Аналитические методы контроля жидкости

Химическая система — совокупность происходящих физико-химических процессов и средств для их реализации. Химическая система включает в себя:

• — собственно химический процесс;
• — аппарат, в котором он проводится;
• — средства контроля и управления процессом.

Особенностями химико-технологических процессов как объектов контроля и управления являются:

• — огромное количество веществ, участвующих в процессе;
• — разнообразие процессов;
• — большой диапазон параметров (давление, температура, расход, концентрация и т. п.);
• — использование агрессивных, ядовитых, взрывоопасных, радиоактивных, вязких и других веществ;
• — сложность химико-технологических систем.

Поэтому анализ исходных веществ, поступающих в химическую систему, контроль как параметров процесса, так и реагентов и, наконец, анализ полученной продукции являются обязательным условием нормального, а лучше оптимального, ведения технологического процесса.

Методы анализа жидкости

Анализатор жидкости — измерительный прибор или измерительная установка для анализа состава и (или) свойств жидкости.

Автоматический анализатор жидкости — анализатор жидкости, в котором все операции осуществляются автоматически, начиная с отбора пробы и кончая выдачей результатов измерений.

В соответствии с ГОСТ 22 729–84 анализаторы жидкости по методам анализа подразделяют на следующие:

• — оптические (от грсч. отгаке — наука о зрительных восприятиях);
• — электрохимические (от греч. eXsicrpov — янтарь и. .химия)-,
• — радиоизотопные (от лат. radio — излучаю, греч. шоо — равный, одинаковый и… тояос — место;
• — тепловые;
• — магнитные (греч. payvexio магнитный железняк, от Mayvexio Xixoo — камень из Магнесии — древнего города в Малой Азии);
• — механические (от греч. |i?%r|aviK? — искусство построения машин);
• — звуковые и ультразвуковые.

В зависимости от измеряемой характеристики анализируемой среды различают:

• — анализаторы состава (измерители концентрации);
• — анализаторы свойств (измерители свойств).

В зависимости от конструктивного исполнения анализаторы подразделяют:

• — по способу представления информации;
• — числу диапазонов измерений;
• — числу чувствительных элементов;
• — числу измеряемых параметров;
• — числу измеряемых компонентов;
• — наличию отсчётного устройства;
• — режиму работы.

В зависимости от времени установления выходных сигналов (показаний) анализаторы подразделяют на группы, указанные в табл. 1.1.

Таблица 1.1.

Классификация анализаторов по времени установления сигнала.

По принципу действия различают анализаторы:

• 1. Оптические
• 1.1. Фотометрические (от греч. лт|оа, род. падеж лт|отоа — свет и …метрия) недисперсионные:
  • — абсорбционные (от лат. absorbeo — поглощаю) (в УФ, видимой и ИК областях спектра);
  • — турбидиметрические (от лат. turbidus — мутный и. .метрия);
  • — нефелометрические (от греч. V? OT|?A? — облако и. .метрия);
  • — атомно-абсорбционные.
• 1.2. Фотометрические дисперсионные:
  • — абсорбционные (в УФ, видимой и ИК областях спектра);
  • — эмиссионные (от лат. emissio — выпуск), люминесцентные (от лат. lumen, род. падеж luminis — свет и -escent — суффикс, означающий слабое действие) и пламенные.
• 1.3. Рефрактометрические (от лат. refractus — преломлённый и …метр).
• 1.4. Поляризационные.
• 2. Электрохимические
• — вольтамперометрические (A. Volta — итальянский физик и физиолог, 1745 — 1827, А.М. Ampere — французский учёный, 1775 — 1836 и. .метр), в том числе полярографические;
• — кулонометрические (S. Coulomb — французский инженер и физик, 1736- 1806 и …метр);
• — кондуктометрические (контактные и бесконтактные);
• — диэлькометрические (англ, dielectric, от греч. 8ш — через, сквозь, англ, electric — электрический и …метр). Термин «диэлектрик» ввёл Фарадей (М. Faraday — английский физик, 1791 — 1867) для обозначения веществ, в которые проникает электрическое поле. Под действием электрического тока в диэлектриках происходит упругое смещение разноимённых зарядов, т. е. поляризация;
• — амперометрические;
• — ионометрические (от греч. tov — идущий и. .метр).
• 3. Радиоизотопные
• — ионизационные;
• — по проникновению излучения;
• — по рассеянию излучения;
• — с вторичным электромагнитным излучением;
• — активационные (от лат. activus — деятельный).
• 4. Тепловые
• — термохимические (от греч. тг|ерр? — тепло и. .химия);
• — термогравиметрические (термо… и лат. gravitas — тяжесть);
• — термокондуктометрические;
• — дистилляционные (от лат. distillatio — стекание каплями).
• 5. Магнитные.
• 6. Механические
• 6.1. Статические:
  • — гидростатические (от греч. T) vy8op — вода и. .статика);
  • — поплавковые;
  • — весовые;
  • — шариковые;
  • — объёмные;
  • — манометрические (от греч. pavoo — неплотный и. .метр);
  • — диффузионные (от лат. diffusio — распространение, растекание).
• 6.2. Динамические:
  • — ротационные (от лат. roto — вращаюсь);
  • — вибрационные (от лат. vibratio — колебание);
  • — центробежные.
• 7. Звуковые и ультразвуковые (акустические)
• — в зависимости от скорости распространения звука и ультразвука;
• — в зависимости от поглощения звука и ультразвука.

По степени автоматизации анализаторы разделяют на ручные, полуавтоматические и автоматические.

По назначению анализаторы подразделяют на лабораторные и промышленные.

По конструктивному исполнению анализаторы бывают: переносные, передвижные и стационарные.

По способу представления информации анализаторы подразделяют на аналоговые и дискретные.

По числу чувствительных элементов различают анализаторы:

• — с одним чувствительным элементом;
• — с несколькими чувствительными элементами.

По числу диапазонов измерений анализаторы делят на однои многодиапазонные.

По числу измеряемых параметров анализаторы подразделяют на однои многопараметрические.

По числу измеряемых компонентов анализаторы подразделяют на однои многокомпонентные, в том числе комбинированные.

По форме представления измерительной информации анализаторы подразделяют на следующие:

• — измерительные приборы (имеющие только отсчётные устройства);
• — измерительные преобразователи (имеющие только электрические или пневматические выходные сигналы);
• — измерительные устройства (объединяющие в себе прибор и преобразователь).

По режиму работы различают анализаторы:

• — непрерывного действия;
• — циклического действия.

Кроме того, по числу точек отбора для анализа пробы анализаторы разделяют на однои многоточечные.

ГОСТ 22 729–84 устанавливает следующие метрологические характеристики анализаторов:

• -диапазон измерений;
• — основная погрешность или систематическая и случайная составляющие погрешности, изменение выходных сигналов (показаний), вызванные изменением влияющей величины в пределах рабочих условий применения (дополнительная погрешность);
• — стабильность;
• — динамические характеристики.

Пределы измерения анализаторов выбирают в соответствии с ГОСТ 8032–56 по ряду чисел R10−10″, где п — любое целое положительное (отрицательное) число или нуль.

Допускается выбирать пределы измерения из рядов R20 и R40 в случаях, обусловленных применяемым методом анализа.

Пределы допускаемых значений основной приведённой погрешности анализаторов следует выбирать из ряда: ±0,10, ±0,15, ±0,20, ±0,25, ±0,40, ±0,50, ±0,60, ±1,00, ±1,50, ±2,00, ±2,50, ±4%.

Анализаторы должны работать при следующих рабочих условиях эксплуатации:

• — температура и влажность окружающей среды, атмосферное давление и параметры питания — по ГОСТ 12 997–76;
• — давление воздуха питания выбирают из ряда: 0,14, 0,25, 0,4, 0,5и 0,6 МПа;
• — давление анализируемой среды выбирают из ряда: 0, 0,4, 0,5 и 0,6 МПа. Расход воздуха должен быть не более 50 л/мин при выбранном давлении;
• — вязкость и газосодержание анализируемой среды устанавливают в стандартах или технических условиях на анализаторы конкретных типов.