г) в некоторых веществах в ходе сушки образуется водонепроницаемая корка, препятствующая дальнейшему удалению влаги.

Некоторые из указанных погрешностей можно уменьшить сушкой в вакууме при пониженной температуре или в потоке инертного газа. Однако для вакуумной сушки требуется более громоздкая и сложная аппаратура, чем для воздушно-тепловой.

При наиболее распространенном методе сушки (в сушильных шкафах) имеются погрешности, зависящие от применяемой аппаратуры и техники высушивания. Так, например, результаты определения влажности зависят от длительности сушки, от температуры и атмосферного давления, при которых протекала сушка. Температура имеет особенно большое значение при использовании ускоренных -методов, когда понижение температуры сильно влияет иа количество удаленной влаги. На результаты высушивания влияют также форма и размеры бюкс и сушильного шкафа, распределение температуры в сушильном шкафу, скорость движения воздуха в нем, возможность уноса пыли или мелких частиц образца и т. д. Для материалов, подвергающихся перед определением влажности измельчению, большое значение имеет убыль влаги в образце в процессе измельчения. Эта убыль особенно велика, если при размоле имеет место нагрев образца. С другой стороны, возможно поглощение влаги из окружающей среды в промежутках времени между окончанием сушки и взвешиванием образца. Изменения влажности образца до или после сушки вследствие сорбции или десорбции имеют место и у других материалов с высокой гигроскопичностью, например тонких листовых (бумаги).

В итоге высушивание представляет собой чисто эмпирический метод, которым определяется не истинная величина влажности, а некая условная величина, более или менее близкая к пей. Определения влажности, выполненные в неодинаковых условиях, дают плохо сопоставимые результаты. Значительно более точные результаты дает вакуумная сушка, выполняемая обычно в камере при давлении 25 мм рт. ст. и ниже до постоянного веса.

В дистилляционных методах исследуемый образец подогревается в сосуде с определенным количеством жидкости, не смешивающейся с водой (бензин, бензол, толуол, ксилол, минеральное масло и т. д.). Выделяющиеся пары воды вместе с парами жидкости подвергаются отгонке и, проходя через холодильник, конденсируются в измерительном сосуде, в котором измеряется объем или масса воды. Дистилляционные методы в различных модификациях и с использованием разных конструкций аппаратуры были разработаны для различных материалов, в том числе и для жидких (например, стандартный метод Дина и Старка для нефти и нефтепродуктов). Однако дистилляционным методам также свойственны многие недостатки и источники погрешностей, в том числе и систематических, как показали исследования метода Дина и Старка на нефтях [Л. 1-8].

Экстракционные методы основаны на извлечении влаги из исследуемого образца твердого материала водопоглощающей жидкостью (диоксан, спирт) и определении характеристик жидкого экстракта, зависящих от его ллагосодержаиия - плотности, показателя преломления, температуры кипения или замерзания и т. п.

Основой химических методов является обработка образца твердого материала реагентом, вступающим в химическую реакцию только с влагой, содержащейся в образце. Количество воды

в образце определяется по количеству жидкого или газообразного продукта реакции. Наиболее распространенными химическими методами являются карбидный (газометрическнй) метод и применение реактива Фишера (метод К. Фишера).

В первом методе измельченный образец влажного материала тщательно смешивают с карбидом кальция в избыточном количестве, причем имеет место реакция

СаС2-1-2Н20--Са(ОН)2+С2Н2.

Количество выделенного газа определяют измерением его объема (волюмометрическнй способ), давления в закрытом сосуде (манометрический способ) или путем взвешивания (гравиметрический способ).

Иногда применяют и другие методы, основанные на гидролизе, например на реакции гидрида кальция с определением количества выделившегося водорода:

С аНг-Ь 2Н20--Са (ОН) 2-Ь 2Н2.

Газометрические приборы обычно градуируют эмпирически, так как практически не вся вода участвует в реакции.

Реактив Фишера, представляющий собой раствор возогнанного металлического йода, безводного пиридина и сухого сернистого ангидрида в абсолютном метаноле, нашел применение для определения влажности многочисленных материалов (твердых, жидких и газообразных) в лабораторных усповнях. В основу метода положена известная в аналитической химии реакция:

J2-Ь S02-b2H20-H2S04-b2HJ.

Метод отличается универсальностью, высокой чувствительностью и точностью, применим в широком диапазоне влагосодержаннй (включая малые и микровлагосодержания); по данному методу имеется обширная литература ![Л. 1-9 и 1-10]. Обычно конец титрования определяют визуально или электрометрическим способом; в последнее время применяются и автоматические титраторы.

Менее распространен химический метод определения влажности по повышению температуры вследствие химической реакции реагента с влагой вещества; чаше всего в качестве реагента используется серная кислота. Повышение температуры смеси карбида кальция с материалом можно использовать также в карбидном методе, так как реакция воды с СаС2 протекает с выделением тепла.

Косвенные методы

В этих методах оценка влажности материала производится по изменению различных его свойств.

В пикнометрическом методе используются водные пикнометры для определения плотности твердых материалов.

Недостатком этого метода является необходимость в дополнительной информации о плотности материала;

кроме того, на результат измерения влияет содержание в материале воздуха и водорастворимых компонентов (соли и т. п.).

Механические методы основаны на измерении изменяющихся с влажностью механических характеристик твердых материалов: сопротивления раздавливанию (зерна); сопротивления вдавливанию металлической иглы, конуса или ножа; сопротивления деформирующему усилию; давления, необходимого для уплотнения образца (хлопка) постоянной массы в фиксированном объеме; усадки материала (почвы) под давлением поршня в цилиндре и др. Этим методам, отличающимся своей простотой, свойственна низкая точность.

Из косвенных методов важнейшими и получившими наибольшее распространение являются те физические методы, которые рассматриваются в настоящей книге.

Все физические методы основаны на преобразовании влажности в другую физическую или физико-химическую величину, более удобную для измерения и дальнейших преобразований. Характер измеряемого свойства может служить основным признаком для классификации физических методов измерения влажности.

Целесообразно выделить в отдельную группу электрические методы, в основу которых положено прямое измерение электрических параметров материала.

Вторую группу образуют методы, у которых измеряемая физическая величина «е является электрической. Этим методам присвоено наименование «неэлектрических». Следует помнить, что во втором и третьем звеньях структурной схемы (рис. В-2) измеряемая величина, как правило, преобразуется в электрические сигналы.

Комбинирование методов обеих групп осуществляется в «многопараметрических» методах, основанных на совокупном измерении двух или большего числа параметров материала; каждый из них может быть электрическим или неэлектрическим.

М. В. Венедиктов [Л. 1-11] предложил разделить все методы определения влагосодержания на две группы:

1. Методы, основанные на измерении одного или нескольких свойств влажного материала без предварительного разделения воды и исследуемого материала.

2. Методы «массопереносные», основанные на предварительном переносе влаги во вспомогательную среду.