автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.13, диссертация на тему:Проточный вольтамперометрический датчик микропримесей тяжелых металлов в воде

НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ УКРАЇНИ “КИЇВСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ”

р г і: од

На правах рукопису

/1 ^ 2 0 МАЙ 1°,47

,угл УДК 543.06:681.2.08

!І;‘ /

V

/ Голуб Сергій Васильович

ПРОТОЧНИЙ ВОЛЬТАМПЕРОМЕТРИЧНИЙ ДАВАЧ МІКРОДОМІШОК ВАЖКИХ МЕТАЛІВ У ВОДІ

Спеціальність 05.11.13 - Прилади і методи контролю та захисту навколишнього середовища, речовин, матеріалів та виробів

АВТОРЕФЕРАТ дисертації на здобуття вченого ступеня кандидата технічних наук

Київ -1997

Дисертацією є рукопис

Робота виконана на кафедрі приладобудування Черкаського інженерно-технологічного інституту.

Науковий керівник: доктор технічних наук, професор, заслужений діяч науки і техніки Биков Валентин Іванович

Науковий консультант: кандидат хімічних наук, доцент Степаненко Віталій Євгенович

Офіційні опоненш;

1. Скриппік Юрій Олексійович доктор технічних наук, професор.

2. Тарасевич Василь Миколайович доктор технічних наук.

Провідна установа: Український науково-дослідний інститут

аналітичного приладобудування (м. Київ).

Захист відбудеться “ ” травня 1997 р.

о/^~~годині на засіданні спеціалізованої вченої ради ДО 1.02.14 в Національному технічному університеті України “КПГ’за адресою: 252056, м. Київ-56, проспект Перемоги 37, корп. 1, ауд.

. V. .

Автореферат розісланий “ 1997 р.

Відгук на автореферат просимо переслати вченому секретарю спеціалізованої ради Д.01.02.14, д.т.н. Гельману Л. М. за адресою: м. Київ, пр. Перемоги, 37, корпус 1.

Вчений секретар ^

спеціалізованої ради / -У

д-тл., професор Л.М. Гельман.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальпість. Розвиток сучасного аналітичного

приладобудування стримується обмеженими можливостями первинних вимірювальних перетворювачів (детекторів). Метрологічні та масогабаритні характеристики приладів контролю природних та технологічних середовищ визначаються конструкцією давачів (гідравлічної схеми аналізаторів та основного вузла - детектора). В зв'язку з цим розробка первинних вимірювальних перетворювачів та застосування при цьому вольтамперометричних методів детектування, що розширюють метрологічні можливості первинних перетворювачів, разом з проточними принципами побудови гідравлічної схеми приладу є актуальним.

Цьому перешкоджає недостатній ресурс роботи вольтамперометричних проточних детекторів, необхідність їх частої калібровки. Недостатньо розроблені принципи конструювання проточних систем вольамперометричних (ВА) аналізаторів. Є необхідність в подальшому дослідженні процесів масопереносу в ламінарному потоці електроліту при проведенні вольтамперометричного аналізу. Створення турбулентного потоку в вимірювальному каналі, масоперенос в якому вивчений, веде до ускладнення конструкції приладу або до значного збільшення витрати вартісних реагентів. Тому дослідження процесу ВА вимірювання в потоці, розробка способу аналізу важких металів і принципів конструювання портативних проточних первинних перетворювачів та гідравлічних систем приладів, що стануть основою проеюування проточних вольтамперометричних давачів аналізаторів важких металів у воді є актуальним.

Метою даної роботи було створення основ проектування проточних вольтамперометричних давачів мікродомішок важких металів у воді для можливості їх використання в автоматичних системах безперервного моніторінгу водних середовищ.

Для досягнення цієї мети вирішувались такі задачі:

1. Створення способу проточного вольтамперометричного вимірювання, що забезпечував б достатній ресурс роботи давачів, як основи для розроблення режимів роботи аналізаторів різних типів, використовуючи результати досліждення процесів на поверхні індікаторного електроду.

2. Створення способу оптимізації констукції детектора на основі дослідження процесів масопереносу в ламінарному потоці електроліту при вольтамперометричному вимірюванні.

3. Створення спільних принципів конструювання вузлів давана як основи проектування конструкцій проточних електрохімічних аналізаторів різних типів.

Наукова новизна визначається такими результатами:

1. Розроблена математична модель процесів масопереносу під час елекіролізу в умовах ламінарного потоку в каналі прямокутного перерізу до поверхні ртутно-скловуглецевого електроду (РСЕ). Теоретично обгрунтований та експериментально підтверджений характер впливу гідродинамічних факторів на процес відновлення іонів металів на поверхні РСЕ, залежність аналітичного сигналу від температури електроліту, що аналізується.

2. Запропонована модель та досліджений механізм утворення

дифузійного шару на поверхні РСЕ в ламінарному потоці

електроліту.

3. Знайдені умови автоматичної регенерації РСЕ в хлоридному середовищі.

4. Досліджені умови роботи РСЕ, що формується "in situ”, в умовах аналізу в потоці електроліту в присутності виділеного хлору.

5. Визначені умови аналізу, за яких обмежено вплив

нестабільності початкової стадії концентрування на результати вимірювання.

6. Розроблений спосіб формування РСЕ, що має переваги електроду з попередньо сформованою ртутною поверхнею та РСЕ, що формується “in situ”.

7. Досліджені умови відновлення іонів металів на поверхні РСЕ в умовах аналізу в потоці електроліту в присутності виділеного хлору.

8. Оптимізовані умови вимірювання Си, РЬ та Zn в присутності підвищеної концентрації вільного хлору в ламінарному потоці електроліту.

9. Досліджені умови стабілізації масопереносу в каналі

детектора. .

10. Досліджена залежність аналітичного сигналу від конструкції каналу планарного детектора та умов вимірювання.

11. Досліджені особливості впливу поверхнево-активних речовин (ПАР) на результати вимірювання в умовах аналізу в потоці електроліту при підвищеній концентрації вільного хлору на поверхні електроду.

Практична цінність дисертаційної роботи.

1. Розроблений спосіб регенерації ртутно-

скловуглецевого електроду (РСЕ) в хлоридному середовищі при умовах безперервного вимірювання.

з

2. Розроблений спосіб вольтамперометричного аналізу мікроконцентрзцін важких металів в рідині.

3. Розроблені принципи конструювання проточних вольтамперометричних аналізаторів.

4. На основі розробленої моделі запропоновані принципи оптимізації констукції проточного електрохімічного детектору.

5. Розроблені спільні принципи конструювання давачів проточних електрохімічних аналізаторів.

6. Результати теоретичних та експериментальних досліджень можуть бути застосовані як основа при розробці портативних вольтамперометричних давачів аналізаторів важких металів, що працюють в режимі безперервного та дискретного аналізу. Прівняно з аналогами на порядок збільшується ресурс роботи детектора, підвищується точність вимірювання, зменшується постійна часу приладу, спрощується конструкція, підвищується технологічність, з’являються умови для масового тиражування дешевих приладів із застосуванням розвинених технологій мікроелектроніки.

7. Розроблена та випробувана конструкція детектора та

гідравлічна система проточного безперервного

вольтамперометричного аналізатора мікродомішок важких металів у воді. Виготовлений макет давача та випробуваний спосіб вимірювання мікроконцентрацій Си, РЬ та 2лі в природній та питній воді, що підтверджує достовірність теоретичних та методологічних висновків.

На захист виносяться положення:

1. Значення величини похибки інверсійного вольтамперометричного вимірювання визначається процесом концентрування.

2. Розроблена математична модель процесу вимірювання як спосіб оптимізації конструкції детектора та дослідження процесів масопереносу достовірно описує процес вимірювання.

3. Використання електрохімічно виділеного хлору на стадії очистки підложки при регенерації ртугно-скловуглецевого електроду забезпечує відновлюваність властивостей електродної поверхні в хлоридному середовищі.

4. Застосування концентрування в два етапи обмежує вплив нестабільності початкової стадії виділення металів на результати вимірювання.

5. Застосування інтегральної системи електрохімічного аналізу покращує метрологічні характеристики давача, спрощує його конструкцію та підвищує технологічність, створює умови для масового тиражування дешевих приладів.

Апробація роботи. Наукові та практичні результати доповідались на 3 республіканських наукових та науково-методичній конференціях та 2 міжнародних виставках, на наукових семінарах Черкаського інженерно-технологічного інституту (ЧІТІ), на науково-технічних радах УкрНТЦ “Сенсор”, м. Черкаси, та на засіданнях кафедри приладобудування ЧІТІ.

Методи дослідження, що використані в дисертації, основані на системному підході до об'єкта дослідження, на законах електрохімії, аналітичної хімії та гідродинаміки. Використаний математичний апарат чисельних методів рішення диференційних рівнянь, методи математичної статистики та планування експерименту, методи фізичного моделювання.

Обгрунтованість основних наукових результатів,

висновків та рекомендацій перевірялась шляхом експерметальних досліджень, моделювання на ЕОМ, порівняння з відомими методами, режимами та конструкціями, а також при вирішенні практичних задач та запровадженні результатів при розробці аналізатора. Для досліджень використовувались апробовані методи.

Впровадження отриманих результатів. Дослідження проводились у відповідності із завданням НДР в рамках З держбюджетних та і госпдоговірної тематики Черкаського інженерно-технологічного інституту.

Режим роботи аналізатора а також математична модель проточного детектора втілена в учбовий процес та використовуються при підготовці студентів.

Дисертаційну роботу виконано на кафедрі

приладобудування Черкаського інженерно-технологічного інституту під керівництвом Д.Т.Н., професора, академіка АІН України, заслуженого діяча науки і техніки Бикова В.І.. Робота є результатом самостійних досліджень С. В. Голуба.

Структура та обсяг роботи. Дисертація складається з вступу, п’яти глав, висновків, списку літератури та додатку. Робота містить 131 машинописних сторінки основного тексту, 44 рисунків та 7 таблиць. Список літератури складає 138 найменувань. Загальний обсяг дисертації складає 167 сторінок.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

Обгрунтована актуальність роботи, сформульована мета та завдання проведення досліджень а також основні положення, що виносяться на захист.

В результаті аналізу вибрана перспективна область досліджень -вимірювання в потоці електроліту, що аналізується, в планарному детекторі з ртутно-скловуглецевим індікаторним електродом, що формується “in situ” та електрохімічною регенерацією електродної поверхні.

Об’єктом дослідження був процес інверсійного вольтамперометричного аналізу в проточному детекторі з індікаторним ртутно-скловуглецевим електродом (РСЕ). Об'єкт досліджувався як система двох взаємно пов’язаних елементів: 1) процесів масопереносу іонів металів до поверхні електроду; 2) окисно-відновних процесів на електродній поверхні. Досліджувався вплив властивостей цих елементів на аналітичний сигнал. Дослідження проводились у вітповідності з методологічним, математичним та прикладним аспектами.

Процес концентрування іонів металів на поверхні РСЕ складається із трьох стадій:

1. Дифузія іонів металів із глибини розчину до поверхні ртутної краплі.

2. Електрохімічна реакція відновлення іонів на поверхні ртутної краплі.

3. Дифузія металів, що відновились, в глиб ртутної краплі.

Оскільки електроліз в ІВА проводиться в області граничного

струму відновлення, коли швидкість електрохімічної реакції обмежується швидкістю дифузії, то процес проходить в області дифузійної кінетики. Швидкість процесу відновлення визначається швидкістю масопереносу на стадії електролізу.

Для дослідження масопереносу іонів до поверхні РСЕ під час електролізу нами розроблена модель процесу вимірювання. При розробці моделі враховувались особливості системи, що

моделювалась, які відрізняють її від подібних систем:

1. Геометрична поверхня РСЕ більше поверхні плоскої підпожки електроду і його площа змінюється після кожної регенерації електроду.

2. Масоперенос іонів речовин, що аналізуються, проходить до поверхні, що складається із багатьох мікросфер (ртутних крапель).

При моделюванні прийнято, що електрод працює бездоганно і його робота не збільшує похибку вимірювання.

Направим вісь X в напрямку потоку, на осі Y - висота каналу, на осі Z - його ширина. Модель основана на вирішенні диференційного рівняння конвективної дифузії з такими припущеннями:

1. Процес стаціонарний і від часу, не залежить: сЮ/сГҐ = 0.

2. Поток рухається у напрямку осі X, складові швидкості Уу=Ш=0.

3. Концентрація вздовж осі Ъ не змінюється: сІС/сЕ^О.

4. Оскільки градієнт концентрації сіСЖ величина постійна,

то #с/аг2=о.

5. Масообмін такий, що установився.

Після прийнятих припущень та зроблених нами необхідних перетворень диференційне рівняння конвективної дифузії набуло вигляд:

1.5^ср(1-(УЧі)Ш2)(£ІС/с1Х) = 0-(а2С/дХ2 +агС/аУ2) (1) При чисельному рішенні цього рівняння нами був використаний метод кінцевих різностей (метод сіток).

Граничні умови для задачі.

1. Оскільки швидкість електрохімічної реакції перевищує швидкість дифузії і процес відновлення іонів проходить в області дифузійної кінетики, то величина концентрації металів, що аналізуються не поверхні електроду, рівна нулю.

У=0,Ха0;С=0.

2. Товщина дифузійного шару меньше висоти каналу. Коло протилежної стінки каналу значення концентрації металів, що ананлізуються не змінюється:

У=2Ь; С = Со.

3. Перед індікаторним електродом значення концентрації металів, що аналізуються не змінюється:

Х=0; С=Со.

Після заміни частинних похідних на кінцеві різності рівняння (1) має вигляд:

1,5. Wcp.(MY-h)WXCмj-Cilj)/dx = 0 (СІ-и-2Сі^+Сі+и)/а2х+

+(Сі,м-2Су+Сч+і)А12у) (2)

Для визначення концетрації іонів металів в точці Сі+^ перетворимо рівняння (2):

Сі+и=1,5 ^ср<1-(У-Ь)%2)-ах /(1,5ЛУср-(1-(У-Ь)2/Ь2)-<к--Б)(Сц+0-сіх/1,5Л?/ср(І-(У-ІіР/Ь2)((Сі-і ;-2Су)/с12х+ +(Сч-1-2Су+Сд+|)/<12У)) (3)

Експериментальна перевірка моделі проводилась на прикладі визначення РЬ на фоні К.С1 в присутності іонів ртуті.

На рис. 1 подані залежності відносної величини К від зміни швидкості потоку що отримані експериментально та розраховані за допомогою моделі.

К. = І/Ішах, (4)

де І - сила струму окислення РЬ Іта - сила струму окислення РЬ при швидкості потоку 0,33 м/с.

Найбільш адекватно модель описує процес в діапазоні швидкостей 0,05—0,33 м/с. Відносно невелике відхилення кривих на мал. 1 дозволяє зробити висновок, що похибка від зміни швидкості потоку в ІВА визначається на стадії концентрування.

На рис. 2 подані залежності відносної величини L від температури електроліту, що аналізується, розраховані за допомогою моделі та отримані експериментально.

L = ІЛтв , (5)

де І - сила струму окислення РЬ;

Ітах - сила струму окислення РЬ при максимальній температурі, що досліджувалась, електроліту.

Як видно із рис. З, теоретична залежність щільності струму відновлення від зміни швидкості потоку електроліту, розрахована за допомогою нашої математичної моделі, в 2.6 рази точніше описує цей процес в порівнянні з відомим рівнянням В. Г. Левіча для щільності струму в потоці, по відношенню до експериментальної кривої.

Особливості окисно-відновних процесів на РСЕ, що формується “in situ” досліджувались експериментально. Аналіз показав, що основною причиною погіршення відновлюваносгі вимірювань, виходу електроду з ладу є зміна властивостей електродної поверхні.

В результаті досліджень встановлено, що забезпечити відновлюваність властивостей електродної поверхні можливо за допомогою електрохімічно виділеного на стадії очистки підложки хлора при регенерації електроду. Результатом досліджень є розробка способу регенерації РСЕ в умовах безперервного аналізу, що забезпечує очистку підложки від каломелі та повне окислення ртуті після вимірювання а також видалення сорбованих на електродній поверхні ПАР. Крім вказаних переваг забезпечується активація підложки. Розроблено та досліджено три способи генерації активного хлору: поляризацією індікаторного електроду в область виділення хлору без зупинки при кінцевому потенціалі розгортай, з зупинкою при кінцевому потенціалі розгортки та з генерацією хлору постійним струмом. Результати досліджень подані на рис. 4-6. В усіх трьох випадках досягнута повна очистка підложки РСЕ. Проаналізовані переваги та недоліки способів, розроблені рекомендації по використанню кожного в режимах роботи проточних детекторів.

При збільшеній концентрації вільного хлору на поверхні індікаторного електроду змінюються, порівняно з дослідженими, умови вимірювання. Тому експериментально досліджені особливості виділення іонів Cu, РЬ і Zn на поверхні РСЕ при застосуванні нового способу його регенерацї. Відмічено, що на початковій стадії концентрування існує так званий “індукційний” період, під час якого виділення металів не відбувається або сповільнено. Це збільшує систематичну похибку вимірювання. Виявлено також, що тривалість цього періоду - величина випадкова, що збільшує випадкову

Ьій зміну шбийк'ості потоку електроліту 1 - експериментальна; 2 - розрахункоОа.

Рис. 2 Залежність (іИносниІ Ьедіт>ни І 613 : температури електроліту: 1 - розрахунки 2 - експериментальна.

N

1.0 ■

0.0'

0.6-

0.4-

0.2'

0.1

0.2

V/. м/с

Рис. З Залежність бШносноі Ве/іичини N ЬШ зміни шЬийкосггн потоку електроліту:

1 - експериментальна;

2 - розрахована зо допомогою мо0елі:

3 - розрпхобпно за багшмогпи ЬіЗомпга ріЬняннн В. Г. ЛеЬіча. ,

І

РисЛ Залежність стреня очистки И) тп величини питоного аилйнозо струми (2)

613 кінцв&ого потенціалу розгоршки.

Рис5 Залежність ступеня очистки півлокки Ш часу земераш хлору при різкому потенціалі генераці'иІ-И.бВ^г-МЛВЬЗ-ИЛВІ,

Рис. 6 Залежність ступеня очистки пЮложки Р[Е бід питомої кількості електрики при різній силі струму:

1 - 5мкА-. 2 - ЮмкА: 3 - 15ккА.

похибку вимірювання. Розроблені та експериментально підтверджені гіпотези, направлені на обмеження впливу нестабільності “індукційного” період)' на результати вимірювань.

Результатом досліджень е розробка нового способу вимірювання мікроконцентрацій важких металів. Розроблено режим роботи РСЕ, що об’єднує переваги РСЕ, що формується “in situ”, та електроду з попередньо сформованою ртутною поверхнею та уникає їх недоліків. Режим оснований на формуванні ртутної поверхні після очищення підложки в два етапи: на першому етапі фомуєгься ріугна поверхня електроду одночасно з виділенням металів, що аналізуються (режим “in situ”), на другому - метали, що аналізуються розчинюються та проводиться повторне концентрування металів на сформованій ртутній поверхні. Новий спосіб вимірювання реалізується в такій послідовності: 1) конценрування металів в два етапи; 2) анодне розчинення металів з реєстрацією вольтамперограми; 3) регенерація РСЕ з використанням на стадії очистки підложки електрохімічно виділеного хлору.

Перевагу нового способу вимірювання перед існуючим демонструють дані табл. 1.

Табл. Шорівняльні характеристики способів вимірювання

Спосіб вимірювання Існуючий Новий

Метали, що аналізуються Zп РЬ Си Zп РЬ Си

Середня величина сигналу, х 10“6 А 0 0,79 0,17 0,43 0,94 0,71

Відносне стандартне відхилення, % (Р=0,95) —- 2,88 3,10 2,60 0,89 2,10

Кількість відновлюваних вимінювань 108 > 1300

Новий спосіб вимірювання має такі особливості, що відрізняють його від інших: !) при регенерації поверхні РСЕ на стадії очистки підложки використаний електрохімічно виділений в детекторі хлор; 2) при регенерації РСЕ формування ртутної поверхні проводили в два етапи; 3) концентрування проводили в два етапи: на першому - формували ртутну поверхню та наносили на неї шар “адатомів” металів, що аналізувались, на другому - концентрували метали, що аналізувались для реєстрації аналітичного сигналу; 4) всі процеси проходили в проточному тонкоплівковому детекторі.

Застосування розробленого способу регенерації РСЕ, що не вимагає використання додаткових механічних пристосувань, а також способу вимірювання мікроконцентрації важких металів в потоці дозволило розробити спільні принципи конструювання вузлів гідравлічної системи аналізаторів з метою інтеграції та уніфікації технології виробництва приладів: 1) застосування при

конструюванні вузлів іідрішлічної системи аналізаторів планарного

принципу; 2) об’єднання цих вузлів в інтегральну систему електрохімічного аналізу (ІСЕХА); 3) розміщення насосу на виході системи.

Сформульовані параметри і критерії оптимізації.

Параметри: 1) склад фонового електроліту; 2) потенціал формування ртутної поверхні; 3)час формування ртутної поверхні; 4) потенціал концентрування металів, що аналізуються; 5) час концентрування металів, що аналізуються; 6) швидкість потоку електроліту, що аналізується, в каналі детектору.

Критерії: 1) висота піку окислення металу; 2) ширина піку; 3) похибка розположення піку на вольтамперній залежності; 4) мінімальна залежність аналітичного сигналу від зміни умов вимірювання; 5) вартість вимірювання - величина витрати реагентів.

На основі нового способу вимірювання, використовуючи запропоновані принципи оптимізації, розроблений режим роботи проточного вольтамперометричного детектору для водоаналізатору мікродомішок важких металів.

Проаналізований склад похибки роботи детектору. Визначений вклад кожної складової в результуючу похибку. Результати подані в табл. 2.

Табл. 2-Склад похибки роботи детектора

Складова похибки Си РЬ 2п

Зміна концентрації Н^Оз^на 1х10_3 Моль/л, % 1.5 0.78 0.85

Зміна концентрації КС1 на 1 Моль/л, % 27 41 48

Зміна швидкості потоку електроліту на 0.1 м/с, % 2

Зміна температури електроліту на 1°С, % 0.9

Визначені умови зменшення похибки вимірювання на етапі проектування та експлуатації приладу. Експериментально визначена основна похибка роботи проточного планарного детектора з врахуванням цих умов. Вона склала по Си - 10%, по РЬ - 5%, по 2п -10% при відносному стандартному відхиленні <.2,6%.

Експериментально визначені особливості впливу присутності ПАР на результати вимірювань. В розробленому режимі детектор працював при концентрації ПАР, що перевищила значення 5х 10 2 г/л, що в природних та питних водах буває рідко. В порівнянні з аналогами цей показник перевищений на три порядки. Після виходу з ладу детектор промили дистильованою водою і він знову був готовий до роботи.

ВИСНОВКИ

1. Розроблено та експериментально перевірено математичну модель процесу вимірювання. Розходження експериментальних та розрахункових залежностей не перевищує 7 %.

2. Досліджено механізм утворення дифузійного шару на поверхні РСЕ в ламінарному потоці електролізу.

3. Для забезпечення відновлюваності вимірювань в хлоридному середовищі розроблено спосіб регенерації РСЕ при умовах безперервного аналізу.

4. На основі результатів дослідження роботи РСЕ з новим способом регенерації розроблений новий спосіб вимірювання мікроконцентрацій важких металів у воді, що забезпечує достатній ресурс роботи давача для його використання в автоматичних системах безперервного моніторінгу. Обмежено вплив нестабільності початкової стадії концентрування на результати вимірювань. Порівняно з аналогами на порядок збільшується ресурс роботи детектора, підвищується точність та відновлюваність вимірювань в середньому в 2,3 рази, чутливість в 1,2 рази.

5. З метою інтеграції та уніфікації технології виробництва приладів на прикладі вольтамперомеїричного давача розроблено спільні принципи конструювання та методика розрахунку гідравлічних систем проточних електрохімічних аналізаторів природних та технологічних середовищ. Покращуються метрологічні характеристики, спрощується конструкція аналізатора, підвищується його технологічність, спрощується тиражування з використанням сучасних технологій мікроелектроніки.

5. На основі нового способу вимірювання розроблено принципи оптимізації та режим роботи проточного вольтамперометричного детектора.

6. Аналіз складу похибки показав, що в процесі роботи визначені основні її складові та розроблені рекомендації по їх зменшенню або усуненню на стадії проектування та експлуатації аналізатору. Основна похибка не перевищила по Си та Тлі 10%, по РЬ 5 %. Давач працює при концентрації ПАВ в електроліті, що більш

» ніж на три порядки перевищує цей показник у аналогів.

7. Таким чином розроблено основи проектування конструкції та режиму роботи проточних вольтамперометричних давачів аналізаторів мікродомішок важких металів у воді.

в

ПУБЛІКАЦІЇ З ОСНОВНИХ ПОЛОЖЕНЬ ДИСЕРТАЦІЇ

І. Биков В.І., Степаненко В.Е., Голуб С.В. Підвищення якості контролю навколишнього середовища

вольтамперометричними аналізаторами з проточним

тонкоплівковим детектором II Вісті анкадемії інженерних наук України. Київ, 1995, № 2, С. 20-28.

Здобувачем викладений новин спосіб регенерації РСЕ та спосіб вимірювання концентрації важких металів. Подані результати досліджень очистки підложки РСЕ шляхом його поляризації в анодну область без зупинки в кінцевій точці та шляхом подання на детектор постійного струму а також дослідження режиму роботи РСЕ в даних умовах.

2. Голуб С. В. Разработка основ создания проточного вольтамперометрического анализатора микропримесей тяжелых металлов в воде// Хим. пром-сть:Науч.-техн.реф. сб. Черкассы: НИИТЕХИМ, 1995. №3. С. 40-43.

3. Голуб С. В. Автоматический анализатор тяжелых металлов (гидравлическая схема)// Охрана окружающей среды: науч.-информ. сб. Черкассы: НИИТЕХИМ, 1995. № 1. С. 41-44.

4. Голуб С. В. Автоматический анализатор тяжелых металлов (модель процесса измерения)// Хим. пром-сть:Науч.-техн.реф. сб. Черкассы: НИИТЕХИМ, 1996.№3. С. 26-33.

5. Голуб С. В., Мозіушьін А. В. Условия определения фенола С2Н5ОН на стеклоуглеродном электроде с использованием тонкослойной электрохимической ячейки// Хим. пром-сть:Науч.-техн.реф. сб. Черкассы: НИИТЕХИМ, 1994. № 2. С. 25-28.

Здобувачем показана можливість визначення органічних домішок у воді за допомогою розробленого первинного вимірювального перетворювача.

6. Голуб С.В. Повышение качества автоматического анализа тяжёлых металлов в воде методом инверсионной вольтамперометрии на ртутно-графитовом электроде II Деп. в НИИТЕХИМа.Черкассы, 1995.20 с.

7. Голуб С. В. Проточный вольтамперометрический анализатор микропримесей тяжелых металлов. Оптимизация режима работы// Применение экспрессных методов при выполнении экологических исследований: Тез. докл. семинара. Киев. 1996, С. 9293.

8. Голуб С. В. Разработка принципов конструирования датчиков для систем автоматического контроля и управления технологическими процессами//3-я Українська конференція з автоматичного керування “Автоматика-96”: Праці. Севастополь. 1996. Том 3, С. 15-16.

9. Голуб С. В. Використання технологій мікроелеюроніки при виробництві проточних електрохімічних давачів// Тези доповідей науково-методичної конференції “Нові інформаційні технології в підготовці інженерів технічних вузів” .Черкаси, 1996, С. 14.

10. Голуб С. В. Повышение качества мониторинга микропримесей тяжелых металлов в воде//Вимірювальна та обчислювальна техніка в технологічних процесах та конверсії виробництва: 36. матеріалів конф. Хмельницький, 1995. С. 51-52.

11. Запатрин Р. В., Голуб С. В., Гриценко А. Н. Детектор автоматического анализатора микропримесей тяжелых металлов в юде//Тези доповідей днів студентської науки. Черкаси. 1994. С. 11.

Здобувачем подана конструкція електрохімічної чарунки типу "Відбиваюча стінка" та результати ї ї дослідження.

12. Запатрин Р. В., Голуб С. В., Вовчок А. Ю. Анализатор микропримесей тяжелых металлов в воде. Структурная схема//Тези доповідей днів студентської науки. Черкаси. 1994. С. 12. .

Здобувачем подані результата досліджень структурної схеми проточного вольтамперометричного аналізатора.

13. Степаненко В. Б., Степаненко Н. И., Голуб С. В., Следь Н. В. Методика определения микроконцентраций меди, цинка и свинца в природных и сточных водах//Тези доповідей днів студентської науки. Черкаси. 1993. С. 71.

. . Здобувачем подані результата досліджень по оптимізації методики визначення міді, цинку та свинцю в природних та стічних водах.

14. Голуб С. В., Тычков В. В., Степаненко В. Е., Запатрин Р.В. Анализатор микропримесей тяжелых металловЛТези доповідей днів студентської науки. Черкаси. 1992. С. 43.

Здобувачем подані результата розробки аналізатора мікродомішок важких металів.

З праць, що їх опубліковано у співавторстві, у дисертації використано тільки тіі результати, які отримано здобувачем самостійно.

SYNOPSIS

Golub Sergey Vasilievich. The flow voltammetric detector of heavy metals microadmixtures in water. Manuscript.

Dissertasion for an anard of degree of candidate of technikai science on speciality 05.11.13 - control and protect instruments and methods of the environmental, substanses, materials, and products the Ukraine National Technical University “Kiev Politechnic Institute”, Kiev, 1997.

The base scientific problem of the investigasion of the base project of detector and the hydraulic sistem of the flow-through wateranalysers is solved in the dissertation. The masstransfer peculiarites in the detecror planar chanel in the laminar electrolyte flow during the electrolysis are studied, the new measuring voltammetric method of the heavy metals microadmixtures in water and the genera designing principles of the hydraulic flow-through systems for the electrochemical analysers are elaborated. The working detectors regime is optimized.

АНОТАЦИЯ

Голуб С. В. Проточный вольтамперометрический датчик микропримесей тяжелых металлов в воде. Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.11.13 - приборы и методы контроля и защиты окружающей среды, веществ, материалов и изделий, Национальный технический университет Украины “Киевский политехнический институт”, Киев, 1997 г.

В диссертации решена научная задача разработки основ проектирования первичных преобразователей и гидравлической системы проточных вольтамперометрических водоанализаторов. Изучены особенности массопереноса в канале планарного детектора при ламинарном потоке електролита во время электролиза, разработан новый способ вольтамперометрического измерения микроконцентраций тяжелых металов и общие принципы конструировния гидравлической системы проточных электрохимических анализаторов. Оптимизирован режим работы детектора.

Ключові слова: дослідження, масоперенос, спосіб регенерації РСЕ, вольтамперометричний детектор, принципи конструювання.