Колориметрические оптические анализаторы

(переодического действия)Принцип действия прибора основан на окрашивании анализируемой жидкости после добавления к ней специально подобранного (колориметрического) реагента (рисунок 13.7). Интенсивность окраски зависит от концентрации определяемого компонента. Анализатор имеет емкость, в которую поступает анализируемая жидкость и емкость, которая заполнена колориметрическим реагентом. Число емкостей в зависимости от решаемой задачи может достигать пяти. Периодически по сигналам управляющего устройства в необходимом порядке переключаются электроуправляемые клапаны и реагенты вводятся в емкость с мешалкой, где происходит реакция и раствор приобретает определенный цвет. Потом раствор переливается в кювету и осуществляется измерение интенсивности окраски этого раствора.

Рисунок 13.7 — Схема колориметрического анализатора периодического действия.
1 и 4, 7 — емкости,
2 — электроуправляемые клапана,
3 и 5 — дозаторы,
6 — мешалка,
8 — кювета,
9 — управляющее устройство.

Анализаторы такой конструкции применяются для измерения жесткости воды, концентрации в ней кремниевой кислоты, фосфатов, гидразина, сахара, растворенных в жидкости газов и т.д. измеряемые концентрации составляют от долей до нескольких десятков миллиграммов в литре. Прибор работает в циклическом режиме: подготовка реагентов, смешение, оптическое измерение, промывка системы и повторение цикла.

(непрерывного действия)Для измерений микроконцентраций газов применяются ленточные газоанализаторы непрерывного действия (рисунок 13.8).

Рисунок 13.8 — Схема анализатора непрерывного действия.
1 — источник излучения,
2 — измерительный прибор,
3 и 8 — приемники излучения,
4 — приемный барабан,
5 — индикаторная лента,
6 — кювета с анализируемым раствором,
7 — рулон с исходной индикаторной лентой

Колориметрическая реакция газа происходит между жидким реагентом и газом. Далее жидкость и индикаторное вещество изменяют окраску бумажной или текстильной, пленочной ленты. Индикаторное вещество может быть нанесено на лету или им смазываться.

Излучение от источника поступает к ленте двумя лучами, которые отражаются от поверхности ленты до и после прохождения ею кюветы. Отраженные лучи поступают на фотоэлементы, включенные дифференциально на вход электронного усилителя. С последнего выходной сигнал определяется разностью сигналов фотоэлементов, которые зависят от интенсивности окраски индикаторной ленты, то есть концентрации определяемого компонента. Оптические анализаторы видимой части спектра, имеют классы точности от 2 до 20.

Промышленные хромотографы

Хроматографический метод анализа предназначен для опре­деления качественного и количественного состава смесей газо­образных и жидких веществ. Метод основан на разделении иссле­дуемой смеси на компоненты за счет различной сорбируемости компонентов при движении смеси по слою сорбента. При этом компоненты смеси газов под действием потока подвижной фазы перемещаются по слою сорбента (неподвижная фаза) с различными скоростями. Подвижная фаза представляет собой газ или жид­кость, неподвижная фаза — жидкость или твердое тело.

Метод реализован в аналитических приборах; называемых хроматографами. Неподвижная фаза в хроматографах размещена в хроматографических колонках и представляет собой твердое порошкообразное вещество или жидкость, нанесенную в виде тонкой пленки на твердый носитель. В зависимости от агрегат­ного состояния подвижной фазы (газ или жидкость) хроматографы разделяются соответственно на газовые и жидкостные. Области применения газовых и жидкостных хроматографов различны, но принцип действия одинаков.

Хроматографическое разделение основано на сорбции — по­глощении газов, паров или растворенных веществ (сорбатов) твердыми или жидкими поглотителями (сорбентами). В зави­симости от природы сорбционных процессов их подразделяют на абсорбцию, адсорбцию и хемосорбцию (когда адсорбция сопро­вождается образованием на поверхности адсорбента химических соединений). Адсорбция, абсорбция и хемосорбция могут проис­ходить в хроматографических установках одновременно, не превалирует, как правило, один из этих процессов. В случае, когда преимущественную роль играет адсорбция, метод разделения называют адсорбционной хроматографией; если же разделение обусловлено абсорбционным процессом, то метод разделения на­зывают распределительной хроматографией.

В состав хроматографа наряду с основными элементами (хроматографическая колонка 6, детектор 7) входит ряд вспомогательных устройств, обеспечивающих требуемые условия работы (баллон с газом-носителем 1, регулятор расхода газа-носителя 2, измеритель расхода газа-носителя 3,испаритель 4, дозатор 5, регистратор 8, интегратор 9, термостаты 10).

Подвижная фаза (газ-носитель) подается в колонку, как правило, из баллона со сжатым газом. Обычно в качестве газа-носителя используют гелий, азот, реже – водород. Газ-носитель должен удовлетворять следующим условиям: быть инертным по отношению к анализируемым веществам, неподвижной фазе и конструкционным материалам, с которыми он контактирует; содержать минимальное количество примесей; не ухудшать условия работы детектора.

12. Плотномеры.  

Приборы для автоматического измерения плотности составляют весьма важный элемент в комплексной автоматизации целого ряда процессов химической промышленности. Так, контроль и управление работой выпарных установок, абсорберов, дистилляционных, ректификационных и других аппаратов требуют непрерывного измерения плотности. Иногда плотность производст-ных жидкостей измеряют для определения конц-ции растворенного вещ-ва. Плотностью называют содержание массы вещества в единице занимаемого им объема, т. е. ρ=m/V, где m и V — соответственно масса и объем вещества. Единицей измерения плотности в СИ является кг/м³.

ПОПЛАВКОВЫЕ ПЛОТНОМЕРЫ

Работа поплавковых плотномеров основана на законе Архи­меда. Поплавковые плотномеры изготовляют с плавающим и с пол­ностью погруженным поплавком. В приборах первого типа мерой плотности жидкости служит глубина погружения поплавка определенной формы и постоянной массы. В плотномерах второго типа глубина погружения поплавка практически постоянна, а измеряют действующую на поплавок выталкивающую силу, пропор­циональную плотности жидкости.

ВЕСОВЫЕ ПЛОТНОМЕРЫ

Для весового метода характерны независимость показаний от свойств среды (поверхностное натяжение, вязкость, наличие твердых частиц и др.) и параметров контролируемого потока (скорость движения через чувствительный элемент, давление, пульсация расхода и давления и др.).

ГИДРОСТАТИЧЕСКИЕ ПЛОТНОМЕРЫ. Принцип действия гидростатических плотномеров основан на том, что дзвлениет p жидкости на расстоянии H от ее поверхности определяется выражением p=ρgH, где ρ плотность жидкости; g— ускорение свободного падения. Из формулы следует, что давление столба жидкости постоянной высоты H является мерой плотности жидкости.

В плотномерах этого типа давление столба жидкости обычно измеряют косвенно непрерывным продуванием через жидкость инертного газа (воздуха), давление которого пропорционально давлению столба жидкости (пьезометрические плотномеры). Такой метод измерения давления столба жидкости позволяет легко пере­давать показания на расстояние. Инертный газ выбирают в за­висимости от свойств жидкости, плотность которой измеряют.

Расход продуваемого инертного газа должен быть небольшим и постоянным, так как колебания расхода могут вызвать допол­нительную погрешность измерения.