专利名称：测量滴定液体电阻设计的自动滴定仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种分析化学自动测量仪器－测量滴定液体电阻设计的自动滴定仪。
滴定技术是一般化学分析室、检验部门普遍使用经典测量方法，目前多数仍用人工操作，对于大批量样品滴定既费时费人力又易出差错，自动滴定仪为这一领域的工作提供了很大方便。目前国内外已有多种型号的自动滴定仪，例如上海雷磁仪器厂的自动电位滴定仪系列，美国COLE-PARMER仪器公司自动滴定仪，奥立龙研究有限公司ORiON9600自动滴定仪，法国科梅夫仪器公司TTP2自动滴定仪，瑞士梅特勒(METTLER)公司产品等。自动滴定仪的关键技术是滴定液体积的精确快速测量，采用的原理有以下几种(1)用步进电机带动的柱塞式结构，(2)电脉冲控制定量气体压出滴定液，(3)控制滴定液恒定流速测量滴出时间。有关的发明专利有(a)测量溶液与外加电极产生的电容(公告号2000149)，(b)用天平称量滴定液法(公告号1042989)，上述几种专利文献在这方面报导，多数结构复杂制造工艺有一定的难度，仪器造价高，有的则可能因测定精度低难于普及使用。
本发明的目的在于克服现有技术之不足，提供一种结构简单，自动化程度高，操作方便，测量精度高。仪器造价低，能普遍推广使用并大批量生产的仪器。
实现本发明技术方案是用溶液的体电阻作为溶液体积或液面高度的精确量度法。假设要测量的溶液有一定的导电性(例如电阻率在102Ωmm2/m以下)装在形状为规则的柱型容器中，可以认为溶液的体积与柱状容器的高度成正比例，在容器的高度方向置两根平行电极，用恒流脉冲电源从电极测量溶液体积V相应的电阻R，V与R成反比关系，即V·R＝C(常数)，如果已知某一标准体积V0(可以由其他方法如天平精确称量)，测得对应的电阻值R0，求出常数C，对于同一种溶液，不同体积V可由测量相应的电阻R值而得出。
按以上方法设计一台新型的自动滴定仪，其主要结构均见原理示意图，该装置系由贮液瓶(3)、电磁阀(5、10、11)、测量杯(8)、测量电极(7)、样品杯(13)、直流马达(16)等部件组成，现将各部件设计原则及使用方法分述如下滴定仪测量杯(8)可以取不同的形状，从加工方便取圆柱体最好，从性能考虑，细长圆柱体电极距离近，制作困难，电阻值小误差大，扁平的测量杯电极制作和电阻值测量都有利，但仪器的微小振动产生液面的波动会增加测量误差，测量杯可由化学性能稳定，不吸附水分的材料制成，如玻璃或聚四氟乙烯。
杯内设置两根平行测量电极(7)和液面控制电极(6)，电极(7)形状是圆柱，直径0.5～2mm，直径小难于保证加工均匀和装置平行，而且表面的电流密度大易沾污使测量不稳定，表面积�。饬康缱柚荡罂梢约跣〔饬课蟛睿∪≡仓本洞蟮牟饬康缂缱柚敌∥蟛罨嵩黾樱约庸�、装配和防止沾污都有好处，电极的材料由导电性良好、化学性稳定的贵金属材料制成，例如铂(Pt)、金(Au)、铱(Ir)或电镀黄金的其他金属。
测量电阻的电源不用直流电，因为直流电对溶液产生电解作用，电极表面也很易沾污，采用频率500～5000Hz的恒流脉冲电源，脉冲电流50～500μA，太弱的电流相应较低的测量电压使测量误差加大，但太大的电流会影响电极的寿命，造成测定不稳定。
测量由单片机控制，长时间通电对电极的寿命不利，一般只取5～10秒钟测量的平均值。因为溶液的电阻值与温度的关系很大，温度增加1℃电阻值约降低2%。为了保证测量精度在0.1%～0.2%，将贮液瓶(3)、电磁阀(5、10、11)、测量杯(8)置于恒温系统(9)内，温度恒定在比室温略高的35～40℃，恒温精度±0.01～0.05℃。
仪器的其余部分滴定液经电磁阀门V2(10)快通道和V3(11)慢通道流入样品杯(13)。实际应用中，大批量样品多数已知样品的浓度范围。例如预计加入10ml滴定剂，先由单片机控制快速放出9ml，然后关闭快通道，仅由慢通道流入样品杯，这样既节省滴定时间，又保证测量精度。如果事先无法预定滴定剂的数量，便仅由慢通道从零开始将滴定剂流入样品杯。样品液中有直流电机(16)带动的磁搅拌器(15)，使样品液快速均匀混合，样品液的PH值由复合式PH玻璃电极(12)测量，在等当点时给出信号关闭慢流通道阀门。溶液的PH值与温度有关。在样品杯中装有温度测量探头(14)，数字显示的样品浓度和PH值都是经温度自动修正后的结果。
滴定液从加液口(1)装入贮液瓶(3)，体积1升。瓶内装有铂丝控温元件(2)，开机后，自动加热，温度可控制在35±0.05℃。当系统达到并保持该温度时，阀门V1开启，滴定液流入测量杯，当液面接触控制电极(6)时，关闭阀门V1。图中排液阀(4)是为更换滴定液而设置的。
该仪器由8031单片机控制，用按键开关输入有关参数，数字显示样品的浓度和PH值，用户还可以输入计算公式，仪器自动给出要求的结果。
本发明测量滴定液体电阻设计的自动滴定仪具有如下特点1、本发明抛开现有国内外自动滴定仪的设计原理，用测量溶液体电阻作为溶液体积的精确量度。
2、本发明的自动滴定仪比现有仪器制造工艺、结构更简单，测量精度高、操作方便。便于同计算机联机使用。
3、本发明适用于分析化学领域滴定体积的测量或其他导电溶液的体积，液面高度测量。
4、本发明的自动滴定仪，造价远远低于现有同类仪器，可大批量生产普及使用，现有雷磁仪器厂产品每台售价11800元，国外仪器每台售价10，000～20，000美元，本发明仪器的造价估计3000～4000元，准备售价7000元。
图测量滴定液体电阻设计的自动滴定仪示意中1-加液口，2-Pt控温元件，3-贮液瓶，4-排液阀，5-电磁阀V1，6-控制电极，7-测量电极，8-测量杯，9-恒温系统，10-电磁阀V2，11-电磁阀V3，12-复合PH电极元件，13-样品杯，14-温度测量探头，15-磁转子，16-直流马达。
实施例一种由测量滴定液体电阻设计的自动滴定仪的实施例(1)滴定仪的测量杯，用化学性能稳定，不吸收水份的玻璃或聚四氟乙烯制成，聚四氟乙烯易加工，不易破裂，化学性能非常稳定，表面不存水珠，更适合于做测量杯，杯的尺寸有30ml和50ml两种，圆柱直径与高度相等。
(2)测量电极用化学性能稳定，导电良好的铱制成，也可用黄铜镀金电极，电极的直径φ1mm，长30mm，两电极的距离30mm，电极的平行度要求误差±0.03mm。
(3)测量电阻用恒流脉冲电源，电流100μA，脉冲频率1KHz，测量由8301单片机控制，通电10秒钟后取10次测定的平均值。
(4)滴定液恒温在35±0.05℃。
权利要求
1.一种由测量滴定液体电阻设计的自动滴定仪，系用恒定脉冲电流测量溶液的体电阻(或电导)作为溶液体积或液面高度的精确量度，该装置包括贮液瓶(3)、电磁阀(5、10、11)、测量杯(8)、测量电极(7)、样品杯(13)、直流马达(16)，其特征在于测量杯(8)沿高度方向设置两根平行电极(7)和液面控制电极(6)，滴定液由贮液瓶(3)通过电磁阀(5)进入测量杯(8)，采用恒流脉冲电源测量溶液体积V相对应的电阻R，利用V·R=C(常数)得到滴定液体积V。所述贮液瓶(3)、电磁阀(5、10、11)和测量杯(8)均置于恒温系统(9)内。
2.根据权利要求1所述的滴定仪，其特征在于所述的测量杯(8)容积为30～50ml，可选用玻璃、硬质塑料制作，但以聚四氟乙烯材料为最佳，杯的外形尺寸，直径和高度近似相等。
3.根据权利要求1所述的滴定仪，其特征在于所述的测量电极(7)直径φ1mm，长度30～50mm，用贵金属材料如铂(Pt)、铱(Ir)或电镀黄金的其他金属，两平行电极距离30±0.03mm。
4.根据权利要求1所述的滴定仪，其特征在于测量溶液体电阻用恒流脉冲电源，频率500～5000Hz，电流50～500μA。
5.根据权利要求1所述的滴定仪，其特征在于测量液置于恒温系统中，温度35～40℃，恒温精度±0.01～0.05℃。
全文摘要
本发明采用一种新的测定原理把滴定液的体积量度直接变成电量测量。用聚四氟乙烯制成体积30ml或50ml的测量杯，内装两根用贵金属材料制成的平行电极，对一定体积V的滴定液，测量出对应的体电阻R，V与R成反比关系，即V·R＝C(常数)，测量R用恒流脉冲电源，系统置于35±0.05℃的恒温容器中。仪器的其它部分，用作测量等当点的高精度电位计及其复合式pH玻璃电极，控制滴定液流出的电磁阀。滴定液分快、慢两路流出。样品中有测温探头，仪器用单片机控制，测量数据经温度自动修正后用数字显示样品的浓度和pH值。
文档编号G01N31/18GK1075210SQ9211351
公开日1993年8月11日 申请日期1992年12月2日 优先权日1992年12月2日
发明者黄庆文, 徐剑光, 南春波, 蒋湘宁 申请人:黄庆文
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