RU131190U1 - ION EXCHANGE INSTALLATION FOR EXPRESS ANALYSIS OF ION CONCENTRATION IN AQUEOUS SOLUTIONS OF ELECTROLYTES - Google Patents

Abstract

Установка ионообменная для экспресс-анализа концентрации ионов в водных растворах электролитов, содержащая лабораторный штатив с закрепленной на нем панелью, на которой укреплены ионообменные колонки, отличающаяся тем, что ионообменные колонки в нижней конусообразной части выполнены с дополнительным выходом для ввода электрода pH-метра.An ion-exchange apparatus for express analysis of the concentration of ions in aqueous solutions of electrolytes, containing a laboratory stand with a panel fixed on it, on which ion-exchange columns are mounted, characterized in that the ion-exchange columns in the lower cone-shaped part are made with an additional output for introducing a pH meter electrode.

Description

Данная полезная модель относится к химическому приборостроению и предназначена для проведения экспресс-анализа концентрации ионов в водных растворах электролитов.This utility model relates to chemical instrumentation and is intended for express analysis of the concentration of ions in aqueous solutions of electrolytes.

Известна установка ионообменная демонстрационная, содержащая лабораторный штатив, панель из оргстекла, стеклянные ионообменные колонки, закрепленные на панели, трубки силиконовые со стеклянными наконечниками и зажимами () [1].A known installation is an ion-exchange demonstration, containing a laboratory tripod, a plexiglass panel, glass ion-exchange columns mounted on the panel, silicone tubes with glass tips and clamps () [1].

В известной установке, при определении концентрации ионов в водных растворах электролитов, вначале определяют водородный показатель исследуемой пробы, затем ее заливают в колонку с ионитом и ждут когда образующийся на выходе колонки элюат заполнит стакан. Далее производят определение водородного показателя элюата с помощью pH-метра, на что требуются большие затраты времени.In a known installation, when determining the concentration of ions in aqueous solutions of electrolytes, first determine the hydrogen index of the test sample, then it is poured into an ion exchanger column and wait for the eluate formed at the column outlet to fill the glass. Next, determine the hydrogen index of the eluate using a pH meter, which requires a lot of time.

При промывке колонки с ионитом ее заливают дистиллированной водой. Вначале из колонки в стакан будет поступать кислота (щелочь). Окончанием промывки можно считать момент времени, когда из колонки в стакан со скопившейся кислотой (щелочью) начнет поступать дистиллированная вода, реакция которой нейтральна. Поэтому, для определения окончания промывки в известной установке с помощью pH-метра необходимо периодически менять стаканы, что неудобно и приводит к дополнительным затратам времени и перерасходу дистиллированной воды.When washing the column with ion exchanger, it is poured with distilled water. First, acid (alkali) will flow from the column into the glass. The end of washing can be considered the moment of time when distilled water begins to flow from the column into the glass with accumulated acid (alkali), the reaction of which is neutral. Therefore, in order to determine the end of washing in a known installation using a pH meter, it is necessary to periodically change the glasses, which is inconvenient and leads to additional time and cost overrun of distilled water.

При регенерации колонки с ионитом кислотой (щелочью) вначале из нее в стакан будет выходить солевой раствор, реакция которого нейтральна. Окончанием регенерации можно считать момент времени, когда из колонки в стакан со скопившимся солевым раствором начнет поступать кислота (щелочь).During regeneration of a column with an ion exchanger with acid (alkali), first a saline solution will come out of it into the glass, the reaction of which is neutral. The end of regeneration can be considered the point in time when acid (alkali) begins to flow from the column into the glass with accumulated saline.

Для равномерного распределения кислоты (щелочи) в стакане при определении окончания регенерации в известной установке с помощью pH-метра раствор в нем необходимо периодически перемешивать. Кислота (щелочь) в стакане будут иметь меньшую концентрацию, чем на выходе из колонки из-за скопившегося в нем солевого раствора с нейтральной реакцией и pH-метр покажет наличие в стакане кислоты (щелочи) после того как ее концентрация превысит порог срабатывания прибора.For a uniform distribution of acid (alkali) in a glass when determining the end of regeneration in a known installation using a pH meter, the solution in it must be periodically mixed. The acid (alkali) in the glass will have a lower concentration than at the outlet of the column due to the accumulated salt solution with a neutral reaction in it, and the pH meter will show the presence of acid (alkali) in the glass after its concentration exceeds the threshold of operation of the device.

Таким образом, недостатком известной установки является длительность процесса определения водородного показателя элюата и перерасход кислоты (щелочи) при регенерации ионитов и дистиллированной воды при промывке.Thus, a disadvantage of the known installation is the length of the process of determining the hydrogen index of the eluate and the excessive consumption of acid (alkali) during the regeneration of ion exchangers and distilled water during washing.

Задачей предлагаемой установки является сокращение времени на проведение анализа по определению концентрации ионов электролитов, промывку и регенерацию ионитов, а так же уменьшение расхода регенерирующих растворов и дистиллированной воды.The objective of the proposed installation is to reduce the time for analysis to determine the concentration of electrolyte ions, rinsing and regeneration of ion exchangers, as well as reducing the flow rate of regenerating solutions and distilled water.

Указанная задача достигается благодаря тому, что известная установка, содержащая лабораторный штатив с укрепленной на нем панелью, на которой закреплены ионообменные колонки, согласно полезной модели, ионообменные колонки в нижней конусообразной части выполнены с дополнительным выходом.This task is achieved due to the fact that the known installation, containing a laboratory tripod with a panel mounted on it, on which ion-exchange columns are fixed, according to a utility model, the ion-exchange columns in the lower cone-shaped part are made with an additional output.

Сущность предлагаемой установки поясняется чертежом, где на фиг.1 представлена установка ионообменная для экспресс-анализа концентрации ионов в водных растворах электролитов, на фиг.2 - нижняя конусообразная часть колонки с дополнительным выходом для ввода электрода pH-метра.The essence of the proposed installation is illustrated by the drawing, where Fig. 1 shows an ion-exchange apparatus for express analysis of the concentration of ions in aqueous solutions of electrolytes, Fig. 2 shows the lower cone-shaped part of the column with an additional output for introducing an electrode of a pH meter.

Предлагаемая установка содержит лабораторный штатив 1, на котором укреплена панель 2. На панели 2 закреплены две ионообменные колонки 3, одну из которых на 2/3 заполняют катионитом, другую на 2/3 анионитом. Колонки 3 имеют герметичные пробки и пористые перегородки. Нижняя конусообразная часть колонки 3 выполнена с дополнительным выходом 4 для ввода электрода pH-метра. Кроме того, на панели 2 закреплены емкости 5 для регенерирующих растворов и емкость с дистиллированной водой 6. Эти емкости соединены с колонками через крышку с тройником 7.The proposed installation contains a laboratory tripod 1, on which the panel 2 is mounted. Two ion-exchange columns 3 are fixed on the panel 2, one of which is filled with cation exchanger by 2/3 and the anion exchanger by 2/3. Columns 3 have sealed plugs and porous partitions. The lower cone-shaped part of column 3 is made with an additional output 4 for inputting the pH meter electrode. In addition, containers 5 for regenerating solutions and a container with distilled water 6 are fixed on the panel 2. These containers are connected to the columns through a lid with a tee 7.

Предлагаемая установка работает следующим образом.The proposed installation works as follows.

При определении концентрации катионов в исходном растворе берут пробу и определяют ее водородный показатель с помощью pH-метра, затем эту пробу с помощью воронки наливают через крышку с тройником 7 в колонку 3 с катионитом в H-форме. В результате реакции ионного обмена ионы водорода в катионите замещаются катионами из пробы. Количество вытеснившися ионов водорода эквивалентно суммарному эквиваленту катионов осевших в катионите. В дополнительный выход колонки вводят электрод pH-метра, с помощью которого определяют водородный показатель элюата. Выходящий из колонки 3 элюат скапливается в стакане. Концентрацию катионов раствора электролита определяют по разнице концентраций ионов водорода в исходной пробе и в элюате.When determining the concentration of cations in the initial solution, a sample is taken and its hydrogen index is determined using a pH meter, then this sample is poured via a funnel with a tee 7 into column 3 with cation exchange resin in the H-form. As a result of the ion exchange reaction, hydrogen ions in the cation exchange resin are replaced by cations from the sample. The amount of displaced hydrogen ions is equivalent to the total equivalent of cations deposited in the cation exchange resin. An pH meter electrode is introduced into an additional column outlet, with which the eluate hydrogen index is determined. The eluate emerging from column 3 accumulates in a beaker. The concentration of cations of the electrolyte solution is determined by the difference in the concentrations of hydrogen ions in the initial sample and in the eluate.

При определении концентрации анионов в исходном растворе берут пробу и определяют ее водородный показатель с помощью pH-метра, затем эту пробу с помощью воронки наливают через крышку с тройником 7 в анионообменную колонку 3, с анионитом в OH-форме. В результате реакции ионного обмена ионы гидроксония в анионите замещаются анионами из пробы. Количество вытеснившихся ионов гидроксония эквивалентно суммарному эквиваленту анионов осевших в анионите. В дополнительный выход колонки вводят электрод pH-метра, с помощью которого определяют водородный показатель элюата. Выходящий из колонки 3 элюат скапливается в стакане. Концентрацию анионов в растворе определяют по разнице концентраций ионов гидроксония в исходной пробе и элюате.When determining the concentration of anions in the initial solution, a sample is taken and its pH value is determined using a pH meter, then this sample is poured through a cap with a tee 7 into the anion exchange column 3, with anion exchange resin in the OH form. As a result of the ion exchange reaction, the hydroxonium ions in the anion exchange resin are replaced by anions from the sample. The number of displaced hydroxonium ions is equivalent to the total equivalent of the anions deposited in the anion exchange resin. An pH meter electrode is introduced into an additional column outlet, with which the eluate hydrogen index is determined. The eluate emerging from column 3 accumulates in a beaker. The concentration of anions in the solution is determined by the difference in the concentrations of hydroxonium ions in the initial sample and the eluate.

По окончанию проведения опытов ионообменные колонки промывают дистиллированной водой. Для этого вводят в дополнительный выход колонки 4 электрод от pH-метра, открывают кран, соединенный с емкостью для дистиллированной воды бис крышкой с тройником 7. Затем открывают кран на выходе колонки 3 и следят за показаниями pH-метра. После того, как pH-метр покажет нейтральную реакцию элюата, промывку можно прекратить.At the end of the experiments, the ion-exchange columns are washed with distilled water. For this, an electrode from a pH meter is introduced into an additional outlet of column 4, a tap is connected to the distilled water tank with a lid with a tee 7. Then, a tap is opened at the outlet of column 3 and the pH meter is monitored. After the pH meter shows a neutral reaction of the eluate, washing can be stopped.

После промывки ионообменных колонок их оставляют залитыми дистиллированной водой и закрывают пробками до проведения следующих опытов.After washing the ion-exchange columns, they are left flooded with distilled water and closed with plugs until the next experiments.

При регенерации ионитов в колонках 3 вводят в дополнительный выход колонки 4 электрод от pH-метра, затем открывают кран, соединенный с емкостью 5, заполненной регенерирующим раствором и крышкой с тройником 7. Далее открывают кран на выходе колонки 3. После того как pH-метр покажет, что на выходе колонки образовалась кислота (щелочь) регенерацию можно прекратить.During the regeneration of ion exchangers in columns 3, an electrode from a pH meter is introduced into an additional outlet of column 4, then a tap connected to a container 5 filled with a regenerating solution and a lid with tee 7 is opened. Next, a tap is opened at the outlet of column 3. After the pH meter will show that acid (alkali) has formed at the column outlet; regeneration can be stopped.

После процесса регенерации колонки 3 следует промыть дистиллированной водой.After the regeneration process, columns 3 should be washed with distilled water.

Дополнительный выход в колонке позволяет проводить измерения водородного показателя pH-метром в проточном элюате. Это дает возможность более оперативно определять изменение водородного показателя элюата и уменьшить временные затраты на проведение промывки и регенерации ионитов.An additional output in the column allows measurements of the pH by a meter in a flowing eluate. This makes it possible to more quickly determine the change in the hydrogen index of the eluate and reduce the time spent on washing and regeneration of ion exchangers.

Таким образом, предлагаемая установка позволяет сократить время на определение концентрации ионов в водных растворах электролитов, промывку колонок с ионитами, их регенерацию, уменьшить расход регенерирующих растворов и дистиллированной воды при промывке.Thus, the proposed installation allows to reduce the time for determining the concentration of ions in aqueous solutions of electrolytes, washing the columns with ion exchangers, their regeneration, to reduce the consumption of regenerating solutions and distilled water during washing.

Claims (1)

Установка ионообменная для экспресс-анализа концентрации ионов в водных растворах электролитов, содержащая лабораторный штатив с закрепленной на нем панелью, на которой укреплены ионообменные колонки, отличающаяся тем, что ионообменные колонки в нижней конусообразной части выполнены с дополнительным выходом для ввода электрода pH-метра.

An ion-exchange apparatus for express analysis of the concentration of ions in aqueous solutions of electrolytes, containing a laboratory stand with a panel fixed on it, on which ion-exchange columns are mounted, characterized in that the ion-exchange columns in the lower cone-shaped part are made with an additional output for introducing a pH meter electrode.

Images