CN113607875A - 三基色检测法酸碱中和滴定仪 - Google Patents

三基色检测法酸碱中和滴定仪 Download PDF

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刘熙旸
周诗宇
胡婧婷
李沛
杨雪
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Abstract

本发明涉及一种三基色检测法酸碱中和滴定仪，属于水质化学分析仪表。包括本体、甲基橙指示剂蠕动泵、酚酞橙指示剂蠕动泵、盐酸滴定液蠕动泵、氢氧化钠滴定液蠕动泵、废液蠕动泵、三通电磁阀组、滴定针管组件、废液槽转动驱动器、废液槽、风扇、光源、三基色检测传感器、摆动与加热部件、酚酞指示剂桶、甲基橙指示剂桶、废液桶、氢氧化钠滴定液桶、除盐水桶和盐酸滴定液桶。优点是：由色度传感器测量代替人眼判断终点颜色，极大的提高了滴定的准确性；由仪器代替手工滴定操作，使滴定工作简单易行并降低了工作量，滴定的准确性和可靠性得到了极大的提高；滴定更加准确、快速，使用三基色传感器作为检测器使颜色观测变为一致、精准。

Description

三基色检测法酸碱中和滴定仪
技术领域
本发明属于水质化学分析仪表。
背景技术
滴定分析法，是化学分析法的一种，将一种已知其准确浓度的试剂溶液(称为标准溶液)滴加到被测物质的溶液中，直到化学反应完全时为止，然后根据所用试剂溶液的浓度和体积可以求得被测组分的含量，这种方法称为滴定分析法(或称容量分析法)。
酸碱指示剂的颜色随溶液pH的改变而变化，其变色范围越窄越好，在化学计量点附近，pH稍有改变，指示剂立即由一种颜色变为另一种颜色，指示剂为变色敏锐。常见滴定指示剂如下表：
Figure BDA0003150489140000011
每一种指示剂都有一定的变色范围，其幅度在1～2个pH单位之间，当溶液pH变化时，指示剂在它的变色范围内会出现一些过渡色。
滴定分析法的优点：操作简单，对仪器要求不高，有足够高的准确度误差不高于0.2％，方便，快捷，便于普及与推广。
传统手工酸碱中和滴定存在的缺点：
滴定终点颜色判断要靠人来判断，判断结果因人而异，并受光线强弱、色温等影响终点范围较宽,存在人为色觉判断误差。
滴定量不宜控制、尤其半滴的溶液操作。
滴定总量需要目测滴定前液位和滴定结束后液位，并需要计算得出。
滴定溶液在开放空间进行，温度不宜控制。
如常用的指示剂甲基橙在pH3.1逐渐变为pH4.4时，其颜色变化为红-橙红-橙-黄，在滴定过程中我们希望指示剂的酸色和碱色之间能发生突变，可实际上不会发生颜色突变，人肉眼在判断颜色时因人而异致滴定值不同。
发明内容
本发明提供一种三基色检测法酸碱中和滴定仪，以解决传统手工酸碱中和滴定存在的问题。
本发明采取的技术方案是：包括本体、甲基橙指示剂蠕动泵、酚酞橙指示剂蠕动泵、盐酸滴定液蠕动泵、氢氧化钠滴定液蠕动泵、废液蠕动泵、三通电磁阀组、滴定针管组件、废液槽转动驱动器、废液槽、风扇、光源、锥形瓶、三基色检测传感器、摆动与加热部件、酚酞指示剂桶、甲基橙指示剂桶、废液桶、氢氧化钠滴定液桶、除盐水桶和盐酸滴定液桶，其中：本体下部有恒温腔体，恒温腔体外部有侧开门，摆动与加热部件连接在本体的恒温腔体底部，摆动与加热部件上方用于放置锥形瓶，风扇和光源固定连接在本体恒温腔体内壁，光源对面的本体恒温腔体内壁上固定连接三基色检测传感器，甲基橙指示剂蠕动泵、酚酞橙指示剂蠕动泵、盐酸滴定液蠕动泵、氢氧化钠滴定液蠕动泵、废液蠕动泵和三通电磁阀组安装在本体上部，甲基橙指示剂桶、酚酞指示剂桶、盐酸滴定液桶和氢氧化钠滴定液桶分别通过管路经三通电磁阀组、甲基橙指示剂蠕动泵、酚酞橙指示剂蠕动泵、盐酸滴定液蠕动泵、氢氧化钠滴定液蠕动泵与滴定针管组件连接，废液桶通过管路经废液蠕动泵与废液槽连接，该废液槽与废液槽转动驱动器连接，除盐水桶通过管路与三通电磁阀组连接。
本发明所述酚酞指示剂桶、甲基橙指示剂桶、废液桶、氢氧化钠滴定液桶、除盐水桶和盐酸滴定液桶底部分别与液位传感器组连接。
本发明所述本体上部有触摸屏。
本发明所述本体的恒温腔体内能容纳250mL锥形瓶。
本发明所述本体的恒温腔体内壁采用黑色防腐材料。
本发明所述酚酞指示剂桶内装有0.1％的酚酞指示剂或0.5％酚酞指示剂。
本发明所述甲基橙指示剂桶内装有0.05％甲基橙水溶液。
本发明所述盐酸滴定液桶内装有1mol/L的盐酸溶液
本发明所述氢氧化钠滴定液桶内装有1mol/L的氢氧化钠溶液。
本发明的优点是：滴定容量瓶由外部空间移入到恒温腔体内消除了温度带来的显色误差，滴定终点颜色由标准溶液确定，由仪器在滴定过程中变速调节滴定速度，由色度传感器测量代替人眼判断终点颜色，极大的提高了滴定的准确性；由仪器代替手工滴定操作，使滴定工作简单易行并降低了工作量，滴定的准确性和可靠性得到了极大的提高；用仪器滴定测量颜色可消除人为因素，滴定更加准确、快速，使用三基色传感器作为检测器使颜色观测变为一致、精准。
附图说明
图1是本发明的***图；
图2是本发明的原理图；
图3是本发明的工作程序菜单图。
具体实施方式
包括本体1、甲基橙指示剂蠕动泵2、酚酞橙指示剂蠕动泵3、盐酸滴定液蠕动泵4、氢氧化钠滴定液蠕动泵5、废液蠕动泵6、三通电磁阀组7、滴定针管组件8、废液槽转动驱动器9、废液槽10、风扇11、光源12、锥形瓶13、三基色检测传感器14、摆动与加热部件15、酚酞指示剂桶17、甲基橙指示剂桶18、废液桶19、氢氧化钠滴定液桶20、除盐水桶21和盐酸滴定液桶22，其中：本体1下部有恒温腔体，恒温腔体外部有侧开门，摆动与加热部件15连接在本体1的恒温腔体底部，摆动与加热部件15上方用于放置锥形瓶13，风扇11和光源12固定连接在本体1恒温腔体内壁，光源12对面的本体1恒温腔体内壁上固定连接三基色检测传感器14，甲基橙指示剂蠕动泵2、酚酞橙指示剂蠕动泵3、盐酸滴定液蠕动泵4、氢氧化钠滴定液蠕动泵5、废液蠕动泵6和三通电磁阀组7安装在本体1上部，甲基橙指示剂桶18、酚酞指示剂桶17、盐酸滴定液桶22和氢氧化钠滴定液桶20分别通过管路经三通电磁阀组7、甲基橙指示剂蠕动泵2、酚酞橙指示剂蠕动泵3、盐酸滴定液蠕动泵4、氢氧化钠滴定液蠕动泵5与滴定针管组件8连接，废液桶19通过管路经废液蠕动泵6与废液槽10连接，该废液槽10与废液槽转动驱动器9连接，除盐水桶21通过管路与三通电磁阀组7连接；
本发明所述酚酞指示剂桶17、甲基橙指示剂桶18、废液桶19、氢氧化钠滴定液桶20、除盐水桶21和盐酸滴定液桶22底部分别与液位传感器组16连接；
本发明所述本体1上部有触摸屏23；
本发明所述本体1的恒温腔体内能容纳250mL锥形瓶。
本发明所述本体1的恒温腔体内壁采用黑色防腐材料；
本发明所述酚酞指示剂桶17内装有0.1％的酚酞指示剂或0.5％酚酞指示剂；
本发明所述甲基橙指示剂桶18内装有0.05％甲基橙水溶液；
本发明所述盐酸滴定液桶22内装有1mol/L的盐酸溶液；
本发明所述氢氧化钠滴定液桶20内装有1mol/L的氢氧化钠溶液。
由于本发明处于酸、碱环境，所以恒温腔体内壁采用黑色防腐材料，采用侧开门式便于250mL锥形瓶放入、取出，内壁用黑色利于吸收杂光，摆动与加热部件15的摇床有恒温加热并且摇晃速度可调，滴定管路配有滴定前、后清洗(除盐水桶和废液桶)***。指示剂、滴定液、除盐水、废液等溶剂桶油液位检测。
所用指示剂选用酚酞和甲基橙两种，选用盐酸和氢氧化钠为酸碱滴定液。
使用常用的酚酞和甲基橙两种指示剂，可根据工作需要调换其它指示剂。
酚酞：酚酞是一种弱有机酸，在pH＜8.2的溶液里为无色的内酯式结构。酚酞的变色范围是8.2～10.0，所以酚酞只能检验碱而不能检验酸。
0.1％的酚酞指示剂：就是指100mL溶液使用0.1g的酚酞，具体配置方法,称量0.1g酚酞,然后用少量95％乙醇或者无水乙醇溶解,稀释到100mL即可。
0.5％酚酞指示剂:取0.5g酚酞,用乙醇溶解,并稀释至100mL,无需加水，这里之所以用乙醇而不直接用水配是因为酚酞难溶于水而易溶于乙醇,只要保证让酚酞完全溶解。
甲基橙：对二甲基氨基偶氮苯磺酸钠，微溶于水，较易溶于热水，不溶于乙醇，显碱性。变色范围：甲基橙的变色范围是pH<3.1的变红，pH>4.4的变黄，3.1～4.4的呈橙色。
配制：0.05％甲基橙水溶液。
酸碱滴定液：盐酸:1mol/L的盐酸溶液，氢氧化钠:1mol/L的氢氧化钠溶液。
色度检测：三基色传感器；
滴定蠕动泵：采用高精度计量蠕动泵，滴定速度可变速进行。连续滴加：开始稍快，呈“见滴成线”，速度为10mL/min，即每秒3～4滴左右。间隔滴加：接近终点时，改为一滴一滴的加入。半滴速度滴加：最后是半滴速度慢速滴加；
废液蠕动泵：用于排掉清洗管路的废液；
温度控制：保持腔内恒温，提高色度准确一致性；
摇摆速度控制：摇床速度可调，速度调节在满足滴定平衡扩散要求；
触摸屏：人机智能接口，用于指示剂、滴定液选定等操作。
本发明使用方法：
滴定前准备工作，将水样装入滴定250mL锥形瓶，并在天平上称量好后放入仪器内,检查指示剂、滴定液满足使用量，废液桶无废液，然后启动自动滴定程序，具体步骤如下：
步骤1、开启程序，检测指示剂、滴定液、废液储罐液位，如不合格报警；
步骤2、启动恒温、摇瓶，在滴定期间不停止；
步骤3、触摸屏上选指示剂；
步骤4、触摸屏上选滴定液；
步骤5、自动清洗滴定管路；
步骤6、自动滴定，缓慢滴定并测量色度，在接近终点时降低滴定速度，当颜色达到终点颜色时停止滴定；
步骤7、计算出滴定量并显示出结果；
步骤8、自动清洗滴定管路；
步骤9、结束。

Claims (9)

1.一种三基色检测法酸碱中和滴定仪，其特征在于：包括本体、甲基橙指示剂蠕动泵、酚酞橙指示剂蠕动泵、盐酸滴定液蠕动泵、氢氧化钠滴定液蠕动泵、废液蠕动泵、三通电磁阀组、滴定针管组件、废液槽转动驱动器、废液槽、风扇、光源、锥形瓶、三基色检测传感器、摆动与加热部件、酚酞指示剂桶、甲基橙指示剂桶、废液桶、氢氧化钠滴定液桶、除盐水桶和盐酸滴定液桶，其中：本体下部有恒温腔体，恒温腔体外部有侧开门，摆动与加热部件连接在本体的恒温腔体底部，摆动与加热部件上方用于放置锥形瓶，风扇和光源固定连接在本体恒温腔体内壁，光源对面的本体恒温腔体内壁上固定连接三基色检测传感器，甲基橙指示剂蠕动泵、酚酞橙指示剂蠕动泵、盐酸滴定液蠕动泵、氢氧化钠滴定液蠕动泵、废液蠕动泵和三通电磁阀组安装在本体上部，甲基橙指示剂桶、酚酞指示剂桶、盐酸滴定液桶和氢氧化钠滴定液桶分别通过管路经三通电磁阀组、甲基橙指示剂蠕动泵、酚酞橙指示剂蠕动泵、盐酸滴定液蠕动泵、氢氧化钠滴定液蠕动泵与滴定针管组件连接，废液桶通过管路经废液蠕动泵与废液槽连接，该废液槽与废液槽转动驱动器连接，除盐水桶通过管路与三通电磁阀组连接。
2.根据权利要求1所述的一种三基色检测法酸碱中和滴定仪，其特征在于：所述酚酞指示剂桶、甲基橙指示剂桶、废液桶、氢氧化钠滴定液桶、除盐水桶和盐酸滴定液桶底部分别与液位传感器组连接。
3.根据权利要求1所述的一种三基色检测法酸碱中和滴定仪，其特征在于：所述本体上部有触摸屏。
4.根据权利要求1所述的一种三基色检测法酸碱中和滴定仪，其特征在于：所述本体的恒温腔体内能容纳250mL锥形瓶。
5.根据权利要求1所述的一种三基色检测法酸碱中和滴定仪，其特征在于：所述本体的恒温腔体内壁采用黑色防腐材料。
6.根据权利要求1所述的一种三基色检测法酸碱中和滴定仪，其特征在于：所述酚酞指示剂桶内装有0.1％的酚酞指示剂或0.5％酚酞指示剂。
7.根据权利要求1所述的一种三基色检测法酸碱中和滴定仪，其特征在于：所述甲基橙指示剂桶内装有0.05％甲基橙水溶液。
8.根据权利要求1所述的一种三基色检测法酸碱中和滴定仪，其特征在于：所述盐酸滴定液桶内装有1mol/L的盐酸溶液。
9.根据权利要求1所述的一种三基色检测法酸碱中和滴定仪，其特征在于：所述氢氧化钠滴定液桶内装有1mol/L的氢氧化钠溶液。
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