1.2.7 А) Электрокондуктометрический метод анализа

Электрокондуктометрический метод суммирует концентрации. В данном методе концентрации электролитов зависят от их электропроводности.

Закон Кольрауша:

Где σ – удельная электропроводность; α – степень диэлектрической диссоциации; С – концентрация, F – число Фарадея, 𝜐_к, 𝜐_а – активность катионов и анионов.

Значение α является сложной функцией от С. Поэтому на практике применяют экспериментальные зависимости удельной электропроводности от концентрации.

∆σ=К_с∆С, где К_с – коэффициент, определяемый для конкретного электролита.

По принципу действия данные концентратомеры подразделяются на:

- низкочастотные безконтактные

- высокочастотные с конденсоторной

- высокочастотные индуктивные

Для измерения концентрации:

- контактные с двухэлектродной ячейкой

- бесконтактные низкочастотные

- бесконтактные высокочастотные

Низкочастотный бесконтактный концентратомер

Т_р1 – трансформатор, W₁ – первичная обмотка, которая питается напряжением U и вторичная обмотка W_2, которая представляет собой блок в который попадает контролируемая среда – электропроводная среда. Данный электрод является измерительной ячейкой. W₃ – вторичная обмотка. W_к – конпенсационная обмотка.

Мостовая схема включает R₁, R₂, R₃, R_t. R_p – потенциометр. РД – реверсивный двигатель.

Ячейка явл-ся вторичной обмоткой трансформатора Т₁. В данной ячейке трансформируется некоторая ЭДС Е_изм. Вторичная обмотка Т_р1 в W₁. По правилам трансформации

U∙ W₁= Е_изм∙ W_2..

W - число витков, W=1. Е_изм= данная Е_изм вызывает протекание тока по данной ячейке.

I=

L-длина ячейки, S- площадь сечения.

К_яч=L/S—(постоянная ячейки)

I_ИЗМ=U∙W₁∙ /W₂∙K_ЯЧ=К∙

Величина I_изм сопостовима сопостовима С.

По отношению к Т_р1 обмотки W₂ и является W_к являются первичными, а W₃ – вторичной; создает свой магнитный поток, определяемый числом ампервитков в каждой обмотке.

Ампервитки компенсационной обмотки I_кW_к. Во вторичной обмотке W₃ трансформатора Т_р2 выводится ЭДС. Эта ЭДС подается на ЭУ, усиливается и поступает на РД, который приходит во вращение, при этом изменяется R_p и изменяется I_k в обмотке W_к. Данный ток изменяется до тех пор, пока поток не станет равным нулю, т.е тогда, когда выполняется условие:

I_изм∙ W₂= I_к ∙ W_к

В этот момент двигатель останавливается:

I_к = I_изм∙ W₂/ W₁= W₂=1

I_к = I_изм/ W_к= I_изм ≡σ≡С

Для компенсации температурной погрешности применяется мостовая схема, она питается вторичной обмоткой Т_р1. В измерительной диагонали формируется сигнал напряжения участвующий в формировании тока I_к. При этом при одном и том же изменении ∆t изменение ∆R_t=∆R_яч. Это равенство достигается выбором соответствующего сопротивления R мостовой схемы R₁, R₂, R₃.

1.2.7 А) Электрокондуктометрический метод анализа

Электрокондуктометрический метод суммирует концентрации. В данном методе концентрации электролитов зависят от их электропроводности.

Закон Кольрауша:

Где σ – удельная электропроводность; α – степень диэлектрической диссоциации; С – концентрация, F – число Фарадея, 𝜐_к, 𝜐_а – активность катионов и анионов.

Значение α является сложной функцией от С. Поэтому на практике применяют экспериментальные зависимости удельной электропроводности от концентрации.

∆σ=К_с∆С, где К_с – коэффициент, определяемый для конкретного электролита.

По принципу действия данные концентратомеры подразделяются на:

- низкочастотные безконтактные

- высокочастотные с конденсоторной

- высокочастотные индуктивные

Для измерения концентрации:

- контактные с двухэлектродной ячейкой

- бесконтактные низкочастотные

- бесконтактные высокочастотные

Высокочастотный концентратомер (бесконтактный)

Данные датчики питаются напряжением высокой частоты от нескольких МГц до нескольких сотен МГц. Они имеют измерительные ячейки двух видов:

- емкостные - индуктивные

Комплексное сопротивление одной ячейки состоит из активной и реактивной составляющей, зависит от электрохимических свойств контролируемой среды, т.е от проводимости и диэлектрической проницаемости. При этом установлено, что ячейка емкостного типа наиболее чувствительна при изменении концентрации с малой электропроводностью, а ячейки индуктивного типа наиболее чувствительны, при измерении концентрации расходов с большой электропроводностью.

На рисунке показана блок-схем автоматического высокочастотного концентратомера:

1 – генератор высокой частоты

2 – первичный преобразователь

3 – измерительная схема

4 – вторичный прибор

Генератор 1 выполняет только функции источника, который питает 2. При использовании индуктивных первичных преобразователей измерительная схема контролирует изменение потерь высокочастотной энергией, которая характеризует изменение активной проводимости преобразователя. Если используется конденсаторная ячейка, контролируемым параметром может быть, как активная составляющая его проводимости, так и величина эквивалентной емкости. Если контролируемая среда не электропроводна, то в данном случае концентратомер называется диэлектриком, т.к измерение концентрации данной среды производится по величине диэлектрической проницаемости данной среды.

Диэлектрическая проницаемость смеси компонентов:

Ɛ_см=

- диэлектрическая проницаемость отдельного компонента

- относительное содержание данного компонента в смеси

При этом данный прибор измеряет концентрацию только одного компонента с наибольшей диэлектрической проницаемостью. При этом наиболее диэлектрической проницаемостью обладает вода, поэтому измеряется концентрация воды в данной смеси, т.е измеряется влажность смеси.