Кондуктометрический концентратомер
Кондуктометрия (от англ. conductivity - электропроводность), электрохимический метод анализа, основанный на изменении электропроводности растворов. Применяют для определения концентрации растворов солей, кислот, оснований, контроля состава некоторых промышленных растворов. По типу чувствительности элемента(измерительной ячейки) методы измерения электрической проводимости делятся на контактные и бесконтактные. Чувствительный элемент контактных кондуктометрических анализаторов представляет собой электронную ячейку, погруженную в контролируемый раствор, с помощью которой измеряется его электрическая проводимость, зависящая от состава и количества, находящихся в нем веществ. Двухэлектродные ячейки применяются для анализа чистых разбавленных растворов с удельной электрической проводимостью до 10-5 См/м и в сигнализаторах, когда не требуется высокой точности измерения. В трехэлектродной ячейке внешние электроды соединены между собой и вместе с внутренним электродом образуют две параллельно включенные двухэлектродные ячейки. В этой ячейке мало сказываются внешние наводки. В четырехэлектродной ячейке переменное напряжение подводится к двум крайним электродам, между которыми в растворе протекает ток. Два внутренних электрода служат для измерения падения напряжения, которое создает ток на участке раствора между ними, четырехэлектродные ячейки применяют для анализа чистых растворов с удельной электрической проводимостью 10-2 - 10 См/м. Устройство автоматического контроля содержания соли в растворе кондуктометрического типа состоит из датчика и измерительного прибора. Датчиком служит электродная ячейка, погружаемая в контролируемый раствор, электропроводность которого зависит не только от размеров электродов и расстояния (взаимного расположения) между ними, но и от их формы и объема раствора. Поэтому удельная электропроводность χ не равна измеренной электропроводности раствора СО, а лишь пропорциональна ей, т.е. χ =Кω; (3)
где К - постоянная датчика, зависящая только от формы и взаимного расположения электродов. Подставив в (3) выражение (2), получим соотношение
с помощью которого можно определить электрическое сопротивление R, датчика, имея в виду, что его постоянная К находится экспериментально путем определения R, на образцовом растворе, удельная электропроводность которого известна. В кондуктометрических концентратомерах необходимо учитывать возможность электролиза, сопровождаемого переносом материала электродов в раствор и возникновением ЕДС поляризации в пограничном слое. С целью уменьшения этого эффекта электроды изготовляют из химически стойких в данном растворе материалов (планированной платины, нержавеющей стали, графита и др.), а измерения производят на переменном токе. Датчик кондуктометрического концентратомера обладает не только активной проводимостью, но и реактивной, обусловленной емкостью пограничного слоя, электролитической емкостью раствора и геометрической емкостью электродов В связи с этим результаты измерений зависят также от частоты тока. На рис.2 показана электрическая схема солемера, предназначенного для измерения содержания солей в воде.
Рис.2. Схема лабораторной установки:
Солемер представляет собой кондуктометрический концентратомер и состоит из датчика (двух электродов), вольтметра, емкости для раствора и источника питания. Электродами в датчике являются две графитовые стержни. В измерительном диапазоне солемера зависимость сопротивления датчика R (ом) от содержания соли С (мг/кг) следующая:
|
(4)
