自动滴定器的制造方法_3

文档序号:9382908阅读:来源:国知局
被添加到样本中的滴定剂的量。再次地,可以使用以上所描述的相同的化学成分。因此,以进入到流动溶液中的滴定剂304的适当流量,滴定应达到导致颜色变化的终点。然而,为了到达产生精确结果的有意义的终点,必须使用导致看到颜色变化的最低流量。这是因为如果滴定剂304的流量太大(即,在获得颜色变化或其它显著终点的最小值以上),则终点的特性仍可以观察到。例如,以上述批处理模式添加太多的硫代硫酸钠还将导致透明的样本,即使使用过量的滴定剂,因为可以以较少的剂量获得相同的终点。
[0033]这样,在本发明的一些实施方式中,滴定剂304的流量开始是低的,低于导致颜色变化的流量。然后,流量增高,直至观察到终点,例如通过上述光学布置318。如果批处理模式的情况,颜色变化必须持续一段时间而不恢复,认为是真正的终点。这样,第二光学布置可以放置在进一步下游,例如20-30秒,以确保颜色变化继续。为了创建时间上的这种延迟而不利用过多的空间,可以使用溶液流动过其的盘管。此测量可以快速地进行,可能在不到I分钟至2分钟内完成。
[0034]也类似于上述批处理模式,该工艺通常获得在样本中存在的氧化剂的浓度。然而,如果急冷样本,则过氧化物的反应将被抑制,从而允许测定样本中的过酸的浓度。这样,可以在连续工艺中使用急冷样本,以抑制过氧化物的反应并计算过酸浓度。在一些布置中,为了不是滴定的目的已经急冷样本,过氧化物的反应可以被抑制,而不需要进一步的急冷。在其它实施方式中,其它急冷工具可以用于系统中,以特意冷却样本。
[0035]—旦滴定急冷样本以测定过酸浓度,催化剂(例如上述钼酸铵)和强酸(例如硫酸)就可以取代与试剂组合的弱酸。如之前所描述那样,该成分混合入样本中将导致过氧化物反应不再被抑制,允许过酸和过氧化物的反应。值得注意的是,在连续模式中,随着时间的推进,新样本持续地被引入系统中。结果,尽管可能已经使用急冷样本来测定过酸浓度,但是包括催化剂和强酸的随后滴定将涉及来自过氧化物和过酸两者的反应,因为在新样本中,过酸没有经历反应。这与批处理模式相反,其中在测定过酸含量后,仅仅过氧化物被留下来反应。
[0036]这样,当滴定样本以及包括催化剂和强酸的试剂的溶液时,待计算的氧化剂的量包括过酸和过氧化物两者一起。因此,总氧化剂浓度和过酸浓度(之前通过抑制过氧化物的反应来计算)之间的差将生成样本的过氧化物浓度。在一些实施方式中,两种反应(与弱酸和与强酸和催化剂)可以连续地和以任何排列进行,因为新样本由系统连续使用。在其他实施方式中,反应可以平行进行,其中样本被分为两条线路并被滴定。在其中一个中过氧化物反应被抑制以及在其中一个中不被抑制。然后,可以进行过酸和总氧化剂浓度的同步测量,减法步骤将另外得到过氧化物浓度。应该注意的是,当冷却样本可以有利地抑制在上述实施方式中的过氧化物反应时,温度的变化可能对于可替代化学成分和滴定以及例如在连续流程中所使用的组分的粘度和流量具有替代的效果。
[0037]在这些实施方式的任一中,该工艺可以使用与自动批处理模式工艺相同或类似的反馈机构,通过控制器(例如PLC)自动化。图4a-4c显示本发明的自动连续流动实施方式的工艺流程图。图4a是使用本发明的自动连续流动实施方式来用于计算样本的过酸浓度的工艺流程图,其例如由PLC执行。首先,溶液流动450穿过系统,并被急冷452以抑制过氧化物的反应。接下来,PLC命令栗将试剂添加454a到样本中,同时例如使用光学布置来监视颜色。如果溶液没有变黑456,则PLC要求提高458试剂流量。一旦溶液是黑色的,PLC就发出命令,以通过使滴定剂流动到样本/试剂溶液中来滴定460溶液,同时再次监测颜色。如果溶液没有变清澈462,则PLC要求提高464滴定剂流量。一旦溶液变成清澈,PLC就确定466生成清澈溶液的最小滴定剂流量。使用该流量,PLC计算468样本的过酸浓度。
[0038]图4b是使用本发明的自动连续流动实施方式来用于计算样本的总氧化剂浓度的工艺流程图。该工艺非常类似于图4a中所描述的那样。图4b的工艺省略急冷452样本以抑制过氧化物的反应的步骤,修改添加454a试剂的步骤,这次添加454b包括强酸和催化剂的试剂以促进过氧化物的反应。该工艺的剩下部分类似地进行直至结束,在该结束点处,PLC计算468b样本中的总氧化剂的浓度。
[0039]图4c是使用本发明的自动连续流动实施方式来用于计算样本的过氧化物浓度的工艺流程图。该流程简单地涉及回忆470来自图4a的经计算的过酸浓度、回忆472图4b的经计算的氧化剂的浓度、并从第二次的减去第一次的以计算474样本的总过氧化物浓度。这样,在图4a-4c的流程后,可以测定样本的过氧化物和过酸的浓度。应该注意的是,为了执行图4c中所描述的工艺,图4a和4b的工艺必须首先执行。然而,如之前所讨论的那样,由于连续模式实施方式的连续流动的性质,它们可以以任何顺序或甚至同时执行。
[0040]通常地,使用连续模式的分析可以比使用批处理模式的更快速完成。此外,其允许快速和方便地进行“双检查”型计算。这是因为,一旦滴定剂流量从滴定的终点以下到终点以上,溶液就变清澈,浓度就被计算,滴定剂流量就可以返回通过终点,在所述终点处,流动的溶液应变回成暗色。这样,浓度的第二次计算可以在第一次后快速地进行,使第二次测量能够保证准确或能够监视浓度的快速变化。也注意到,如果一旦添加滴定剂溶液即时变成清澈,则可以减少滴定剂流量以确定滴定的终点。可替代地,代替滴定剂的流量变化或除了该滴定剂的流量变化外,样本的流量可以改变,以确定终点。
[0041 ] 在连续方法中的一个可能的困难是滴定剂流量可以改变对于获得期望终点不合适的数量。例如,如果样本具有高浓度的过酸和/或过氧化物,且滴定剂的流量以非常缓慢的速度增加,则其可以要求大量的速度增加,以到达终点,浪费时间和化学品,因为它们流动通过系统而什么都没发生。相反地,如果样本具有非常低浓度的过酸和过氧化物,但滴定剂的流量改变非常快速,则其可能非常难于获得准确的终点。
[0042]本发明的特定实施方式所使用的对于该问题的一个解决方法是以随时间非线性的量提高滴定剂的流量。流量的指数式增长例如通过使流量发生小的变化来开始,同时所涉及的浓度是小的。随着时间的过去,因为浓度变得更大(因为流量继续增加),流量的小变化相比较于目前的浓度变得不必要的精确,以及流量可能提升较大的量。在此实施方式中,在该工艺的早期,低浓度的过氧化物和过酸可能通过浓度的小变化而准确地解决,同时高浓度的过酸和/或过氧化物可以在较短的时间内滴定,因为滴定剂的添加速度随着时间更快速地增加。
[0043]在本发明的可替代实施方式中,滴定剂的多个注射点可以包括在系统中,以确定反应的终点。图5是包含多个滴定剂注射点的本发明的可替代实施方式的示意图。在该实施方式中,样本516流动并可能在混合器510中与试剂506混合。滴定剂504在溶液的流动路径中的多个滴定剂注射点512a…512η处添加,光学传感器522a…522η布置在每个注射点512的附近和下游。在每次随后的添加后,滴定剂在溶液中的量就增加,溶液由光学传感器522所监测。因此,在特定数量的注射点后,可以获得到达终点的足够数量的滴定剂,并将由设置在导致到达终点的注射点512后的光学传感器522所感测。在终点处可以测定滴定剂的组合流量,计算所期望的样本浓度。
[0044]在进一步类似的可替代实施方式中,多个滴定剂注射点可以沿着管线设置,其中包含样本和试剂的溶液在管线中流动。根据上述示例性的化学成分,该溶液的颜色可以是暗的。在一些实施方式中,每个注射点512均可以与用于测量参数(例如发射自在样本流通过的管线的另一侧上的光源520的光的颜色或强度)的光学传感器522关联。每个光学传感器522均位于与其关联的注射点512的下游。此布置可能具有单个或多个向传感器提供光的光源520。
[0045]在该实施方式中,随着样本流动通过管线,滴定剂在每个注射点512处添加,滴定剂的流量在点之间变化。这样,类似于前述的实施方式,足够高的滴定剂流量导致样本完全地滴定并改变颜色。如果在任何特定注射点512处,滴定剂以足够高的流量注射,则立刻在注射点512处或在注射点512后,溶液将发生与该滴定有关的颜色变化。
[0046]该系统可以配置为使得包括光源520和多个光学传感器522a…522η的光学系统可以检测与该滴定关联的颜色变化。这样,如果颜色的变化发生在特定注射点512处,则与该点关联的光学传感器522可以感测滴定的终点的发生,并指示在该特定注射点512处的滴定剂流量至少足够滴定该样本。如果以具有
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