195696. lajstromszámú szabadalom • Készülék ioncserélő műgyanták belső diffúziós tulajdonságainak vizsgálatára
195696 2 1 2. ábra az 1. ábra szerinti készülék működését szemléltető idődiagram. Amint az 1. ábrán látható, a főzőpohárban levő 1 oldatban levő ioncserélő gyanta pH-ját egy 2 elektród méri, cs a 3 vezetéken keresztül egy 4 erősítő bemenetére csatlakozik. A 4 erősítő 7 és 8 beállítószerveivcl elvégezhető a különböző 2 elektródok, amelyek más-más nyugalmi potenciállal és hőmérsékleti együtthatóval rendelkeznek, illesztése a 4 erősítőhöz. Az erősítő két kimenete közül az 5 kimenet írószerkezet vezérlésére is alkalmas, míg a 6 kimenet a 9 pH-mérő műszerre és a 10 komparátorra van kötve. A komparátor kapcsolási szintje all beállítószerv segítségével, célszerűen 6 és 8 pH között állítható be. A 10 komparátor két kimeneté közül az invertált 12 kimenet vagy a nem invertált 13 kimenet 14 üzemkódkapcsolón keresztül a 15 időmérőre és a 19 keverőmotorra van csatlakoztatva. A keverőmotor tengelyére szerelt S déli pólussal és N északi pólussal rendelkező mágnes felett főzőpohárban ugyanolyan S déli pólussal és N északi pólussal rendelkező állandó mágnes van elhelyezve. A 15 időmérő egy időalapot előállító, 17 és 18 nyomógombokkal működtetett nullázó és a mérési eredmények tartását szolgáló áramkörrel, valamint az egész és a tizedmásodpercek megjelenítésére alkalmas 3+1 digites 16 kijelző egységgel rendelkező digitális óra. A 16 kijelző kijelzési tartománya ennek megfelelően 000.0 — 999.9 másodperc. A 15 időmérő rendelkezik továbbá egy soros és/vagy párhuzamos 21 adatkimcnettel, amely számítógép vagy valamilyen adatrögzítő csatlakoztatását teszi lehetővé a mérési eredmények további feldolgozása céljából. A készülék tápellátását egy 20 tápegység végzi, amelynek a megfelelő kimenetei az egyes egységekhez csatlakoznak. A 20 tápegység +5 V és ± 12 V-os szimmetrikus stabilizált feszültség előállítására szolgál. A tápegységbe épített hálózati transzformátor primer oldali körében a rajzon nem ábrázolt zavarszűrő rendszer van. A találmány szerinti készülék a következőképpen működik: feszültség alá helyezés után a 15 időmérő 16 kijelzőjén megjelenik valamilyen érték 000.0 és 999.9 között, ami a 18 nyomógomb segítségével törölhető. A 16 kijelző alaphelyzetbc állítása után a 14 üzemmódkapcsolóval beállítjuk az ioncserélő gyanta típusának megfelelő üzemmódot. Ha az üvegelektród nyugalmi potenciáljának és hőmérsékleti együtthatójának kiegyenlítését még nem végeztük el, vagy a 2 elektródot a mérés előtt kicseréltük, akkor a 7 beállítószerv segítségével elvégezhetjük az új 2 elektród nyugalmi potenciáljának illesztését a 4 erősítőhöz. Ezt a beállítást durva és linóm beállítással végezhetjük el gyorsan és pontosan. A készülék illesztése az üvegelektródhoz széles határok között lehetséges, lehetőséget adva mindenfajta kombinált elektród használatára. Mivel a 2 elektród által leadott analóg elektromos jel nem csak a pH függvénye, hanem függ a hőmérséklettől is, ezt a hőmérsékletfüggést is ki kell egyenlíteni az erősítőn, ami iá> 8 beállító szervvel lehetséges. A 8 beállítószerv egy a készülék előlapjára kivezetett potenciométer Celsius fokban kalibrált skálával. Az erősítő mindkét kimenetén a bemenő jellel arányos, max. ±5 V nagyságú feszültségszint jelenik meg. Amennyiben az ioncserélő reakcióját írószerkezettel kívánjuk rögzíteni, úgy a 4 erősítőnek erre a célra kialakított 5 kimenetét rá kell kötni egy alkalmas irószerkezetre. Az erősítő 6 kimenetén megjelenő azonos szintű analóg elektromos jel a 9 pH-mérőrc, illetve a 10 komparátor bemenetére kerül. A komparátor kapcsolási szintjét all beállítószerv segítségével állíthatjuk be 6 és 8 pH között. A kapcsolási szint beállítását a hetes pH értékre pontosan kell elvégezni, mivel ennek pontosságától függ majd a mérési eredmény pontossága is. A komparátor kimenetein a bemenetén levő pH értékkel arányos jeltől függően logikai 0 vagy 1 jelenik meg, ami az időmérő és a keverőmotor vezérlését végzi. A 10 komparátor kimenetein megjelenő digitális logikai jel TTL szintű, tehát vagy 0 V-hoz vagy + 5 V-hoz közeli értéket vehet fel. Az egyik logikai állapot a 7-nél kisebb pH értékeknek felel meg és az időmérő és a keverőmotor indítását eredményezi, míg a másik logikai állapot a 7-nél nagyobb pH-értékeknek felel meg és az időmérő valamint a keverőmotor leállítását eredményezi. Ha a 10 komparátornak csak egy kimenete lenne, akkor a kimenet polaritásától függően csak anioncserélő vagy csak kationcserélő műgyanták vizsgálatát végezhetnénk a készülékkel. A 10 komparátor invertált 12 kimenete és nem invertált 13 kimenete viszont lehetővé teszi mind a két fajta ioncserélő műgyanta vizsgálatát ugyanazon a készüléken. A vizsgált ioncserélőnek megfelelő kimenetet a 14 üzemmódkapcsolóval választjuk ki még a mérés.megkezdése előtt. A készülék üzembe helyezése és beállítása után a mérést a következőképpen végezzük. A megadott recept szerint előkészítjük az ioncserélő gyantát, a főzőpohárba helyezzük és ionmentes vizet öntünk rá. A főzőpohárba nyúló üvegelektród jele már ilyenkor észrevehető változást okoz a 9 pH-mérőn. A pH-mérőt figyelve, megvárjuk amíg beáll a gyengén savas vagy lúgos egyensúlyi állapot. Ezután az ioncserélő típusának megfelelő reagenst (savat vagy lúgot) öntünk az oldathoz, aminek hatására a pH érték hirtelen megváltozik. A készülékben a pH-változás okozta elektródpotenciál ugrás-szolgáltatja a 10 komparátor kimenetén a 15 időmérő és a 10 keverőmotor számára az indítójelet. Az időmérést és a keverést a készülék a hetes pH érték elérésekor állítja le. A főzőpohár elvételekor újabb elektródpotenciál ugrás keletkezik, ami újra elindíthatja az időmérést. Ennek megakadályozására az időmérő a mérési eredmények tartását szolgáló áramkörrel is rendelkezik, amit a 17 nyomógomb megnyomásával működtetünk, miután a mérési eredmény a következő törlésig változatlan marad és bármikor újra leolvasható. Az időmérő ilyenkor mintegy le van választva a komparátorról, nem reagál annak a vezérlő jelére, a pH változás és ezzel az üvegelektród potenciálváltozása ezalatt hatástalan. A következő mérést az időmérő kijelzőjének t örlésével kezdjük, amit a 18 nyomógomb megnyomásával végezhetünk el. A 16 kijelzőn megjelenő érték a 15- időmérő leállásakor megjelenik a 21 adatkimeneten is, lehetővé téve ezáltal a mérési eredmények további számítógépes feldolgozását és kiértékelését. A találmány szerinti készülék előnyösen alkalmazható ioncserélő műgyanták felezési idejének laboratóriumi meghatározásához a hagyományos módszernél nagyobb pontossággal. A készülék által automatizált időmérés gyakorlatlan személyek által is ugyanolyan gyorsan és pontosan elvégezhető, mivel a mérési eredmények a mérést végző személytől függetlenek és jól reprodukálhatók. További előnye a készüléknek, hogy szükségtelenné teszi nagyobb méréssorozatok elvégzését a kívánt pontosság eléréséhez, ezáltal lerövidítve az ioncserélő gyanták vizsgálatához szükséges időt. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
