Методи та прилади для аналізу складу і вимірювання параметрів речовин

В ході хіміко-технологічного процесу міняється хімічний склад речовин та їх властивості можуть проходити звичайні хімічні реакції, полімеризація, поліконденсація, кристалізація та інші процеси.

Технологічний контроль дозволяє судити про хід процесу. Найбільш поширеними є лабораторні методи аналізу – це періодичний вибір проби і хіміко-аналітичні методи аналізу. Такі аналізи проводяться періодично.

Для високо інтенсивних технологій потрібні автоматичні аналітичні прилади.

Аналітичними називають прилади, які застосовуються для встановлення складу і якості речовин. Галузь, яка їх випускає називається аналітичним приладобудуванням.

Ряд лабораторних методів піддається автоматизації і виходять автоматичні прилади.

Крім того є спеціальні методи вимірювання які суто призначені для побудови автоматичних приладів.

В загальному випадку під аналізом складу речовин розуміють визначення їх елементарного, функціонального чи молекулярного складу, а в ряді випадків необхідно визначити фазовий склад середовища. Найчастіше визначають молекулярний склад.

Визначають вміст одного або декількох компонентів. Прилади для визначення складу називаються аналізаторами. Якщо прилад визначає тільки один компонент суміші, то прилад називають концентратоміром.

Іноді прилад називають по назві компоненту, що визначають.

Якщо прилад міряє склад газового середовища – газоаналізатор.

Найчастіше в нашій галузі міряють склад газових середовищ, потім рідких середовищ і рідше твердих і сипких речовин.

Склад речовин характеризується числом частинок окремих компонентів проби і може також виражатися числом молей, масових компонентах, одиницях маси. Для практичних цілей склад виражають через концентрацію C компонентів.

Концентрація – відношення кількості «m» компоненту, що визначається в пробі до загальної кількості проби

, [Доля]

Для зручності цей вираз перемножають на 100%

Кількість речовини може бути взята в об’ємних одиницях або по масі.

% об – відсотки об’ємні

Можуть бути і інші одиниці концентрації – масова доля у певному об’ємі, вони зумовлені методом аналізу, що застосовувався для визначення складу (мг/м³, г/см³, мг/м³ г/м³).

Дуже малі концентрації визначають у мільйонних і мільярдних долях

ppm – 10^-6 ppb – 10^-9

Деякі параметри подають у вигляді числових значень у вигляді фізичних або фізико-хімічних величин (См/м, Па·с).

Всі вимірювання складу – це непрямі вимірювання.

Практично аналітичні вимірювання ведуть по взаємозв’язку між складом аналітичної речовини і величинами, що характеризують фізичні і фізико-технологічними параметрами.

y=f(C₁,C₂,…,C_i,…,C_n),

де y – вимірюваний параметр аналізованої речовини.

C₁,C₂ ,…- концентрації компонентів

n – число компонентів

По виду вимірюваних параметрів аналітичні методи можуть бути побудовані на використанні:

- Оптичних;

- Електричних;

- Магнітних;

- Теплових;

- Кінетичних;

- Механічних.

Властивостей середовища. При цьому міряють спектральний коефіцієнт випромінювання, коефіцієнт поглинання, розсіювання, відбивання, коефіцієнт заломлення, діелектричну провідність, електричну провідність, магнітну сприйнятливість, густину, в’язкість, теплопровідність, теплоємність, тиск і швидкість поширення акустичних коливань та інших параметрів.

Декотрі параметри міряються з точність до 10^-4 – 10^-5 їх значень.

Часто аналіз потрібного компоненту залежить від вмісту інших компонентів.

Властивість аналізатора міряти концентрацію потрібного компонента при зміні концентрації не вимірюваних компонентів називається вибірковою або селективною.

Суміші можуть бути двокомпонентні, така суміш називається двокомпонентною або бінарною. Коли є більше двох компонентів суміш називається багатокомпонентною.

Багатокомпонентна суміш, в якій властивості одного коефіцієнту суттєво відрізняються від властивостей іншого називається псевдобінарною.

Перед аналізом пробу активно знімають, знімають агрегатний або фазовий стан, розділяють в часі, збагачують.

Пробу аналізу готують:

1. Охолоджують;

2. Фільтрують;

3. Осушують.