pH-метры в химическом производстве
Измерение водородного показателя является ключевым процессом контроля качества при производстве лакокрасочных материалов, клеевых составов и средств бытовой химии. Промышленные pH-метры преобразуют активность ионов водорода в электрический сигнал с использованием потенциометрического метода.
Измерительная система состоит из стеклянного электрода с чувствительной мембраной и электрода сравнения. При погружении в раствор на границе стекло-жидкость возникает разность потенциалов, пропорциональная концентрации ионов водорода согласно уравнению Нернста. Современные приборы обеспечивают точность до 0,01 единицы pH в диапазоне 0-14.
В производстве водорастворимых красок контроль pH критичен для стабилизации дисперсий и регулирования вязкости. Для клеевых систем на водной основе оптимальный диапазон pH обеспечивает необходимую степень полимеризации. При синтезе поверхностно-активных веществ мониторинг кислотности позволяет управлять скоростью химических реакций.
Кондуктометры для контроля электропроводности
Измерение удельной электропроводности основано на определении способности раствора проводить электрический ток. Кондуктометрические датчики применяются для контроля концентрации электролитов в технологических жидкостях химических производств.
Контактные кондуктометры используют два или четыре электрода, погруженные в измеряемую среду. При подаче переменного напряжения измеряется сила тока, которая пересчитывается в значение проводимости. Бесконтактные приборы работают по принципу индукционного измерения, что исключает влияние поляризации электродов и загрязнения датчиков.
В системах водоподготовки кондуктометры контролируют эффективность деминерализации и качество дистиллированной воды. При производстве жидких моющих средств проводимость коррелирует с концентрацией активных компонентов. Для промывочных растворов в ЛКМ-производстве измерение УЭП позволяет определить степень очистки оборудования.
Температурная компенсация измерений
Электропроводность растворов существенно зависит от температуры с температурным коэффициентом порядка 2 процентов на градус Цельсия. Промышленные кондуктометры оснащаются встроенными термодатчиками Pt100 или Pt1000, которые автоматически приводят показания к референсной температуре 25 градусов Цельсия. Компенсация может быть линейной или нелинейной в зависимости от типа измеряемого раствора.
Рефрактометры промышленные
Рефрактометрический метод анализа базируется на измерении показателя преломления света при переходе между средами с различной оптической плотностью. Проточные рефрактометры устанавливаются непосредственно в технологические трубопроводы для непрерывного контроля состава растворов.
Призма рефрактометра выполняется из материала с высоким коэффициентом преломления. Анализируемая жидкость контактирует с призмой, и луч света, проходя через границу раздела, отклоняется на угол, зависящий от концентрации растворенных веществ. Цифровые датчики преобразуют угол отклонения в показатель преломления или процент концентрации.
В химической промышленности рефрактометры применяются для контроля концентрации гликолей, спиртов, кислот и щелочей. При производстве клеев измеряется содержание сухого остатка и соотношение компонентов в многокомпонентных системах. Проточные модели работают в диапазоне температур до 160 градусов и обеспечивают непрерывный контроль технологических параметров.
Электроды и датчики анализаторов
Выбор типа электрода определяется физико-химическими свойствами измеряемой среды. Комбинированные стеклянные электроды объединяют измерительный и сравнительный элементы в одном корпусе, что упрощает конструкцию и повышает надежность измерений.
Для чистой воды и растворов с низкой ионной силой применяются высокоомные электроды с мембраной из стекла типа В. Низкоомные электроды из стекла Н обладают повышенной механической прочностью и используются в агрессивных средах. Специальные фторустойчивые электроды позволяют работать с растворами плавиковой кислоты, которая разрушает обычное стекло.
Диафрагма электрода сравнения может быть керамической, стеклянной или открытой. Керамические диафрагмы подходят для большинства водных растворов. Открытое соединение применяется для вязких сред и суспензий, где керамика быстро засоряется. Полимерные диафрагмы обеспечивают стабильную работу при высоких температурах до 130 градусов.
Калибровка и техническое обслуживание
Регулярная калибровка анализаторов гарантирует достоверность результатов измерений. pH-электроды калибруются по двум или трем точкам с использованием буферных растворов со стабильными значениями pH. Стандартные буферы имеют номинальные значения 4,01; 6,86 (или 7,00); 9,18 и 10,01 при температуре 25 градусов Цельсия.
Перед калибровкой электрод промывается дистиллированной водой и проверяется уровень электролита в камере сравнения. Измерительная система должна показывать наклон в пределах 95-105 процентов от теоретического значения по уравнению Нернста (59,16 мВ на единицу pH при 25 градусах). Значение потенциала в изопотенциальной точке должно находиться в диапазоне pH 6,8-7,2.
Очистка электродов выполняется в зависимости от типа загрязнений. Белковые и органические отложения удаляются погружением в 25-процентный раствор аммиака на 10-15 минут с последующей промывкой. Неорганические соли и карбонатные отложения растворяются в 0,1 молярном растворе соляной кислоты при выдержке несколько часов. После любой очистки необходима повторная калибровка. Кондуктометрические датчики калибруются стандартными растворами с известной проводимостью. Рефрактометры калибруются по дистиллированной воде с показателем преломления nD = 1,3330 при 20 градусах.
Хранение датчиков
Стеклянные электроды хранятся в специальном растворе хлорида калия или буфере pH 4,01 или 7,00 для предотвращения высыхания чувствительной мембраны. Недопустимо хранение в дистиллированной воде, так как это приводит к вымыванию ионов из стекла и замедлению отклика электрода. Электроды с перезаполняемым электролитом требуют периодической проверки уровня раствора KCl.
