Ерітінділердің концентрациясын өлшеу

Тоқ ыма ө ндірісінде қ олданылатын ерітінділер (қ ышқ ылдар, сілтілер, ағ артқ ыш заттектер, бояғ ыштар жә не т.б.) ө здерінің қ асиеттерінің алуан тү рлілігімен ерекшеленеді, сондық тан олардың концентрациясынбақ ылау ү шін ә ртү рлі ө лшеу ә дістеріне негізделген концентрация тү рлендіргіштеріқ олданылады.

Кондуктометриялық тү рлендіргіштер электролиттердің ә лсіз су ерітінділерінің концентрациясынө лшеу ү шін қ олданылады. Олардың жұ мыс істеу принципі электролиттің су ерітіндісінің ү лестік электр ө ткізгіштігінің χ оның концентрациясының тә уелділігіне негізделген

мұ ндағ ы η – ерітіндінің эквиваленттік концентрациясы, моль/м3; α – электролит молекулаларының диссоциациялану дә режесі; F – Фарадей тұ рақ ты шамасы (Кл/моль); u₀ v₀ – градиенті 1 В/м қ ұ райтын электр ө рісінде сә йкесінше аниондар мен катиондардың шекті қ озғ алу жылдамдық тары, м/с; v – аниондар мен катиондардың қ озғ алғ ыштығ ы (u=u₀F, v=v₀F).

Н+ сутегі мен ОН гидроксиді иондарының қ озғ алмалылығ ы ең жоғ ары болғ андық тан, ерітіндінің қ ұ рамында белгілі-бір мө лшерде тұ здар (содалар, натрий сульфаты жә не т.б.) бар болғ ан жағ дайда қ ышқ ылдар мен сілтілердің концентрациясын бақ ылау мү мкіндігі туындайды. Диссоциация дә режесі α мен иондардың қ озғ алмалылығ ы ерітіндінің температурасына байланысты, демек, ерітіндінің ү лестік электр ө ткізгіштігі сондай-ақ оның температурасына да байланысты

мұ ндағ ы β –электр ө ткізгіштігінің температуралық коэффициенті (0, 016-0, 024 шегінде).

Сондық тан кондуктометриялық концентрация тү рлендіргіштерісұ лбаларына температуралық қ алпына келтіру элементін енгізеді (17.1, а сурет). Кондуктометриялық ө ң дегіш ішінде коррозияғ а тө зімді болаттан жасалғ ан Э1-Э4 тө рт сақ иналы электрод орналасқ ан 2 ішкі арнасы бар оқ шаулағ ыш материалдан жасалғ ан ерітіндіге батырылғ ан корпус тү рінде дайындалғ ан. Электродтарғ а U1 ауыспалы ток кернеуі R қ осылғ ан резистор арқ ылы беріледі. Ол резистордың кедергісі Э1-Э4 электродтар учаскесінің кедергісінен біршама асып тү седі. Соның салдарынан кіру тізбегімен ө тетін Ід тогі U1 кернеуімен жә не R резистордың кедергісімен анық талатын болады. Э2-Э3 электродтарынан алынатын кернеуі былай кө рсетілуі мү мкін

мұ ндағ ы R ішкі электродтардың арасындағ ы кернеу (R…); А - ө ң дегіштің константалары.

Бұ л сигнал автоматты тең естіргіш белдіктің кіре берісіне беріледі. Оның белдік жү йесінің иіндерінің біреуіне ерітінді температурасының тетігі қ осылғ ан.

Кондуктометриялық концентрация тү рлендіргіші ластанғ ан ерітінділердің концентрациясын ө лшеуге мү мкіндік береді. Олардың жұ мысының принципіне екі трансформатордың байланысының сұ йық тық тық контуры болып табылатын тетік арнасындағ ы сұ йық тық бағ анының кедергісін ө лшеу жатқ ызылғ ан. Ө ң дегіш автоматты белдікпен бірге бір кешенде жұ мыс істейді. Ө лшеудің негізгі қ ателігі межеліктік ү стің гі шегінің ±2, 5% аспайды. Ү лестік электр ө ткізгіштіктің ө лшеу шегі – 1 см/с –ден 100 см/м дейін.

Сурет 10.1 Концентрация тү рлендіргіш: а) кондуктометриялық; б) жоғ арғ ы жиілікті в) гальваникалық

Жоғ ары жиілікті тү рлендіргіштерді тұ нба мен қ абыршық қ ұ райтын ерітінділер мен қ атты ластанғ ан ерітінділердің қ оюлығ ын ө лшеген кезде қ олданады. Ө ң дегіштің қ ұ рылысы ішінде жиілігі жоғ ары (шамамен 3 МГц) генератор қ осылғ ан 2 индуктивтілік шарғ ысы орналасқ ан фторопласттан жасалғ ан цилиндр тә різді зонд болып табылады. Ерітіндінің концентрациясына қ арай шарғ ының электр магнитті ө рісі ерітіндінің ішінде қ ұ йынды токтарды туындатады, ал ерітінді іріктеп алатын жоғ ары жиілікті энергия контур параметрлері мен жиілігі жоғ ары генератор амплитудасының ө згеруіне алып келеді. Бұ л ерітіндінің концентрациялық функциясында тіркеледі.

рН сутек кө рсеткішінің гальваникалық ө ң дегіштері сутек иондарының белсенділігін ө лшеу принципі бойынша жұ мыс істейді. Ол белсенділік бойынша қ ышқ ылды жә не сілтілі орталардың концентрациясытуралы пайымдауғ а болады. Іс жү зінде ерітінділердің қ асиеттері рН=... кө рсеткішімен сипатталады, мұ ндағ ы аН – сутек иондарының белсенділігі болып табылады. Кү шті қ ышқ ылдардан кү шті сілтілерге кө шу кезінде рН 0-ден 14 дейін ө згереді, ал бейтарап орталар ү шін рН=7. рН ө лшеу ү шін екі электроды: ө лшеу электроды, мысалы шыны электроды, жә не салыстыру электроды (кө бінесе хлоркү міс) бар гальваникалық элементті қ олданады.

10.1, в суретте 1 каломель жартылай элементінен жә не 2 шыны ө лшеу электродынан қ ұ ралатын гальваникалық ө ң дегіш кө рсетілген. Каломель жартылай элементінің электроды каломельдің қ иын еритін қ анық қ ан ерітіндісінде болатын сынап болып табылады. Жартылай элемент сынақ тан ө ткізіліп жатқ ан ерітіндімен КСL қ анық қ ан ерітінді арқ ылы байланысады. Бұ л диффузионды потенциалдардың КСl ерітіндісінің шектерінде тө мен мә нге ие болатындай жағ дайғ а дейін азаюын қ амтамасыз етеді.

2 шыны электрод шынытү тіктің ұ шында қ алыптасқ ан жұ қ ақ абырғ алы шыны тү тік болып табылады. Шыны-ерітінді шегіндегі ерітіндіде ерітіндінің сутекті иондарының белсенділігіне байланысты потенциалдар айырмасы пайда болады. 2 электродын мә ні рН тең, ішіне 3 хлоркү міс электрод орнатылғ ан ерітіндіге толтырады. Ө ң дегіштің ЭДС-і 1 жә не 3 ЭДС электродтарынан қ ұ растырылады.

Қ айталама қ ұ ралдар ретінде кіру кедергісі жоғ ары рН-метрияғ а арналғ ан потенциометрлер қ олданылады. Температурасы 10-1000С тең рН ерітінділерді ө лшеген кезде қ айталама қ ұ рал бойынша негізгі қ ате +2%-дан аспайды.