RU2705931C1 - Method of collecting and processing data during titration and a device that implements it - Google Patents
Method of collecting and processing data during titration and a device that implements it Download PDFInfo
- Publication number
- RU2705931C1 RU2705931C1 RU2019113565A RU2019113565A RU2705931C1 RU 2705931 C1 RU2705931 C1 RU 2705931C1 RU 2019113565 A RU2019113565 A RU 2019113565A RU 2019113565 A RU2019113565 A RU 2019113565A RU 2705931 C1 RU2705931 C1 RU 2705931C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- processing
- data
- titration
- collecting
- titration process
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N31/00—Investigating or analysing non-biological materials by the use of the chemical methods specified in the subgroup; Apparatus specially adapted for such methods
- G01N31/16—Investigating or analysing non-biological materials by the use of the chemical methods specified in the subgroup; Apparatus specially adapted for such methods using titration
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Automatic Analysis And Handling Materials Therefor (AREA)
Abstract
Description
Настоящая группа изобретений относится к физико-химическому анализу, преимущественно к приборам для объемного титрования, и может быть использована при оперативном контроле технологических процессов.This group of inventions relates to physico-chemical analysis, mainly to devices for volumetric titration, and can be used in the operational control of technological processes.
Титрование (титриметрический анализ) - это один из самых распространенных методов в аналитический химии, который заключается в том, что жидкость (титрант) дозируется к исследуемому раствору определенными порциями (V, мл). Одновременно с этим в растворе с помощью датчика, подключенного к регистрирующему устройству (рН-метру, иономеру или спектрофотометру), измеряется рН/рХ, электрохимический потенциал (Е, мВ) или оптическая плотность (D) раствора. Строится зависимость Е (V) или D(V), производится обработка полученной кривой (после окончания или в процессе титрования) и определяются точки перегиба. По значениям объема в этих точках производятся вычисления искомых концентраций определяемых веществ.Titration (titrimetric analysis) is one of the most common methods in analytical chemistry, which consists in the fact that a liquid (titrant) is dosed to the test solution in certain portions (V, ml). At the same time, in solution using a sensor connected to a recording device (pH meter, ionomer or spectrophotometer), the pH / pX, electrochemical potential (E, mV) or optical density (D) of the solution is measured. The dependence E (V) or D (V) is built, the obtained curve is processed (after the end or in the titration process) and the inflection points are determined. The volume values at these points are used to calculate the desired concentrations of the substances to be determined.
Известны автоматические и ручные титраторы.Automatic and manual titrators are known.
В автоматических титраторах весь процесс (дозирование с помощью калиброванных автоматических бюреток, регистрация данных, запись и обработка кривой титрования) осуществляется в полностью автоматическом режиме [Меттлер Толедо (Швейцария). Каталог продукции. Электронный ресурс. Режим доступа к ресурсу: https://www.mt.com/ru/ru/home/products/Laboratory_Analitics_Brjwse/Produc t_Family_Browse_titrators_main.html - свободный; Metrohm (Швейцария). Каталог продукции. Электронный ресурс. Режим доступа к ресурсу: http://www.metrohm.ru/Products/Titration/index.html?yclid=809281578786912 952 - свободный]. Основным недостатком автоматических титраторов является высокая себестоимость и ограничения по использованию электронных бюреток (на каждый титрант необходима своя бюретка).In automatic titrators, the entire process (dosing using calibrated automatic burettes, data recording, recording and processing of the titration curve) is carried out in a fully automatic mode [Mettler Toledo (Switzerland). Product Catalog. Electronic resource. Resource access mode: https://www.mt.com/en/ru/home/products/Laboratory_Analitics_Brjwse/Produc t_Family_Browse_titrators_main.html - free; Metrohm (Switzerland). Product Catalog. Electronic resource. Resource access mode: http://www.metrohm.ru/Products/Titration/index.html?yclid=809281578786912 952 - free]. The main disadvantage of automatic titrators is the high cost and restrictions on the use of electronic burettes (each titrant needs its own burette).
Ручной вариант исполнения титратора обладает преимуществами, заключающимися в низкой себестоимости и отсутствию ограничений по количеству используемых титрантов, поскольку стеклянные бюретки значительно дешевле электронных бюреток автоматических титраторов. Ручной титратор предполагает использование стеклянной калиброванной бюретки и регистрирующего устройства, например, иономера. Производится сбор данных и затем по ним строятся и обсчитываются графики кривых титрования. При этом сбор данных при ручном варианте осуществляется только вручную, т.е. показания считываются в определенный момент с дисплея регистрирующего устройства и записываются вручную. В случае возможности подключения регистрирующего устройства к персональному компьютеру (ПК) показания с прибора в определенный момент передаются на ПК, на котором установлено соответствующее программное обеспечение.Manual version of the titrator has the advantages of low cost and no restrictions on the number of titers used, since glass burettes are much cheaper than electronic burettes of automatic titrators. Manual titrator involves the use of a calibrated glass burette and a recording device, for example, an ionomer. Data is collected and then graphs of titration curves are built and calculated on them. In this case, data collection in the manual version is carried out only manually, i.e. readings are read at a certain point from the display of the recording device and recorded manually. If it is possible to connect the recording device to a personal computer (PC), the readings from the device at some point are transmitted to the PC on which the corresponding software is installed.
Известно устройство сбора и обработки данных в процессе титрования [НПП «СЕМИКО». Программа для проведения ионометрического и потенциометрического титрования. Электронный ресурс. Режим доступа к ресурсу: http://multitest.semico.ru/titr.htm -свободный], включающее электрод, регистрирующее устройство на базе рН-метра или иономера серии МУЛЬТИТЕСТ ИПЛ производства НПП «Семико», персональный компьютер на базе Windows или Linux, кабель для связи ПК и регистрирующего устройства. При этом данное устройство позволяет вручную вводить значения объема титранта, обрабатывать данные, полученные от регистрирующего устройства, строить и обрабатывать кривую титрования, а также отображать результаты измерений и расчетов в виде значений объемов титранта в точке эквивалентности.A device for collecting and processing data in the titration process [NPP "SEMIKO". Program for ionometric and potentiometric titration. Electronic resource. Access mode to the resource: http://multitest.semico.ru/titr.htm -free], including an electrode, a recording device based on a pH meter or ionomer of the MULTITEST IPL series manufactured by NPP Semiko, a personal computer based on Windows or Linux cable for communication between PC and recording device. Moreover, this device allows you to manually enter the values of the titrant volume, process the data received from the recording device, build and process the titration curve, and also display the results of measurements and calculations in the form of titrant volumes at the equivalence point.
К недостаткам известного устройства можно отнести:The disadvantages of the known device include:
узкий диапазон вариантов возможных к подключению регистрирующих устройств;a narrow range of options for connecting recording devices;
- низкая безопасность из-за того, что подключение регистрирующего устройства к ПК производится с помощью кабеля (интерфейс RS232), а расположение ПК рядом с сосудами с химическими реактивами и штативом с бюреткой небезопасно и загромождает рабочее пространство;- low security due to the fact that the registration device is connected to the PC using a cable (RS232 interface), and the location of the PC near the vessels with chemicals and a tripod with a burette is unsafe and clutters the workspace;
- при необходимости получить данные с другого регистрирующего устройства необходимо подключение другого ПК или переподключение кабелей и перенос того же самого ПК;- if you need to get data from another recording device, you need to connect another PC or reconnect the cables and transfer the same PC;
- ввод объема каждой порции титранта выполняется с клавиатуры, что усложняет процесс и растягивает его во времени.- entering the volume of each portion of the titrant is performed from the keyboard, which complicates the process and stretches it in time.
Задачей настоящей группы изобретений является разработка динамичного способа сбора и обработки данных в процессе титрования и недорогостоящего малогабаритного устройства для его реализации, которые покрывают основные потребности пользователей/лабораторий, выполняющих анализы титриметрическим методом. Техническим результатом заявляемой группы изобретений является сокращение времени на процесс титрования при одновременном повышении безопасности.The objective of this group of inventions is to develop a dynamic method for collecting and processing data during the titration process and an inexpensive small-sized device for its implementation, which cover the basic needs of users / laboratories performing titrimetric analyzes. The technical result of the claimed group of inventions is to reduce the time for the titration process while improving security.
Поставленная задача в части способа решена за счет того, что способ сбора и обработки данных в процессе титрования включает сопряжение регистрирующего устройства, выполненного с возможностью измерения физико-химических свойств исследуемого раствора, и устройства сбора и обработки данных, голосовой ввод данных зрительного измерения объема при добавлении каждой порции титранта к раствору для исследования после запуска процесса титрования, снятие текущих показаний регистрирующего устройства, обработку данных объема, полученных голосовым вводом, и данных параметров физико-химического состояния раствора, полученных от регистрирующего устройства, с последующим построением их графической зависимости друг от друга, анализ построенного графика для определения точек перегиба на кривой титрования и последующее определение по значениям объема в этих точках искомых концентраций определяемых веществ в растворе, обработку полученных данных анализа, составление протокола измерений, его сохранение и его отображение.The task in part of the method is solved due to the fact that the method of collecting and processing data in the titration process includes pairing a recording device configured to measure the physicochemical properties of the test solution, and a data collection and processing device, voice input of visual volume measurement data when adding each portion of the titrant to the study solution after starting the titration process, taking the current readings of the recording device, processing the volume data received by voice input, and data on the parameters of the physicochemical state of the solution obtained from the recording device, followed by constructing their graphical dependence on each other, analyzing the plot to determine the inflection points on the titration curve and then determining the desired concentrations of the substances to be determined from the values of the volume at these points in solution, processing the obtained analysis data, drawing up a measurement protocol, its storage and its display.
Варианты реализации основного технического решения:Implementation options for the main technical solution:
- сопряжение регистрирующего устройства и устройства сбора и обработки данных выполняют с помощью беспроводных технологий, таких как Bluetooth или Wi-Fi;- pairing of the recording device and the data collection and processing device is performed using wireless technologies such as Bluetooth or Wi-Fi;
- перед началом процесса титрования вручную вводят исходные данные;- before the start of the titration process, input data are manually entered;
- перед началом процесса титрования запускают соответствующий шаблон измерений, при этом запуск соответствующего шаблона титрования производят из списка шаблонов, созданных предварительно или в текущем процессе;- before the start of the titration process, the corresponding measurement template is started, and the corresponding titration template is launched from the list of templates created previously or in the current process;
- остановку процесса сбора данных производят автоматически после достижения точки эквивалентности, заданной предварительно в запущенном шаблоне;- the data collection process is stopped automatically after reaching the equivalence point specified previously in the launched template;
- определение точки перегиба на кривой титрования осуществляют с помощью алгоритма сглаживания по методу скользящего среднего, полиномиальной интерполяции и последующей обработки методами численного дифференцирования или методом Грана.- determination of the inflection point on the titration curve is carried out using the algorithm of smoothing by the method of moving average, polynomial interpolation and subsequent processing by numerical differentiation or the Gran method.
Поставленная задача в части устройства решена за счет того, что устройство для сбора и обработки данных в процессе титрования включает блок ручного ввода и коррекции данных, блок сопряжения с внешними устройствами, блок питания, блок памяти, соединенные с блоком обработки и управления, который соединен с голосовым блоком и с блоком отображения информации, при этом блок сопряжения с внешними устройствами выполнен с возможностью подключения к по меньшей мере одному регистрирующему устройству для измерения физико-химических свойств исследуемого раствора, голосовой блок выполнен с возможностью голосового ввода данных, распознавания речи и преобразования звуковых данных в цифровые, а блок обработки и управления выполнен с возможностью управления включением и выключением остальных блоков, построения и обработки кривой титрования, вывода на блок отображения информации результатов измерений и/или вычислений.The problem in part of the device is solved due to the fact that the device for collecting and processing data in the titration process includes a manual data input and correction unit, an interface unit with external devices, a power supply unit, a memory unit connected to a processing and control unit that is connected to a voice unit and an information display unit, while the interface unit with external devices is configured to connect to at least one recording device for measuring physicochemical properties solution, the voice unit is configured to voice input data, speech recognition and converting audio data to digital, and the processing and control unit is configured to control the on and off of the remaining units, construct and process the titration curve, output to the information display unit the measurement results and / or computing.
Варианты реализации основного технического решения:Implementation options for the main technical solution:
- блок сопряжения с внешними устройствами выполнен с возможностью проводного подключения к нему по меньшей мере одного регистрирующего устройства для измерения физико-химических свойств исследуемого раствора;- the unit for interfacing with external devices is made with the possibility of wired connection to it of at least one recording device for measuring the physicochemical properties of the test solution;
- блок сопряжения с внешними устройствами выполнен с возможностью беспроводного подключения к нему по меньшей мере одного регистрирующего устройства для измерения физико-химических свойств исследуемого раствора;- the unit for interfacing with external devices is configured to wirelessly connect to it at least one recording device for measuring the physicochemical properties of the test solution;
- голосовой блок регистрирует звук с помощью микрофона;- the voice unit registers sound using a microphone;
- блок обработки и управления выполнен с возможностью формирования и корректировки по меньшей мере одного шаблона измерения;- the processing and control unit is configured to generate and adjust at least one measurement pattern;
- блок обработки и управления выполнен с возможностью формирования отчета по проведенным измерениям;- the processing and control unit is configured to generate a report on the measurements taken;
- блок обработки и управления выполнен с возможностью передачи сформированного отчета по проведенным измерениям с помощью, например, технологии Wi-Fi, Bluetooth или посредством GSM связи на другие устройства;- the processing and control unit is configured to transmit the generated report on the measurements using, for example, Wi-Fi, Bluetooth, or via GSM communication to other devices;
- все блоки реализованы на базе смартфона или планшета.- all blocks are implemented on the basis of a smartphone or tablet.
Таким образом, благодаря заявленной группе изобретений стало возможным создание полуавтоматического устройства, позволяющего ускорить и обезопасить процесс сбора и обработки данных при проведении процесса титрования при сохранении полностью автоматизированной обработки данных. Голосовой ввод является на сегодняшний день самым быстрым методом ввода данных. Согласно исследованиям, количество символов, введенных с помощью голосового ввода за один и тот же промежуток времени в три-четыре раза превышает количество символов, веденных вручную [см. http://readmultiplex.com/2017/03/27/stanford-university-voice-first-is-3x-faster-than-typing/]. Таким образом, при отсутствии лимита на установления равновесия в процессе титрования, скорость выполнения анализа также увеличивается в 3-4 раза. Использование голосового ввода данных освобождает руки лаборанта и позволяет ему не отвлекаться от процесса дозирования, что особенно важно вблизи объемов, соответствующих точкам эквивалентности.Thus, thanks to the claimed group of inventions, it became possible to create a semi-automatic device that allows to speed up and secure the process of collecting and processing data during the titration process while maintaining fully automated data processing. Voice input is by far the fastest data entry method. According to studies, the number of characters entered using voice input over the same period of time is three to four times the number of characters entered manually [see http://readmultiplex.com/2017/03/27/stanford-university-voice-first-is-3x-faster-than-typing/]. Thus, in the absence of a limit on establishing equilibrium in the titration process, the speed of analysis also increases by 3-4 times. The use of voice data entry frees up the hands of the laboratory assistant and allows him not to be distracted from the dosing process, which is especially important near volumes corresponding to equivalence points.
Одновременно с этим беспроводное подключение регистрирующего устройства дополнительно позволяет существенно упростить заявляемое устройство и уменьшить требуемое рабочее пространство, поскольку нет необходимости использования проводов и их подключения, а также позволяет работать с несколькими регистрирующими устройствами, поскольку отсутствует ограничение на количество сопрягаемых устройств, что увеличивает функциональность и область применения устройства в целом. Возможность реализации устройства на базе смартфона или компактного переносного планшета позволяет сделать устройство компактнее и с возможностью закрепления непосредственно на штативе с бюреткой, что значительно сэкономит рабочее место на столе лаборанта.At the same time, the wireless connection of the recording device additionally significantly simplifies the claimed device and reduces the required workspace, since there is no need to use wires and connect them, and also allows you to work with several recording devices, since there is no limit on the number of paired devices, which increases functionality and area application of the device as a whole. The ability to implement a device based on a smartphone or a compact portable tablet allows you to make the device more compact and can be mounted directly on a tripod with a burette, which will significantly save the workplace on the laboratory assistant’s table.
Сущность заявляемой группы изобретений поясняется с помощью фигур и нижеследующего описания.The essence of the claimed group of inventions is illustrated using the figures and the following description.
На Фиг. 1 представлена блок-схема заявляемого устройства.In FIG. 1 presents a block diagram of the inventive device.
На Фиг. 2 и 3 представлены графические результаты измерений по Примеру 1.In FIG. 2 and 3 are graphical results of measurements according to Example 1.
Устройство для сбора и обработки данных в процессе титрования (Фиг. 1) включает блок 1 ручного ввода и коррекции данных, блок 2 сопряжения с внешними устройствами, блок 3 памяти, блок 4 питания, соединенные с блоком 5 обработки и управления. Блок 5 обработки и управления соединен с голосовым блоком бис блоком 7 отображения информации.A device for collecting and processing data during the titration process (Fig. 1) includes a
Блок 1 ручного ввода и коррекции данных (клавиатура, сенсорный экран и пр.) выполнен с возможностью ручного заполнения предложенных форм данными, например, исходными данными при старте процесса, а также корректировки голосовых значений в процессе титрования.
Под исходными данными понимаются переменные, требующиеся для выполнения окончательных расчетов и составления протоколов, например, массы введенных навесок, единицы измерения, титры растворов, коэффициенты разбавления и др. Однако ввод исходных данных может также осуществляться голосом с помощью голосового блока 6.Initial data refers to the variables required to perform the final calculations and draw up protocols, for example, the mass of the added weights, units of measure, solution titers, dilution factors, etc. However, the input of input data can also be carried out by voice using the
Блок 2 сопряжения с внешними устройствами выполнен с возможностью проводного или беспроводного подключения к по меньшей мере одному регистрирующему устройству (на чертеже не показано) для измерения физико-химических свойств исследуемого раствора. В случае беспроводного сопряжения блок 2 содержит модуль 8 беспроводного подключения на базе таких технологий, как Bluetooth или Wi-Fi. Преимуществами беспроводного сопряжения будет являться освобождение рабочего пространства и повышение безопасности процесса титрования.
Под регистрирующим устройством (на чертеже не показано) понимается первичный преобразователь информационного сигнала, выполненный с возможностью определения отклика титруемого раствора на добавление дозируемого вещества. В качестве регистрирующего устройства (на чертеже не показано) может быть применен рН-метр, иономер, кондуктометр, амперметр, спектрофтометрическая ячейка, полярограф и др.By a recording device (not shown in the drawing) is meant a primary information signal converter configured to determine the response of a titrated solution to the addition of a dosed substance. As a recording device (not shown in the drawing), a pH meter, an ionomer, a conductometer, an ammeter, a spectrometric cell, a polarograph, etc. can be used.
Голосовой блок 6 включает модуль 9 регистрации звука для обеспечения возможности голосового ввода данных, например, микрофон, модуль 10 распознавания речи, сконфигурированный для выделения человеческой речи из общего потока голосовых данных от микрофона, и модуль 11 преобразования голосовых данных в цифровые (оцифровывание), например, с помощью комбинации метода сопоставления шаблонов и метода комбинации функций.The
Блок 5 обработки и управления выполнен с возможностью управления внутренними процессами, первичной обработки поступающих данных от других блоков и обработки результатов анализа, а также обеспечением питания остальных блоков. Блок 5 обработки и управления осуществляет управление остальными блоками с помощью модуля 12 управления; построения и обработки кривой титрования с помощью модуля 13 построения графика E(V) и модуля 14 обработки кривой титрования E(V); вывода на блок 7 отображения информации результатов измерений и/или вычислений с помощью модуля 15 вычислений. Определение концентрации выполняется с использованием формул для вычислений, которые включают символы, соответствующие найденным значениям объемов в точках эквивалентности, а также переменным и постоянным величинам, заданным в шаблонах или при запуске методов [https://studfiles.net/preview/2180060/page:3/; https://studopedia.info/1-57948.html; A.B. Юрьева АНАЛИТИЧЕСКАЯ ХИМИЯ Учебное пособие Омск - 2006 УДК 543 (075) ББК 24.4 я73 Ю 85]:
c1=m1/V1 - концентрация, выраженная в г/лc1 = m1 / V1 - concentration expressed in g / l
c2=m1/M1/V1 - концентрация, выраженная в моль/лc2 = m1 / M1 / V1 - concentration expressed in mol / l
и т.п.etc.
Блок 5 осуществляет определение точки перегиба на кривой титрования, например, с помощью алгоритма сглаживания по методу скользящего среднего, полиномиальной интерполяцией и последующей обработки методами численного дифференцирования или методом Грана.
Блок 5 обработки и управления может быть выполнен с возможностью формирования и корректировки по меньшей мере одного шаблона измерения с помощью модуля 16 шаблонов. Шаблон представляет собой заполняемую форму и может быть выполнен в виде набора алгоритмов для выполнения анализа по той или иной методике титрования с указанием всех необходимых переменных и постоянных для автоматического выполнения расчета, параметров обработки кривой титрования в каждом конкретном случае, единиц измерения, текстов для протоколов и инструкций для оператора. Шаблоны нужны для того, чтобы оператор в зависимости от того, анализ какого образца ему требуется выполнить, мог выбрать соответствующий заранее созданный шаблон со всеми необходимыми параметрами. Это значительно ускоряет рутинное выполнение анализов в лаборатории.The processing and
Блок 5 обработки и управления может быть выполнен с возможностью статистической обработки полученных результатов (среднее значение, СКО, повторяемость и т.д.), а также с возможностью формирования отчета по проведенным измерениям с помощью модуля 17 формирования отчета, который позволяет структурировать полученные результаты в соответствии с внутренними требованиями лаборатории, а также требованиями международных стандартов GMP и GLP.
Блок 5 обработки и управления может быть выполнен с возможностью передачи сформированного отчета с помощью модуля 18 передачи отчета по проведенным измерениям с помощью, например, технологии Wi-Fi, Bluetooth или посредством GSM связи на другие устройства, в том числе в ЛИМС (лабораторно-информационная система).The processing and
Блок 3 памяти представляет собой хранилище данных (жесткий диск), в котором хранятся все данные устройства.The
Блок 4 питания выполнен с возможностью обеспечения работоспособности остальных блоков и может работать как от стационарной сети, так и от аккумуляторных батарей.The
Блок 7 отображения информации (экран) выполнен с возможностью визуализации информации как в процессе титрования, так и по его окончанию.The information display unit 7 (screen) is configured to visualize information both in the titration process and at the end of it.
Блоки могут быть реализованы в виде различных программных модулей, каждый из которых воплощается на материальном носителе данных для хранения данных, считываемых компьютером, а также в виде устройства, включающего память и, по меньшей мере, один процессор, который соединен с памятью и выполненный с возможностью выполнения этапов способа. Устройство может быть реализовано на базе компьютера общего назначения, ноутбука, смартфона или планшета. Такая реализация может использовать, например, процессор, запоминающее устройство, и интерфейс ввода /вывода, образованные, например, с помощью дисплея и клавиатуры. Реализация на базе смартфона позволит сэкономить максимум пространства на титровальном столе, при этом обеспечит максимальную скорость и безопасность оператора при вводе и отображении информации.Blocks can be implemented in the form of various software modules, each of which is embodied on a material storage medium for storing data readable by a computer, as well as in the form of a device including a memory and at least one processor that is connected to the memory and configured to performing the steps of the method. The device can be implemented on the basis of a general purpose computer, laptop, smartphone or tablet. Such an implementation may use, for example, a processor, a storage device, and an input / output interface, formed, for example, using a display and keyboard. Implementation on the basis of a smartphone will save maximum space on the title table, while ensuring maximum speed and operator safety when entering and displaying information.
В качестве оператора может выступать человек, обладающий специальными знаниями в области химии, а именно процессов титрования.The operator can be a person with special knowledge in the field of chemistry, namely titration processes.
Описанное устройство реализует следующий способ сбора и обработки данных в процессе титрования, который включает:The described device implements the following method of collecting and processing data in the titration process, which includes:
1) сопряжение регистрирующего устройства (на чертеже не показано), выполненного с возможностью измерения физико-химических свойств исследуемого раствора, и устройства сбора и обработки данных посредством его блока 2 сопряжения с внешними устройствами;1) pairing a recording device (not shown), configured to measure the physicochemical properties of the test solution, and a data acquisition and processing device through its
2) последующий голосовой ввод данных зрительного измерения объема при добавлении каждой порции титранта к раствору для исследования после запуска процесса титрования с использованием голосового блока 6 устройства сбора и обработки данных;2) subsequent voice input of visual volume measurement data when each portion of titrant is added to the study solution after starting the titration process using
3) снятие текущих показаний регистрирующего устройства с помощью блока 2 сопряжения с внешними устройствами и передача данных в блок 5 обработки и управления устройства сбора и обработки данных;3) taking the current readings of the recording device using the
4) обработку данных объема, полученных голосовым вводом, и данных параметров физико-химического состояния раствора, полученных от регистрирующего устройства, с последующим построением их графической зависимости друг от друга с использованием блока 5 обработки и управления устройства сбора и обработки данных;4) the processing of volume data obtained by voice input and data of the parameters of the physicochemical state of the solution received from the recording device, followed by constructing their graphical dependence on each other using the processing and
5) анализ построенного графика для определения точек перегиба на кривой титрования и последующее определение по значениям объема в этих точках искомых концентраций определяемых веществ в растворе, а также обработку полученных данных анализа и составление протокола измерений, его сохранение и его отображение с использованием блока 5 обработки и управления устройства сбора и обработки данных.5) analysis of the constructed graph to determine the inflection points on the titration curve and the subsequent determination by the volume values at these points of the desired concentrations of the analytes in solution, as well as processing the obtained analysis data and compiling the measurement protocol, storing and displaying it using
Перед началом процесса титрования могут вручную или с использованием голосового блока 6 вводить исходные данные.Before the titration process can begin, manually or using the
Перед началом процесса титрования могут запустить соответствующий шаблон измерений, например, на основе шаблонов, созданных предварительно или в текущем процессе. При этом остановку процесса сбора данных могут производить автоматически после достижения точки эквивалентности, заданной предварительно в запущенном шаблоне.Before starting the titration process, they can start the corresponding measurement template, for example, based on templates created previously or in the current process. At the same time, the data collection process can be stopped automatically after reaching the equivalence point previously set in the running template.
В случае отсутствия шаблонов критерием для остановки процесса сбора данных является достижение необходимого количества собранных данных для обеспечения достоверной их обработки. Так, например, для того, чтобы достоверно обсчитать перегиб, необходимо, чтобы после его прохождения на кривой было не менее пяти точек. Оператору необходимо визуально определить момент остановки.In the absence of templates, the criterion for stopping the data collection process is to achieve the required amount of collected data to ensure reliable processing. So, for example, in order to reliably calculate the inflection, it is necessary that after passing it there should be at least five points on the curve. The operator must visually determine the moment of stop.
Определение точки перегиба на кривой титрования могут осуществлять с помощью алгоритма сглаживания по методу скользящего среднего, полиномиальной интерполяцией и последующей обработки методами численного дифференцирования или методом Грана.The determination of the inflection point on the titration curve can be carried out using the smoothing algorithm according to the moving average method, polynomial interpolation and subsequent processing by numerical differentiation methods or the Gran method.
Работа способа и устройства поясняется с помощью примеров.The operation of the method and device is illustrated using examples.
Пример 1. Определение винной кислоты винеExample 1. Determination of tartaric acid fault
Используемые материалы и аппаратура: реактив NaOH 1М; бюретка на 10 мл; штатив для бюретки; стакан для титрования на 100 мл; магнитная мешалка; регистрирующее устройство - рН-метр фирмы (например, «Семико» модель ИПЛ-301); Bluetooth адаптер для рН-метров фирмы «Семико»; рН-электрод ЭСК-10603; устройство сбора и обработки данных в процессе титрования.Materials and equipment used: NaOH 1M reagent; 10 ml burette; burette tripod; glass for titration per 100 ml; magnetic stirrer; a recording device — a company’s pH meter (for example, Semiko model IPL-301); Bluetooth adapter for pH meters manufactured by Semiko; pH electrode ESK-10603; device for collecting and processing data in the process of titration.
Бюретку закрепляют на штативе и заполняют ее реактивом NaOH 1М. В стакан для титрования наливают образец вина 50 мл и устанавливают стакан на магнитную мешалку. Подключают электрод и Bluetooth адаптер к рН-метру. Погружают электрод в образец вина в стакане. Запускают перемешивание.The burette is fixed on a tripod and filled with NaOH 1M reagent. A 50 ml sample of wine is poured into the titration beaker and the beaker is mounted on a magnetic stirrer. Connect the electrode and Bluetooth adapter to the pH meter. Immerse the electrode in a sample of wine in a glass. Mixing is started.
Включают устройство сбора и обработки данных в процессе титрования. Выполняют сопряжение с регистрирующим устройством 6 (рН-метром). Запускают шаблон «Определение винной кислоты в вине». Заранее в шаблон вводят значение постоянной k1 (коэффициент поправки к раствору NaOH 1М) 0,988. Все остальные параметры в шаблоне задаются при его создании: название, параметр стабилизации сигнала, метод обработки, расчетная формула «V1*1*k*150,09/2/m» (150,92 - молярная масса винной кислоты, 2 - эквивалент), единица измерения итогового результата «г/л». После старта устройство предложит ввести переменную «m» (объем образца, мл). Вводят значение 50. Начинают добавление титранта порциями. После сигнала добавляют порцию титранта и произносят голосом значение добавленного объема в таком формате: «Один точка четырнадцать». Когда прозвучит следующий сигнал с устройства (значит, значение рН стабилизировалось), добавляют следующую порцию и снова произносят: «Один точка семьдесят один». И т.д. Устройство записывает в память (с помощью блока 3 памяти) таблицу измеренных значений в следующем формате:Turn on the device for collecting and processing data during the titration. Perform pairing with a recording device 6 (pH meter). The template "Determination of tartaric acid in wine" is launched. In advance, the constant k1 value (correction factor for NaOH 1M solution) 0.988 is introduced into the template. All other parameters in the template are set during its creation: name, signal stabilization parameter, processing method, calculation formula “V1 * 1 * k * 150.09 / 2 / m” (150.92 - molar mass of tartaric acid, 2 - equivalent) , the unit of measurement for the final result is “g / l”. After the start, the device will prompt you to enter the variable "m" (sample volume, ml). Enter a value of 50. Start adding titrant in portions. After the signal, a portion of the titrant is added and the value of the added volume is pronounced in voice in the following format: “One point fourteen.” When the next signal from the device sounds (meaning the pH has stabilized), add the next portion and say again: “One point seventy one.” Etc. The device writes to the memory (using memory unit 3) a table of measured values in the following format:
По ходу процесса на экран выводится кривая титрования (Фиг. 2).During the process, a titration curve is displayed on the screen (Fig. 2).
Одновременно производится обработка согласно заложенному методу (поиск экстремума на кривой первой производной). Кривая первой производной может быть наложена на график (Фиг. 3). Далее обнаруживается экстремум и предлагается остановить процесс.At the same time, processing is performed according to the method laid down (search for an extremum on the curve of the first derivative). The curve of the first derivative can be superimposed on the graph (Fig. 3). Then an extremum is found and it is proposed to stop the process.
Оператор подтверждает остановку.The operator confirms the stop.
По найденному значению объема в точке экстремума (3,54 мл) производится расчет, используя заданную в шаблоне формулу, и результат выводится на экран:Based on the found volume value at the extremum point (3.54 ml), the calculation is performed using the formula specified in the template, and the result is displayed on the screen:
С=5,257 г/лC = 5.257 g / l
В блоке 3 памяти сохраняется протокол в виде: In
Пример 2. Определение жесткости водыExample 2. Determination of water hardness
Используемые материалы и аппаратура: реактив ЭДТА 0, 1М; раствор Эриохром черный 0,1%; бюретка на 5 мл; штатив для бюретки; ячейка для титрования на 100 мл; магнитная мешалка; регистрирующее устройство - спектрофотометр с длиной волны 550 нм; устройство сбора и обработки данных в процессе титрования.Materials and equipment used:
Бюретку закрепляют на штативе и заполняют ее реактивом ЭДТА 0, 1М. В стакан для титрования наливают образец воды 50 мл. Добавляют 1 мл раствора индикатора Эриохром черный 0,1%. Устанавливают стакан в ячейку спектрофотометра. Запускают перемешивание.The burette is fixed on a tripod and filled with
Включают устройство сбора и обработки данных в процессе титрования. Выполняют сопряжение с регистрирующим устройством 6 (спектрофотометром). Запускают шаблон «Определение жесткости воды». Начинают добавление титранта порциями. После сигнала добавляют порцию титранта и произносят голосом значение добавленного объема в таком формате: «Один точка четырнадцать». Когда прозвучит следующий сигнал с устройства (значит, значение оптической плотности в мВ стабилизировалось), добавляют следующую порцию и снова произносят: «Один точка семьдесят один». И т.д.Turn on the device for collecting and processing data during the titration. Perform pairing with a recording device 6 (spectrophotometer). The template "Determination of water hardness" is launched. Start adding titrant in portions. After the signal, a portion of the titrant is added and the value of the added volume is pronounced in voice in the following format: “One point fourteen.” When the next signal from the device sounds (meaning the optical density in mV has stabilized), add the next portion and say again: “One point seventy-one”. Etc.
Устройство записывает в память таблицу измеренных значений в следующем формате:The device writes to the memory a table of measured values in the following format:
По ходу процесса на экран выводится кривая титрования. Одновременно производится обработка согласно заложенному методу (поиск экстремума на кривой первой производной). Кривая первой производной может быть наложена на график. Обнаруживается один экстремум и останавливается процесс автоматически. По найденному значению объема в точке экстремума (1,2 мл) производится расчет, используя заданную в шаблоне формулу, и выводит на экран результат:As the process progresses, a titration curve is displayed on the screen. At the same time, processing is performed according to the method laid down (search for an extremum on the curve of the first derivative). The curve of the first derivative can be superimposed on the graph. One extremum is detected and the process stops automatically. Based on the found volume value at the extremum point (1.2 ml), the calculation is performed using the formula specified in the template and displays the result:
С=214,6 ppmC = 214.6 ppm
В памяти сохраняется протокол в виде:The protocol is saved in memory as:
Пример 3. Определение содержания лимонной кислоты в апельсиновом сокеExample 3. Determination of citric acid in orange juice
Используемые материалы и аппаратура: реактив NaOH 0,1М; бюретка на 10 мл; штатив для бюретки; стакан для титрования на 100 мл; магнитная мешалка; регистрирующее устройство - рН-метр фирмы (например, «Hanna Instruments)) HI5522-01); Bluetooth адаптер для рН-метров фирмы «Hanna Instruments)); рН-электрод HI1048B; устройство сбора и обработки данных в процессе титрования, реализованное на базе персонального компьютера, включающего микрофон.Used materials and equipment: 0.1 M NaOH reagent; 10 ml burette; burette tripod; glass for titration per 100 ml; magnetic stirrer; a recording device - a pH meter of a company (for example, “Hanna Instruments)) HI5522-01); Bluetooth adapter for pH meters from Hanna Instruments)); pH electrode HI1048B; a device for collecting and processing data in the process of titration, implemented on the basis of a personal computer, including a microphone.
Бюретку закрепляют на штативе и заполняют ее реактивом NaOH 0,1М. В стакан для титрования наливают образец сока 5 мл, добавляют 50 мл деионизованной воды и устанавливают стакан на магнитную мешалку. Соединяют устройство сбора и обработки данных с рН-метром. Погружают электрод в образец сока в стакане. Запускают перемешивание.The burette is fixed on a tripod and filled with 0.1 M NaOH reagent. A 5 ml sample of juice is poured into the titration beaker, 50 ml of deionized water is added, and the beaker is placed on a magnetic stirrer. A data acquisition and processing device is connected to a pH meter. Immerse the electrode in a sample of juice in a glass. Mixing is started.
Включают микрофон.Turn on the microphone.
Добавляют порции титранта и одновременно произносят значение добавленного объема, считанное со шкалы бюретки в микрофон. Наблюдая на дисплее компьютера за ходом кривой титрования, прерывают процесс после добавления не менее 1 мл, следующих за участком перегиба.Portions of titrant are added and the value of the added volume read from the burette scale into the microphone is simultaneously pronounced. Watching the progress of the titration curve on the computer display, interrupt the process after adding at least 1 ml following the bend site.
Далее сохраняют в памяти компьютера и затем обрабатывают в подходящей программе математической обработки (Excel, MathCad или иное) с целью определения значения объема в точке перегиба. Получают значение 5,7 мл.Then it is stored in the computer memory and then processed in a suitable mathematical processing program (Excel, MathCad or otherwise) in order to determine the value of the volume at the inflection point. A value of 5.7 ml is obtained.
По значению объема в точке перегиба вычисляют содержание лимонной кислоты в соке, выраженное в г/л.According to the value of the volume at the inflection point, the content of citric acid in the juice, expressed in g / l, is calculated.
С=5,7*0,1*192,13/3/5C = 5.7 * 0.1 * 192.13 / 3/5
Получают 7,3 г/л.7.3 g / l are obtained.
Claims (15)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019113565A RU2705931C1 (en) | 2019-04-29 | 2019-04-29 | Method of collecting and processing data during titration and a device that implements it |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019113565A RU2705931C1 (en) | 2019-04-29 | 2019-04-29 | Method of collecting and processing data during titration and a device that implements it |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2705931C1 true RU2705931C1 (en) | 2019-11-12 |
Family
ID=68579728
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019113565A RU2705931C1 (en) | 2019-04-29 | 2019-04-29 | Method of collecting and processing data during titration and a device that implements it |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2705931C1 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU271095A1 (en) * | TITROMETER WITH AUTOMATIC CURVE RECORD: h g; READING ^:. - | |||
RU2238550C1 (en) * | 2003-08-07 | 2004-10-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научный центр - Научно-исследовательский институт атомных реакторов" | Device for automatic titration |
RU126467U1 (en) * | 2012-11-19 | 2013-03-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Эконикс-Эксперт" | AUTOMATIC WEIGHT TITRATOR-DOSER |
CN204882491U (en) * | 2015-08-11 | 2015-12-16 | 李晓亮 | Automatic titrator |
EP2624957B1 (en) * | 2010-10-04 | 2017-03-01 | Eppendorf AG | Pipette |
-
2019
- 2019-04-29 RU RU2019113565A patent/RU2705931C1/en active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU271095A1 (en) * | TITROMETER WITH AUTOMATIC CURVE RECORD: h g; READING ^:. - | |||
RU2238550C1 (en) * | 2003-08-07 | 2004-10-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научный центр - Научно-исследовательский институт атомных реакторов" | Device for automatic titration |
EP2624957B1 (en) * | 2010-10-04 | 2017-03-01 | Eppendorf AG | Pipette |
RU126467U1 (en) * | 2012-11-19 | 2013-03-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Эконикс-Эксперт" | AUTOMATIC WEIGHT TITRATOR-DOSER |
CN204882491U (en) * | 2015-08-11 | 2015-12-16 | 李晓亮 | Automatic titrator |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN102445476B (en) | Method for operating a measuring device having at least one probe, which has at least one ion selective electrode | |
CN102621339A (en) | Automatic analyzer | |
WO2016008369A1 (en) | Multiple item continuous automatic analysis apparatus for industrial boiler water quality testing and analysis method therefor | |
JP2005077099A (en) | Smell discrimination device | |
CN207528678U (en) | Electrochemical analyzer | |
RU2705931C1 (en) | Method of collecting and processing data during titration and a device that implements it | |
KR101205098B1 (en) | Apparatus and method for performing neutralization titration using led color sensor | |
Wu et al. | Versatile microcomputer-controlled titrator | |
CN104849239B (en) | A kind of measurement apparatus and method of hydrogel phase transition temperature and pressure phase transition | |
RU126467U1 (en) | AUTOMATIC WEIGHT TITRATOR-DOSER | |
CN117192072B (en) | Device and method for detecting sand content of engineering slag soil | |
CN106706721A (en) | Transformer oil moisture detecting system | |
Cunha et al. | Stability monitoring of electrolytic conductivity reference materials under repeated use conditions by the primary measurement method | |
CN107101956A (en) | Water base sample fluid measurement and analysis | |
US6950762B2 (en) | Device for examining liquids | |
EP0285628B1 (en) | Method for determination of total carbonate content especially in biological fluids | |
CN111912974A (en) | Immune reagent calibration method | |
Libeyre et al. | Automatized photogoniodiffusometer and coupling with automatized viscosimeter | |
CN201255733Y (en) | Biodiesel raw material and biodiesel acid number automatic determinator | |
CN214953298U (en) | A potentiometric titration-absorption spectroscopy combined complex pH titration device | |
US3467582A (en) | Method for the determination of acid-base status in biological fluids | |
JP5037439B2 (en) | Analysis equipment | |
CN103674325A (en) | Thermostatic bath performance testing method | |
RU2689404C1 (en) | Method of obtaining experimental data for determination of hydrocarbonate ions in mineral waters by conductometric and potentiometric titration | |
CN203893955U (en) | System for testing performance of thermostatic bath |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20200213 Effective date: 20200213 |