9.6.2 Кондуктометричний метод та аналізатор

Принцип дії ґрунтується на вимірюванні електропровідності розчинів. Хімічний склад розчину визначається по залежності його електропровідності від концентрації та природи заряджених частинок. Електропровідність – це властивість речовин проводити електричний струм, що обумовлений наявністю в них рухомих заряджених частинок (носіїв струму – катіонів і аніонів). Електропровідність – величина, що обернена опору. Одиницею вимірювання електропровідності в системі СІ є 1 См, це електропровідність провідника опором в 1 Ом.

Кондуктометричні аналізатори мають високу чутливість, прості, надійні, використовуються для аналізу виноматеріалів, молочних продуктів, сольових і миючих розчинів. Електропровідність розчину вимірюються або контактним способом (шляхом введення електродів в досліджуваний розчин), або безконтактним - безелектродним.

На рис. 9.39 наведена схема вимірювальна комірка контактного аналізатора вимірювальна комірка контактного аналізатора.

Рис. 9.39 – Схема вимірювальної комірки контактного аналізатора

Контактні кондуктометричні аналізатори ґрунтуються на безпосередньому контакті електронів з розчином. Первинний вимірювальний перетворювач (ПВП) складається з вимірювальної комірки (рис. 9.39), яка має два електроди площиною S на певній відстані L один від одного і розміщених в розчині. Опір комірки R визначається тільки електропровідністю розчину.

Вимірювання проводяться за таких умов:

- в якості вторинного вимірювального приладу використовують зрівноважений міст, який живлять напругою змінного струму, що зменшує вплив явища електролізу середовища та поляризації електронів – рис.9.40;

а) б)

Рис. 9.40 – Схема 4-х електродного ПВП – «а»;

схема контактного кондуктометра «б»

- електроди виготовляють із стійких малоактивних матеріалів (прототипи графіту);

- вимірювання проводять при малій силі струму в вимірювальному колі та при підвищеній частоті напруги живлення (до 1кГц), але більшість аналізаторів працює на промисловій частоті 50 Гц.

Безконтактні кондуктометричні аналізатори не мають безпосереднього контакту з розчином і вільні від багатьох недоліків контактної кондуктометрії. Забезпечують вимірювання концентрацій сильно забруднених агресивних рідин, суспензій, колоїдної розчинів безпосередньо на технологічних лініях – рис.9.41 та рис. 9.42.

Рис. 9.41 – Схема безконтактного ПВП аналізу складу рідин

Рис. 9.42 - Електрична схема безконтактного ПВП

Фізична суть безконтактної низькочастотної кондуктометрії полягає в тому, що аналізована електропровідна рідина проходить в замкненій (кільцевій) трубці із діелектрика (рис. 9.41) і одночасно є витоком двох трансформаторів: живлення Тр1 та вимірювального Тр2 (рис. 9.42). Короткозамкнений рідинний виток є вторинною обмоткою Тр1 і одночасно первинною обмоткою вимірювального Тр2. Струм, який протікає через рідинний виток, пропорційний електропровідності розчину і вимірюється індукованою напругою у вторинній обмотці вимірювального трансформатору:

, (9.37)

де k - конструктивний коефіцієнт;

R – опір рідинного кільця, який залежний від електропровідності рідини.