Главная страница  Измерения влажности 

[0] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41] [42] [43] [44] [45] [46] [47] [48] [49] [50] [51] [52] [53] [54] [55] [56] [57] [58] [59] [60] [61] [62] [63] [64] [65] [66] [67] [68] [69] [70] [71] [72] [73] [74] [75] [76] [77] [78] [79] [80] [81] [82] [83] [84] [85] [86] [87] [88] [89] [90] [91] [92] [93] [94] [95] [96] [97] [98] [99] [100] [101] [102] [103] [104] [105] [106] [107] [108] [109] [ 110 ] [111] [112] [113] [114] [115] [116] [117] [118] [119] [120] [121] [122] [123] [124] [125] [126] [127] [128] [129] [130] [131] [132]

образных материалов, в частности к пищевым, молочным и мясным продуктам. В качестве экстрагирующей жидкости наибольцее применение нашел диоксан, имеющий низкую е и смешивающийся с водой в любом соотношении (см. § 3-1). Применялся также диоксан с добавкой этиленгликоля («элуол») или веществ, реагирующих с поглощенной влагой, например уксусного ангидрида.

Заслуживает внимания экстрагирование влаги из солей NaCl и NH4NO3 растворами диоксана и метанола с последующим измерением характеристик экстракта в емкостном датчике с наружными электродами при частоте 9,45 Мгц. Извлечение влаги из образцов солей в этом стучае продолжалось всего 5 мин (при интенсивном перемешивании).

Предельной разновидностью экстракционного метода является метод растворения, в котором измеряют параметры растворителя после полного растворения образца твердого материала. Этот способ применялся лишь в отдельных случаях, например для измерения влажности (20-30,%) нитроцеллюлозы. Навеска материала растворялась в безводном ацетоне с последующим спектрофотометрическим определением влагосодержания по полосе поглощения Я=1,92 мкм [Л. 10-1].

Датчик экстракционного влагомера представляет собой сочетание устройства для измельчения образца материала и извлечения из него влаги с измерительной ячейкой, конструкция которой определяется принятым методом измерения параметров экстракта. Конструкция датчика влагомера {Л. 10-2], основанного на извлечении влаги спиртом, предусматривает автоматизацию подачи образца сыпучего материала и слива экстракта с помощью заслонки и клапанй с электромагнитным приводом. Длительность перемешивания и измельчения образца в процессе экстрагирования также выдерживается автоматически.

Основной недостаток экстракционных методов заключается в необходимости использования реактивов, от чистоты и правильности дозирования которых зависит точность измерения. Метод лишен одного из основных достоинств электрических методов измерения влажности - быстроты. Длительность одного измерения экстракционным методом достигает 2 ч. Экстракционные методы несвободны от некоторых погрешностей, прису1цих и другим методам. Известно, например, что при высушивании коллоидных капиллярнопористых материалов почти невозможно полностью удалить последние проценты или доли процента влаги. Это же явление наблюдается и при экстрагировании влаги.

Указанные причины, а также громоздкость измерения ограничивают распространение экстракционных электрических методов. Их применение представляет интерес лишь в отдельных случаях, когда другие, более простые методы неприменимы.

Иммерсионный метод (метод погружения) применялся для измерения влагосодержания порошков по их диэлектрической проницаемости е; как и экстракционный метод, он требует применения вспомогательной жидкости. В основе лежит следующий принцип: если в рабочее пространство конденсатора, заполненного жидкостью, ввести твердое тело любой формы, имеющее такую же диэлектрическую проницаемость, как и жидкость, емкость конденсатора не изменяется. В конденсаторном датчике с расширением в верхней нерабочей части для приема жидкости, вытесненной порошком, можно добиться равенства значений е порошка и жидкости различными



способами [Л. 3-2]. Один из них основан на выборе жидкости из серии смесей (например, диоксан - вода) с различными значениями е. Другой способ заключается в изменении состава бинарной смеси жидкостей (например, бензол и нитробензол или четырех-хлористый углерод и нитробензол) путем добавления малых порций одного из компонентов до тех пор, пока введение постоянной навески порошка не перестанет изменять е смеси. Достижение равенства диэлектрических проницаемостей порошка и жидкости отмечают по изменению знака разности показаний диэлькометра С порошком и без него. Известно также применение датчика, состоящего из двух расположенных друг над другом цилиндрических конденсаторов одинаковой емкости, которые можно подключать к одному измерительному устройству. В нижнюю часть датчика загружают порошок и оба конденсатора заполняют жидкостью с малой диэлектрической проницаемостью, к которой постепенно добавляют жидкость с высокой е до достижения равенства емкостей верхнего и нижнего конденсаторов.

Все известные методики измерения весьма громоздки; кроме того, метод погружения неприменим, если порошок поглощает один из компонентов жидкой смеси, изменяя значение б, а также если жидкость растворяет порошок или изменяет его свойства. В связи с этими недостатками иммерсионный метод нашел крайне ограниченное применение.

Метод газовой хроматографии применим для аналитического определения влагосодержания газов, жидкостей и твердых материалов. В газожидкостной хроматографии в качестве адсорбента (неподвижной фазы) используется жидкость, покрывающая тонким слоем твердый субстрат. Если анализируемым веществом является жидкость или твердое тело, влага до поступления в колонку хроматографа испаряется и в парообразном состоянии переводится в поток сухого малосорбируемого газа - носителя. Метод по своим принципиальным ошовам является массообменным; кроме того, в ряде случаев его используют в сочетании с другими массооб-менными методами.

Для измерения влажности воздуха методом газожидкостной хроматографии он вводится в адсорбционную колонку, которая по. окончании адсорбции промывается потоком гелия. С помощью детектора по теплопроводности получают на хроматограмме пики поглощения воздуха и воды; по высоте пика воды можно измерять низкие влагосодержания. При применении в качестве наполнителя колонки фтороуглеродного субстрата (флюоропак), покрытого пленкой полиэтиленгликоля, нижний предел измеряемого влагосодержания составлял 50 м. д. при объеме образца 1 см? и 1-5 м. д. при увеличении его объема до 10 см~ Щ. 10-3]. В (Л. 10-4] предлагается характеризовать влагосодержание отношением площади пика воды к площади пика воздуха. Эта величина не зависит от расхода газа носителя, одинаково влияющего на пики обоих компонентов; объем исследуемого образца воздуха необходимо, однако, стабилизировать. Имеется также некоторый опыт хроматографических измерений влагосодержания различных органических жидкостей. Для нефтей и нефтепродуктов была разработана методика прямого определения влаги в продукте, состоящем из многих углеводородов, путем разделения на двух колонках с полуобратной продувкой {Л. 10-5а]. Предлагалось также использовать в качестве твердого носителя фто-ропласт-4 и в качестве жидкой фазы - силоксйновые полимеры-



[Л. 10-56]. При этом благодаря гидрофобности наполнителя и гкидкб-го адсорбента получают узкий пик воды в начале хроматоюраммы, нетюсредственно после пика воздуха.

Затруднения, связанные с количественным определением влаги (особенно при низких влагосо.адржаниях) в органических соединениях вследствие несимметричности и большой ширины пика воды, привели к созданию методик, в которых хроматографический метод комбинируется с другими массообменными методами. Для жидких углеводородов применяли некоторые химические методы (см. § 1-3): для бутадиена - карбидный, для нефти - гидридкальциевый. Количество газа, образующегося при реакции влаги с карбидом или гидридом кальция (соответственно ацетилена или водорода), определяют хроматографом; результаты этого анализа косвенно характеризуют влагосодержание жидкости. Комбинированные методы применяли также для твердых материалов. Так, например, для измерения влажности зерна применялся хроматографический метод в сочетании с экстракционным {Л. 10-6]. Влага извлекалась из зерна, как и в методе К. Фишера, безводным метанолом, а экстракт анализировали методом газожидкостной хроматографии.

Несомненный интерес представляют прямые хроматографические измерения очень низких влагосодержаний твердых материалов, например влагосодержаний ниже 0,3% некоторых полимеров (поли-винилхлорид, полипропилен) в порошкообразном виде [Л. 10-7]. Влага испаряется с поверхности частиц тонко измельченного гидрофобного полимера в результате нагрева до высокой температуры (ПО-145 °С) и в смеси с газом носителем (гелий или водород) поступает в колонку хроматографа, термостатируемую при 100 °С. На хроматограмме получают раздельные пики воздуха, летучих веществ и воды. Был разработан автоматический анализатор, в котором все измерительные операции, начиная с отбора пробы до очистки пробоотборника по окончании измерений, выполняются автоматически по программе, задаваемой с помощью командного прибора и значительно сокращающей длительность цикла измерения по сравнению с лабораторным анализом. Хроматографические методы позволяют измерять влажность (в том числе очень малые влагосодержания) с высокой точностью. К их недостаткам относятся сложность и высокая стоимость аппаратуры, а также значительная длительность анализа.

Масс-спектрометрический метод при применении к сложным смесям углеводородов и, в частности, к жидким и газообразным высокомолекулярным соединениям позволяет наряду с другими компонентами определять их влагосодержание в широких пределах с высокой точностью, причем величина образца может быть весьма малой (для жидкостей несколько микролитров). Так, например, определяли влагосодержание жидкой смеси метанола, этанола и метилэтилового кетона 1[Л. 10-8]. Длительность одного анализа не превышает 1-2 ч. Процесс анализа может быть автоматизирован; автоматические масс-спектрометры были использованы для непрерывного контроля содержания водяных паров в отходящих газах мартеновских печей.

Ввиду сложности и высокой стоимости масс-спектрометрической аппаратуры ее применение для измерения влажности оправдано лишь Б отдельных случаях анализа сложных смесей, когда, кроме влаги, необходимо определить содержание и других компонентов, трудно поддающихся анализу.-




[0] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41] [42] [43] [44] [45] [46] [47] [48] [49] [50] [51] [52] [53] [54] [55] [56] [57] [58] [59] [60] [61] [62] [63] [64] [65] [66] [67] [68] [69] [70] [71] [72] [73] [74] [75] [76] [77] [78] [79] [80] [81] [82] [83] [84] [85] [86] [87] [88] [89] [90] [91] [92] [93] [94] [95] [96] [97] [98] [99] [100] [101] [102] [103] [104] [105] [106] [107] [108] [109] [ 110 ] [111] [112] [113] [114] [115] [116] [117] [118] [119] [120] [121] [122] [123] [124] [125] [126] [127] [128] [129] [130] [131] [132]

0.0391