Группа проектов Кипинфо
Реклама

Реклама

Измерение состава веществ

К списку статей

Анализаторы жидкостей

Кондуктометрический метод анализа основан на измерении электропроводности растворов электролитов, в которых перенос тока происходит за счет движения ионов. Электропроводность характеризует суммарную концентрацию ионов в растворе. Зависимость электропроводности от концентрации носит сложный характер: с увеличением концентрации электропроводность раствора сначала увеличивается, а затем уменьшается. Поэтому для каждого кондуктометрического концентратомера установлены свои пределы измерений в единицах электропроводности (См/см) или концентрации (г/л).

Для измерения концентрации растворов по их электропроводности используют электродные и безэлектродные приборы Электродный датчик концентратомера представляет собой четырехэлектродную ячейку, через которую непрерывно протекает анализируемый раствор. Через внешние электроды ячейка подключена к источнику питания, который поддерживает в ней постоянную силу тока. В этом случае напряжение между внутренними электродами будет зависеть от электропроводности анализируемого раствора, т. е. от его концентрации. Это напряжение измеряют автоматическим потенциометром.

Для измерения растворов, способных загрязнять электроды, применяют безэлектродные датчики. В таком датчике анализируемый раствор протекает по кольцевой пластмассовой трубе. Эта труба является одновременно вторичной обмоткой трансформатора, к первичной обмотке которого подведено напряжение и первичной обмоткой трансформатора. Напряжение, снимаемое со вторичной обмотки этого трансформатора, является выходным сигналом датчика. Это напряжение будет тем больше, чем больше концентрация анализируемого раствора. vПотенциометрический метод анализа основан на зависимости между э. д. с, развиваемой датчиком, и концентрацией водородных ионов в анализируемой жидкости. Концентрацию водородных ионов, характеризующую кислотность и щелочность раствора, принято измерять в единицах водородного показателя рН: при рН = 7 раствор нейтральный, при рН > 7 — щелочной, при рН < 7 — кислотный. Поэтому потенциометрические анализаторы называют также рН-метрами.

Датчик рН-метра состоит из двух электродов:

измерительного 1 и сравнительного 2. Измерительный электрод представляет собой стеклянную трубку, к нижней части которой приварен шарик из специального стекла, содержащего металл (литий или натрий). Ионы водорода из раствора проникают в стекло шарика, а ионы металла переходят из стекла в раствор, в результате на поверхности шарика возникает потенциал, величина которого зависит от концентрации водородных ионов в растворе. Сравнительный электрод, в отличие от измерительного, не меняет свой потенциал относительно раствора. Поэтому э. д. с. датчика Ех зависит только от потенциала измерительного электрода и, следовательно, рН раствора.

Стеклянный электрод датчика имеет очень высокое, сопротивление. Поэтому для измерения э. д. с. датчика применяют специальный потенциометр, имеющий высокоомный вход, или используют промежуточный преобразователь также с высокоомным входом, выходной сигнал которого позволяет применить прибор типа.

В оптических анализаторах используется связь между составом анализируемой жидкости и законами распространения через нее света. Наиболее распространенными оптическими анализаторами являются рефрактометры и колориметры.

В рефрактометрах для анализа используется способность света изменять свое направление при переходе из одной среды в другую вследствие различия их оптических свойств. Если оптические свойства одной среды остаются неизменными (эталонная среда), а другой — зависят от концентрации одного из компонентов жидкости, то по отклонению луча света можно измерять концентрацию этого компонента.

Рефрактометры применяют для анализа бензина, керосина, соляной и азотной кислот, спиртов и других жидкостей. Конструкция кювет некоторых рефрактометров позволяет использовать их для агрессивных, токсичных, полимеризующихся и высокотемпературных сред.

Действие колориметрических анализаторов основано на поглощении или рассеивании светового потока, проходящего через жидкость, например суспензию, образованную частицами определяемого вещества в жидкой фазе. Анализаторы, измеряющие концентрацию по интенсивности света, прошедшего через слой дисперсной системы, называются турбидиметрами, а по интенсивности рассеянного дисперсной системой света — нефелометрами.

Колориметрические анализаторы применяют для измерения концентрации твердых частиц в технологических растворах (пульпы, эмульсии, взвеси), а также для анализа качества воды в системах водоподготовки и водоочистки (мутномеры).

Анализаторы газов

Термокондуктометрический газоанализатор

Действие термокондуктометрических газоанализаторов основано на зависимости между теплопроводностью газовой смеси и концентрацией в ней анализируемого компонента. Теплопроводность смеси измеряют с помощью терморезистора 1, помещенного в камеру 2. Через терморезистор пропускают ток i , который его нагревает. Температура терморезистора определяется теплопроводностью газовой смеси, пропускаемой через камеру. Чем больше ее теплопроводность, тем лучше отводится тепло от терморезистора и тем меньше его температура и, следовательно, сопротивление. Таким образом, работа термокондуктометрического газоанализатора подчиняется следующей закономерности: изменение концентрации анализируемого компонента приводит к изменению теплопроводности газовой смеси и вслед за этим — температуры и сопротивления терморезистора 1. Сопротивление терморезистора измеряют мостовой схемой 3.

Термокондуктометрические газоанализаторы применяют для определения водорода, аргона, гелия, азота, хлороводорода и других газов в технологических смесях различного состава.

В термохимических газоанализаторах концентрация определяемого компонента газовой смеси измеряется по количеству тепла, выделившегося при химической реакции — каталитическом окислении. В качестве катализаторов обычно используют нагретую платиновую нить, помещенную в камеру, через которую пропускают газовую смесь. Температура и, следовательно, сопротивление нити будут изменяться при изменении количества тепла, которое, в свою очередь, будет зависеть от концентрации определяемого компонента. Чем она больше, тем больше выделяется тепла в ходе реакции, тем выше температура нити.

Датчик термохимического газоанализатора аналогичен по устройству датчику термокондуктометрического газоанализатора. Температуру нити измеряют также мостовой схемой по ее сопротивлению.

Термохимические газоанализаторы, как правило, используют для определения и сигнализации наличия в воздухе закрытых производственных помещений довзрывоопасных концентраций горючих газов, паров и их смесей: ацетона, бензина, спиртов, эфиров и т. п. Обычно сигнализатор автоматически включает аварийный сигнал, когда концентрация газа в контролируемом воздухе достигает 20 % нижнего концентрационного предела воспламенения.

Из всех газов только кислород обладает магнитными свойствами, т. е. способностью намагничиваться под действием внешнего магнитного поля. При нагревании кислорода эта способность существенно уменьшается. Эти две особенности кислорода использованы в термомагнитных газоанализаторах.

В таких газоанализаторах газовую смесь подают в камеру 1, которая расположена между полюсными наконечниками магнитной системы 2, создающими в камере неоднородное магнитное поле. В месте его максимального значения (под серединами полюсных наконечников) помещен терморезистор 3, разогреваемый током. Если в газовой смеси содержится кислород, его молекулы под действием магнитного поля движутся к середине полюсных наконечников. Там они нагреваются терморезистором и теряют свои магнитные свойства. Холодные молекулы кислорода, непрерывно поступающие в камеру 1 с газовой смесью, вытесняют нагретые молекулы из магнитного поля.

Таким образом, в камере 1 образуются два газовых потока: кислорода, обдувающего терморезистор, и остальных газов, не реагирующих на наличие магнитного поля. При увеличении концентрации кислорода увеличивается интенсивность обдува терморезистора. Это приведет к уменьшению его температуры и сопротивления, которое измеряется мостовой схемой.

Термомагнитные газоанализаторы применяют только для измерения содержания кислорода в бинарных и многокомпонентных смесях.

Действие абсорбционных газоанализаторов основано на способности газов избирательно поглощать часть проходящего через них электромагнитного излучения. Такие газы, как водород, оксид и диоксид углерода, аммиак, метан поглощают инфракрасное излучение, а хлор, озон, пары ртути — ультрафиолетовое. Поэтому, и зависимости от вида анализируемого компонента, в таких газоанализаторах используют инфракрасное или ультрафиолетовое излучение.

Принципиальная схема абсорбционного газоанализатора аналогична для абсорбционного влагомера жидкости.

В газоанализаторах, работающих в инфракрасной области спектра, в качестве излучателей используют проволочные спирали, нагретые до 700-800°С. Приемником в таких газоанализаторах служит герметичная камера, в которой давление газа (обычно это определяемый компонент газовой смеси) зависит от энергии потока и измеряется манометром. В газоанализаторах, работающих в ультрафиолетовой области спектра, источником излучения служит газоразрядная лампа, а приемником — фоторезистор.

Абсорбционные газоанализаторы применяют для измерения концентрации перечисленных выше газов в производстве метана, аммиака, бутадиена и др.

Все рассмотренные типы газоанализаторов позволяют определять концентрацию только одного компонента газовой смеси. В отличие от них хроматографические газоанализаторы (хроматографы) способны производить полный анализ газовой смеси, т. е. определять концентрации всех газов, составляющих эту смесь.

Процесс измерения в хроматографе происходит в две стадии: сначала смесь разделяется на отдельные компоненты, а затем измеряется содержание каждого компонента смеси. Разделение газовой смеси происходит в разделительной колонке 2. Колонка представляет собой тонкую трубку, заполненную сорбентом- веществом, способным захватывать и удерживать на своей поверхности газы. Отмеренную дозатором 1порцию анализируемой газовой смеси периодически подают в непрерывный поток вспомогательного газа, называемого газом-носителем. При продувании через колонку порция смеси разделяется на составляющие ее компоненты. Разделение происходит из-за различной сорбируемости газов. Чем она выше, тем труднее газу-носителю отрывать молекулы газа от поверхности сорбента. Поэтому газ-носитель, непрерывно поступая в колонку, вытесняет из нее компоненты поочередно: сначала наиболее слабо сорбируемый компонент смеси, затем — остальные. Таким образом, из колонки выходит фактически бинарная смесь, один из компонентов которой газ-носитель, другой — компонент анализируемой смеси.

Бинарные смеси анализируются детектором 3. Один из наиболее распространенных типов детекторов — термокондуктометрический газоанализатор. Выходной сигнал детектора подают на регистрирующий прибор 4. Промышленные хроматографы снабжены устройствами для автоматической обработки выходного сигнала детектора с целью определения концентрации одного или суммы нескольких компонентов смеси.


Реклама


Реклама


Реклама

Реклама


Яндекс цитирования Яндекс.Метрика Яндекс.Метрика
© 2006-2013 Kipinfo.ru
При использовании информации ссылка на сайт “Kipinfo” обязательна.
Контактная информация Размещение рекламы
16+