Вопросы для самоконтроля

1. Что такое коэффициент преломления?

2. Каковы законы преломления света?

3. Что такое дисперсия света?

4. Как работает рефрактометр?

5. Каковы метрологические характеристики рефрак-тометра ИРФ-454 Б2М?

6. Какие величины (параметры) измеряет рефракто-метр?

7. Определение суммарного загрязнения воды частотным кондуктометром лк-01 Введение

Кондуктометрия (от англ. conductivity– электричес-кая проводимость и …метрия) – метод физико-химического анализа, основанный на измерении электрической проводимости растворов.

Кондуктометрия является простым, надёжным и дешёвым электрохимическим методом измерения с малым энергопотреблением, что позволяет широко использовать её в современной промышленности и науке для контроля состава и свойств жидких сред.

Способность вещества проводить электрический ток характеризуется его удельной электрической проводи-мостью (УЭП) æ, которая является индивидуальной характеристикой данного вещества.

Удельная электрическая проводимость раствора æопределяется уравнением

æ ==,(8.1)

где R – сопротивление раствора между электродами измерительной ячейки;S – площадь электродов;l – рас-стояние между электродами;А– постоянная ячейки.

УЭП в системе СИ измеряется в См/м (по имени немецкого электротехника и изобретателя Э. Сименса, E.Simens, 1816 – 1892), а постоянная ячейки - в м^-1.

Если в растворе находится смесь различных невзаимо-действующих компонентов, то УЭП подчиняется закону аддитивности (от лат. additivus- придаточный), т.е.

æ = æ_iC_i , (8.2)

где æ_i– УЭПi-ого компонента;C_i - относительная объёмная концентрацияi-ого компонента.

Это свойство позволяет контролировать с помощью метода кондуктометрии общее солесодержание воды, степень её загрязнения и т.п.

Общее солесодержание раствора Ссвязано с его УЭП соотношением

С = kæ, (8.3)

где k– коэффициент пропорциональности.

Под качеством питьевой воды понимают совокупность свойств, обусловленных характером и концентрацией содержащихся в ней примесей.

Эти примеси классифицируют следующим образом:

1. Взвешенные вещества – суспензии или эмульсии с размером частиц 10^-5– 10^-3см обусловливают мутность воды.

2. Коллоиды (греч. – клей и- вид) – растворённые примеси и высокомолекулярные органические соединения со степенью дисперсности 10^-6– 10^-5см обусловливают окисляемость и цвет воды.

3. Молекулярно растворённые вещества с размером частиц 10^-6– 10^-7см определяют запахи и привкус воды.

4. Диссоциирующие на ионы вещества с дисперсностью менее 10^-7см, как правило, это соли, от которых зависит минерализация, жёсткость, щёлочность или солёность воды.

УЭП различных типов природных вод колеблется в пределах 10^-7– 10^-2См/м и зависит от состава и концентрации растворённых в воде примесей. Качество питьевой воды регламентируется ГОСТ.

Полный санитарно-химический анализ воды включает в себя несколько десятков измерений таких параметров, как температура, запах, цветность, мутность, содержание взвешенных частиц и их зольность; жёсткость общая, карбонатная и некарбонатная, щёлочность; содержание сульфатов, хлоридов, нитритов, нитратов, фосфатов, силикатов, аммиака солевого и альбуминоидного; ионов Ca²⁺,Mg²⁺,Mn²⁺,Fe²⁺+Fe³⁺,Al³⁺(остаточный),Cu²⁺,Zn²⁺,Fe^-; плотность осадка; углекислота свободная и связанная; содержание растворённого кислорода; окисляемость; БПК₅; рН; общее число бактерий; число бактерий группы кишечной палочки и т.п.

Промышленная (сточная вода) - это вода, использо-ванная на производственные и бытовые нужды и загрязнённая при этом различными отходами. На долю промышленности приходится около 85 % общего водопотребления.

Полный санитарно-химический анализ промышлен-ных вод – понятие условное, т.к. даже совокупность нескольких десятков определений не может дать исчерпывающего представления о всех компонентах воды. Таким образом, анализ природных и сточных вод представляет собой научно-техническую проблему, решение которой требует значительных материальных затрат.

При контроле состава воды широкое распространение получил контактный кондуктометрический метод измерения. Теоретически абсолютно чистая вода при температуре 25 ^оС и атмосферном давлении должна иметь УЭП, приблизительно равную 10^-10См/м. Деионизация воды, осуществляемая с помощью ионного опреснителя, даёт возможность получения воды с УЭП, равной 2,010^-9См/м. Присутствие в воде солей с концентрацией 1 мг/л повышает её УЭП на 110^-8См/м.

Кондуктометрические анализаторы жидкости получи-ли широкое распространение благодаря своей простоте, высоким метрологическим показателям, отсутствию необходимости в пробоотборе и пробоподготовке, прос-тоте монтажа датчика на технологическом оборудовании, хорошим эксплуатационным показателям и др.

Метод контактной кондуктометрии может быть реализован на амплитудных (амплитудно-фазовых) и частотных кондуктометрах.

Амплитудный метода измерения заключается в том, что при прохождении электрического сигнала через раствор в ячейке его амплитуда оказывается пропорцио-нальной УЭП. Амплитудные контактные кондуктометры широко распространены благодаря своей простоте, разра-ботанности теории, системотехники и элементной базы.

Частотный метод измерения заключается в том, что пропорциональной УЭП раствора оказывается частота выходного сигнала. При этом кондуктометрическая ячей-ка включена в положительную обратную связь RC– генератора, вследствие чего его частотаfпропорцио-нальна УЭП раствора, т.е.

f = . (8.4)

Использование этого метода позволяет повысить точность измерения, его помехозащищённость, упростить кондуктометр, легко осуществить связь с микро-процессором и т.п.