Виды приборов для измерения концентрации состава жидкости. Потенциометрические концентратомеры
Концентрация вещества – это соотношение количества компонента раствора к объему раствора.
Самыми распространенными приборами для измерения концентрации состава жидкости, используемыми в современных системах автоматизации, являются:
- Потенциометрические концентратомеры или рН-метры.
- Кондуктометрические концентратомеры.
- Оптические концентратомеры, которые делятся на нефелометры, фотоэлектрические рефрактометры и т. п.
На рисунке ниже изображен пример измерительной схемы потенциометрического концентратомера.
Рисунок 1. Схема потенциометрического концентратомера. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Здесь: 1 - пробка; 2 - спираль из серебра; 3 - пористая пробка; 4 - электролитический ключ; 5 - сосуд с трубкой; 6 - пробка; 7 - матерчатый фитилек; 8 - хлорсеребряный электрод; 9 - шарик из литиевого стекла; 10 - контролируемая среда; 11 - измерительный электрод; 12 - стержень из бромистого серебра.
Принцип работы прибора основан на зависимости свойств среды от концентрации водородных ионов. В сосуд с контролируемой средой помещается измерительный электрод, представляющий собой стеклянную пробирку, на конце которой находится шарик из литиевого стекла, а внутри – стержень из бромистого серебра. Пробирка заполняется раствором бромисто-водородной кислоты и закрывается пробкой.
При опускании электрода в контролируемый раствор ионы лития на поверхности шарика замещаются ионами водорода, и электрод получает положительный электрический потенциал, который тем больше, чем больше концентрация ионов водорода.
Чтобы создать разницу электрических потенциалов используется вспомогательный хлорсеребряный электрод, представляющий собой стеклянную колбу со спиралью из серебра внутри. На конце этой спирали, выведенной из электрода, располагается клемма для присоединения внешнего провода. Данный электрод заполняется раствором хлористого серебра и закрывается пористой пробкой. При химическом взаимодействии раствора хлористого серебра и серебра электрод приобретает постоянный электрический потенциал.
Для того, чтобы замкнуть электрическую цепь применяется электролитический ключ, который представляет собой сосуд с трубкой, опущенной в контролируемую среду. Эта трубка закрывается пробкой 6, а сквозь нее пропускается матерчатый фитилек. Ключ заполняется раствором хлористого калия. Электролитический контакт между раствором хлористого калия и раствором хлористого серебра осуществляется через пробку 3, а контакт между раствором хлористого калия и контролируемой средой –медленным перетеканием раствора по фитилю в контролируемую среду.
В данной схеме в качестве измерительного прибора используется специальный милливольтметр или преобразователь сигнала с высокоомным входом, который подключается к клеммам вспомогательного и измерительного электродов. На входе в измерительный прибор формируется падение напряжения, пропорциональное потенциалу измерительного электрода.
Потенциометрические концентратомеры широко используются для контроля кислотности продуктов в основных технологических процессах пищевого производства.
Нефелометры
Нефелометр - прибор, который предназначен для контроля концентрации эмульсий и суспензий.
Принцип работы нефелометра основан на степени рассеяния потока света, который проходит через контролируемую среду, в зависимости от количества взвешенных частиц, находящихся в ней. Пример схемы нефелометра изображен на рисунке ниже.
Рисунок 2. Схема нефелометра. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Свет от источника через окно 7 попадает на камеру 6, через данную камеру прокачивается контролируемая среда. Основной потока света проходит через камеру сквозь окно 9 зеркалом 1 сначала направляется на фокусирующую линзу 2, которая из него формирует световой луч. Потом этот луч проходит через корректирующую линзу и 3 и зеркалами 4 на первый фотоэлемент. Призма механически связана с валом реверсивного двигателя и в случае поворота изменяет интенсивность потока света после нее. Некоторая часть потока - поток рассеяния, отражается от частиц в контролируемой среде и выход через окно 8, фокусируется линзой 5 и направляется на второй фотоэлемент. Фотоэлементы включены встречно друг к другу, их характеристики подбираются таким образом, чтобы при эталонной концентрации их освещенности были такими, чтобы сигнал на электронный усилитель равнялся нулю. В случае изменения концентрации изменяются интенсивности потоков, что приводит к изменению освещенности фотоэлементов, возникает электрический сигнал, посылаемый усилителем на двигатель. Вал начинает вращаться, поворачивая призму 3. При этом интенсивность начинает изменяться. Когда соотношение интенсивностей достигает прежней величины, работа реверсивного двигателя прекращается.
