PDF Печать E-mail

DOI: https://doi.org/10.15407/techned2020.01.078

УДК 621.3.08

АНАЛИЗ ИМПЕДАНСНОЙ МОДЕЛИ ДВУХЭЛЕКТРОДНОЙ КОНТАКТНОЙ КОНДУКТОМЕТРИЧЕСКОЙ ЯЧЕЙКИ

Журнал Технічна електродинаміка
Издатель Институт электродинамики Национальной академии наук Украины
ISSN 1607-7970 (print), 2218-1903 (online)
Выпуск № 1, 2020 (январь/февраль)
Cтраницы 78 – 86

 

Авторы
А.А. Михаль*, докт.техн.наук, Д.В. Мелещук,** канд.техн.наук
Інститут електродинаміки НАН України,
пр. Перемоги, 56, Київ, 03057, Україна,
e-mail: Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript , Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript
* ORCID ID : https://orcid.org/0000-0001-7816-8880
** ORCID ID : https://orcid.org/0000-0003-2591-1583

Представлены результаты исследования электрической модели двухэлектродной кондуктометрической ячейки при измерении на переменном токе. Предложенная модель основана на последовательном соединении двух импедансов, которые описывают приэлектродные процессы и процессы в объеме исследуемого раствора. Она позволяет отдельно оценивать информативные и неинформативные параметры эквивалентных схем замещения. Приведены результаты теоретического исследования частотных свойств приэлектродного и объемного импедансов. На их основе предложены упрощения эквивалентной схемы замещения импеданса ячейки для частотных поддиапазонов измерений. Приведены результаты исследования составляющих импеданса ячейки. Определен ряд параметров, которые позволяют экспериментально оценить правомерность упрощений и адекватность рассмотренной электрической модели ячейки. Библ. 30, рис. 5.

Ключевые слова: кондуктометрия, ячейка, электрическая модель, импеданс, электролитическая проводимость.

 

Поступила                               16.05.2019
Окончательный вариант     14.11.2019
Подписано в печать             16.01.2020



УДК 621.3.08

АНАЛІЗ ІМПЕДАНСНОЇ МОДЕЛІ ДВОЕЛЕКТРОДНОЇ КОНТАКТНОЇ КОНДУКТОМЕТРИЧНОЇ КОМІРКИ

Журнал Технічна електродинаміка
Видавник Інститут електродинаміки Національної академії наук України
ISSN 1607-7970 (print), 2218-1903 (online)
Випуск № 1, 2020 (січень/лютий)
Cторінки 73 – 86

 

Автори
О.О. Міхаль, докт.техн.наук, Д.В. Мелещук, канд.техн.наук
Институт электродинамики НАН Украины,
пр. Победы, 56, Киев, 03057, Украина,
e-mail: Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript , Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript

Наведено результати досліджень електричної моделі двоелектродної кондуктометричної комірки у разі вимірювання на змінному струмі. Запропонована модель базується на послідовному з’єднанні двох імпедансів, що описують приелектродні процеси та процеси в об’ємі досліджуваного розчину. Вона дає можливість окремо оцінювати інформативні та неінформативні параметри еквівалентних заступних схем. Наведено результати теоретичного дослідження частотних властивостей приелектродного та об’ємного імпедансів. На їхній основі запропоновано спрощення еквівалентної заступної схеми імпедансу комірки для частотних піддіапазонів вимірювань. Наведено результати досліджень складових імпедансу комірки. Визначено ряд параметрів, що дають змогу експериментально оцінити правомірність спрощень та адекватність розглянутої електричної моделі комірки. Бібл. 30, рис. 5.

Ключові слова: кондуктометрія, комірка, електрична модель, імпеданс, електролітична провідність.

 

Надійшла                          16.05.2019
Остаточний варіант        14.11.2019
Підписано до друку        16.01.2020



Работа выполнена по бюджетной теме “Розвиток наукових основ підвищення точності кондуктометричних вимірювань з еталонними двоелектродними комірками”, шифр темы “ДИПОЛЬ-2”, регистрационный номер 0119U001281.

 

Література

1. Грилихес М.С., Филановский Б.К. Контактная кондуктометрия. Л.: Химия, 1980. 176 с.
2. Лопатин Б.А. Теоретические основы электрохимических методов анализа. М.: Высш. школа, 1975. 295 с.
3. Графов Б.М., Укше Е.А. Электрохимические цепи переменного тока. М.: Наука, 1973. 128 с.
4. Андреев В.С. Кондуктометрические методы и приборы в биологии и медицине. M.: Медицина, 1973. 335 с.
5. Bard A.J., Faulkner L.R. Electrochemical Methods: Fundamentals and Applications. Wiley, 2000. 864 p.
6. Bottauscio O., Capra P., Durbiano F., Manzin A. Modeling of Cells for Electrolytic Conductivity Measurements. IEEE Transactions on magnetics. 2006. Vol. 42. No 4. Pp. 1423–1426. DOI: https://doi.org/10.1109/TMAG.2006.871443
7. Thirstrup С., Snedden A., Deleebeeck L. Addressing the challenges of traceable electrolytic conductivity measurements in water. Measurement Science and Technology. 2017. Vol. 28. No 12. 9 p. DOI: https://doi.org/10.1088/1361-6501/aa875d
8. Дзядевич С.В., Солдаткін О.П. Наукові та технологічні засади створення мініатюрних електрохімічних біосенсорів. К.: Наукова думка, 2006. 255 с.
9. Кнеллер В.Ю., Боровских Л.П. Определение параметров многоэлементных двухполюсников. М.: Энергоатомиздат, 1986. 144 с.
10. Seitz S., Manzin A., Jensen H.D., Jakobsen P.T., Spitzer P. Traceability of electrolytic conductivity measurements to the International System of Units in the sub mSm-1 region and review of models of electrolytic conductivity cells. Electrochimica Acta. 2010. Vol. 55. No 22. Pp. 6323-6331. DOI: https://doi.org/10.1016/j.electacta.2010.06.008
11. Manzin A., Bottauscio O., Ansalone D.P. Application of the thin-shell formulation to the numerical modeling of Stern layer in biomolecular electrostatics. Journal of Computational Chemistry. 2011. Vol. 32. No 14. Pp. 3105–3113. DOI: https://doi.org/10.1002/jcc.21896
12. Barbero G., Becchi M., Freire F.C.M. Contribution of the electrode-electrolyte interface to the impedance of an electrolytic cell. Journal of Applied Physics. 2008. No 104. Pp. 114111 - 114111-7. DOI: https://doi.org/10.1063/1.3033392
13. Hubálek J. Iterative Precise Conductivity Measurement with IDEs. Sensors. 2015. Vol. 15 No 5. Pp. 12080-12091. DOI: https://doi.org/10.3390/s150512080
14. Brug G.J., van den Eeden A.L.G., Sluyters-Rehbach M., Sluyters J.H. The analysis of electrode impedances complicated by the presence of a constant phase element. Journal of Electroanalytical Chemistry and Interfacial Electrochemistry. 1984. Vol. 176. No 1-2. Pp. 275-295. DOI: https://doi.org/10.1016/S0022-0728(84)80324-1
15. Seitz S., Spitzer P., Jensen H.D., Orru E., Durbiano F. Electrolytic conductivity as a quality indicator for bioethanol. Acta Imeko. 2014. Vol. 3. No 3. Pp. 38–42. DOI: https://doi.org/10.21014/acta_imeko.v3i3.125
16. Rodríguez-Lòpez A., Reyes-Del Valle A., Juárez-Garcia J.M., Monroy-Mendoza M., Avila-Salas M.J., Ortíz-Aparicio J.L., Antaño-Lòpez R. Electrochemical characterization of a primary electrolytic conductivity cell at CENAM. Accreditation and Quality Assurance. 2013. Vol. 18. No 5. Pp. 383–389. DOI: https://doi.org/10.1007/s00769-013-1001-z
17. Робинсон C., Стокс С. Растворы электролитов. М.: Издательство иностранной литературы, 1959. 647 с.
18. Czichos H., Saito T., Smith L. Springer Handbook of Metrology & Testing. London: Springer, 2011. 1500 p. DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-642-16641-9
19. Mariassy M., Pratt K.W., Spitzer P. Major applications of electrochemical techniques at national metrology institutes. Metrologia. 2009. No 46. Pp. 199–213. DOI: https://doi.org/10.1088/0026-1394/46/3/007
20. Первухин Б.С., Кривобоков Д.Е., Суворова Н.В. Определение параметров контактных кондуктометрических ячеек. Ползуновский альманах. 2014. № 1. С. 63–65.
21. Langereis G.R. An integrated sensor system for monitoring washing processes. Enschede: Universiteit Twente, 1999. 239 p.
22. Xiaoping S., Spitzer P., Sudmeier U. Novel method for bulk resistance evaluation in conductivity measurement for high-purity water. Accreditation and Quality Assurance. 2007. Vol. 12. No 7. Pp. 351–355. DOI: https://doi.org/10.1007/s00769-007-0258-5
23. Wang J. Analytical electrochemistry. New York: Wiley-VCH, 2001. 222 p.
24. Шелудко А.Д. Коллоидная химия. М.: Мир, 1984. 320 с.
25. Brinkmann F., Ebbe Dam N., Deák E., Durbiano F., Ferrara E., Fükö J., Jensen H.D., Máriássy M., Shreiner R.H., Spitzer P., Sudmeier U., Surdu M., Vyskocil L. General paper: Primary methods for the measurement of electrolytic conductivity. Accred Qual Assur. 2003. No 8. Pp. 346 – 353. DOI: https://doi.org/10.1007/s00769-003-0645-5
26. Moron Z., Pomiary przewodnosci elektrycznej cieczy przy malych czestotliwosciach. Politechnika Wroclawska, 2003. 163 p.
27. Mikhal A.A., Glukhenkyi A.I., Warsza Z.L. Factors of AC Field Inhomogeneity in Impedance Measurement of Cylindrical Conductors. Recent Advances in Systems, Control and Information Technology, Advances in Intelligent Systems and Computing 543. Springer, 2017. Pp. 535-545. DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-319-48923-0_57
28. Глухенький А.И., Михаль А.А. Расчетная оценка составляющих импеданса цилиндрического проводника при их измерении на переменном токе. Технічна електродинаміка. 2010. № 1. С. 15–22.
29. Иоссель Ю.Я., Кочанов Э.С., Струнский М.Г. Расчет электрической емкости. Л.: Энергоиздат, 1981. 288 с.
30. Михаль А.А., Мелещук Д.В., Гребеньков И.Н. Экспериментальные исследования импеданса кондукто-метрического интерфейса Pt/H2O и Pt/KCl на частотах 10кГц–1МГц. Технічна електродинаміка. 2016. № 6. С. 76–82. DOI: https://doi.org/10.15407/techned2016.06.076

 

PDF

 

Ліцензія Creative Commons
Цей твір ліцензовано на умовах Ліцензії Creative Commons Із Зазначенням Авторства — Некомерційна — Без Похідних 4.0 Міжнародна