Калибровка прибора в режиме измерения концентрации

При калибровке кондуктометра для работы в режиме определения концентраций необходимо учитывать сложный характер зависимости УЭП анализируемого раствора от его концентрации и температуры. Зависимость УЭП от концентрации может быть не только нелинейной, но и неоднозначной. На рис. 3.16 показаны зависимости УЭП от концентрации анализируемого раствора для хлористого натрия (NaCl), серной (H2SO4) и соляной (НС1) кислот. Зависимость УЭП от концентрации для всех трёх приведённых веществ нелинейна, а для серной кислоты и неоднозначна. На участках, где зависимость УЭП от концентрации неоднозначна (имеет экстремумы в точках 3, 5 и 6), использование кондуктометров, если не имеется дополнительных датчиков других физико-химических параметров или не проводится предварительная подготовка пробы для анализа (например, разбавление), невозможно. Допустимые рабочие диапазоны: 1−2, 1 — 3, 2 — 3, 3 — 4, 3 — 5, 4 — 5 и 5 — 6. Недопустимы диапазоны, содержащие внутри точки 3, 5, 6, например, 2−4 или 4−6.

Применяют два способа определения концентрации анализируемого раствора по результатам измерения его УЭП и температуры. Их используют для определения зависимости, связывающей определяемую концентрацию, УЭП и температуру анализируемого раствора. В первом случае концентрацию находят как результат расчёта концентрации по экспериментально определённой зависимости вида.

где С — определяемая концентрация, % или г/л; g = * - n (f —1₀); t — температура анализируемого раствора; U, — температура нормирования; п — нормирующий коэффициент; Аг, у — постоянные коэффициенты.

Рис. 3.16. Зависимость УЭП от концентрации водных растворов.

Получение калибровочных коэффициентов можно пояснить на примере их определения для анализа раствора серной кислоты в диапазоне от 92 до 97%, который является самым трудным для реализации кондуктометрического анализатора. На рис. 3.17 показаны зависимости УЭП растворов серной кислоты, концентрация которых находится в этих пределах, а температура — от 20 до 70 °C.

Нормирующий коэффициент п определяется как минимальный относительный температурный коэффициент УЭП анализируемого раствора. Его применение необходимо, когда зависимость УЭП анализируемого раствора от температуры существенно больше, чем от его концентрации.

Рис. 3.17. Зависимость УЭП от концентрации серной кислоты и температуры анализируемого раствора:

После применения нормирующего коэффициента зависимость нормированной проводимости и концентрации имеет вид, показанный на рис. 3.18. Далее приступают к определению коэффициентов, связывающих измеренное значение УЭП с концентрацией серной кислоты при каждой из температур в виде.

полинома второго порядка С g’k,. Коэффициенты к, также.

/=о зависят от температуры анализируемого раствора. Эта зависимость нелинейна. На рис. 3.19 показана зависимость к" от температуры анализируемого раствора.

Рис. 3.18. Зависимость скорректированной УЭП от концентрации.

Зависимость коэффициентов, связывающих измеренную УЭП с концентрацией, хорошо описывается полиномом третье;

з го порядка ку =V к,/. Результат расчёта концентрации серной.

/=о кислоты по результатам измерения его УЭП и температуры, т. е. статическая характеристика кондуктометра, показана на рис. 3.20.

Относительная погрешность измерения концентрации серной кислоты кондуктометром не превысила ±0,5%.

Рис. 3.19. Зависимость коэффициента к_п от температуры.

Рис. 3.20. Статическая характеристика кондуктометра: О — результаты расчёта концентрации при температуре 20 °C;? — результаты расчёта при температуре 70 °C.

Коэффициенты k_if для определения концентрации наиболее распространённых веществ приведены в табл. 3.5.

Таблица 3.5.

Коэффициенты k_tj для определения концентрации наиболее распространённых веществ.

Продолжение табл. 3.5.

Иногда применяют и другой способ определения концентрации, обратный предыдущему. Он основан на использовании зависимости УЭП от концентрации и температуры анализируе;

4 4.

мого раствора в виде / = II c’cijjit — t₀). Концентрацию рас;

1=0 у=о твора определяют по параметру с, который изменяется до тех пор, пока рассчитанное по этой зависимости значение УЭП при измеренной температуре не совпадёт с измеренной УЭП. Полученное при выполнении этого условия значение с принимают за концентрацию анализируемого компонента в растворе. В некоторых случаях такой способ даёт лучшие результаты, чем предыдущий. Можно объяснить это тем, что УЭП анализируемого раствора зависит от его концентрации, а не наоборот.

Калибровка кондуктометра для работы в режиме анализатора концентрации бинарного раствора состоит в занесении в память микроконтроллера коэффициентов, связывающих УЭП, температуру и концентрацию анализируемой жидкости.