Измерение концентрации жидкости

Существует несколько методов измерения из которых самыми распространенными:

· кондуктометрический, который основан на измерении электропроводности жидкости;

· оптический – на законах поглощения и отражения световых лучей;

· электромагнитный – на измерении разницы потенциалов электродов в контролируемой среде.

Кондуктометрические приборы

Зависимость между удельной электропроводностью раствора, природы растворенного вещества и его концентрации определяется законом Кольрауша:

где - удельная электропроводность; - степень диссоциации; - мольная концентрация вещества; - соответственно движение ионов в электрическом поле при градиенте напряжения равным единице.

Зависимость удельной электропроводности некоторых электролитов от их концентраций приведена на рисунке.Электропроводность раствора очень чувствительна к изменениям температуры. При повышении температуры на один градус приводит к повышению электропроводности примерно на 2 градуса Цельсия.

Для исключения поляризации электродов измерение осуществляется на переменном токе. В зависимости от способа взаимодействия с измеряемой средой кондуктометрические концентратомеры делятся на электродный и безэлектродный.

Для жидкостей которые имеют низкую электропроводность используют высокочастотный метод измерения на конденсаторных и индуктивных ячейках. В этом случае раствор находится в емкости с диалектриком. С внешних сторон емкости установлены или обкладки конденсаторы, или катушка индуктивности.

Оптические приборы

Коллометрический метод основан на зависимости поглощения света, которое проходит через контрольный раствор, его цвета в функции концентрации. Зависимость между интенсивностью света на входе в раствор и на выходе из него описывается уравнением:

где - молярный коэффициент поглощения; - толщина раствора; - концентрация.

Для регистрации величины используют различные типы фотоэлементов с целью выделения спектра, который больше всего поглощается раствором.

При рефрактометрическом методе используется зависимость показателя приломления контролируемого раствора от его концентрации. Наиболее распространенными методами определения показателей приломления является спектрометрический и метод полного внутреннего отражения.

Спектрометрический метод основан на определении показателя приломления по углу наименьшего отклонения луча света в стеклянных призмах, которые заполнены раствором.

Электрокондуктометрический метод анализа.

Контактный метод

Основан на зависимости удел.электропроводности различных рос-в от их концентрации. Данная зависимость опред-ся з-м Кальрауша

=С

-УД.ЭЛЕКТРОПРОВ-ТЬ Р-РА ЭЛЕКТРОЛИТА

С- его концентрация

F- число Фарадея

-степень электролитической диссоциации

V_A,V_K-АБСОЛЮТНАЯ подв-ть анионов и катионов

 

На практике прин-ся полученные эксперимен-м путем зависимости .В ЗНАЧИТЕЛЬНОМ ДИАПОЗОНЕ ЗАВИСИМОСТЬ ЯВЛЯЕТСЯ ЛИНЕЙНОЙ.

Положена в основу построения следу-х датчиков:контактный с2-х электродной ячейкой и с 4-х электродной ячейкой, бесконтактный низкочастотный и бесконтактный высокочастотный.

С 2-х электродной ячейкой.

Ячейка состоит из 2-х пластин площ.S и расстоянием между нимиL. Сопротивление столба элект-ти между пластинами R_X= . R_X сопоставим с С.для компенсации температурной погрешности в контроли-ю среду помещают термосопротивление.

С 4-х электродной ячейкой

Измер.ячейка заполн-ся Конт-ой средой и имеет 4 электрода. Элнктроды1 и 4 –токовые, 2.3-потенциометрические. Данная ячейка питае-ся от вторичной обмоткиW₃ транзистора Т.на электродах 2,3 протекающим током созда-ся U₂₃=I_яч*R_яч,сопоставимо С и .

Для изм-ия U₂₃ примен-ся компенсационная мостовая схема. Мостовая схема имеет две диогонали питающая-W₂ Т и измер-ая- а и в (U_ав). U₂₃сравн-ся с U_ав если не равны то на вход усилителя поступает разность. она усил-ся и поступает на РД.РД приходит во вращение и перемещает стрелку. В некоторый момент U_ав= U₂₃.двигатель останавливается,шкала градуир-ся в единицах концентрации.