливає стандартний розчин і включає насос, що подає фоновий розчин у клітинку. Далі реєструючий прилад самостійно проводить вимірювання і робить необхідні розрахунки. Оператор не стежить за ходом калібрування, а займається своїми справами. Він потрібен тільки для того, щоб завершити процес калібрування, підключивши іонометріческую клітинку до вимірювальної лінії технологічного виробничого процесу.
Такою може бути процедура калібрування, яку можна організувати з мінімальними фінансовими витратами. Ця процедура не передбачає постійного участь оператора в процесі калібрування, не потрібно багато калібрувальних розчинів, не потрібна дорога система автоматично перемикаються кранів.