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    部分水分測定儀的原理介紹

    日期:2020-08-27 23:18
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    摘要:

    部分水分測定儀的原理介紹
    中子水分計、近紅外水分儀、電容式水分計、電阻式水分計、卡爾\費休水分儀、重量法水分計
     
    近紅外水分儀
    近紅外光是指波長在0. 78~2. 52um之間的電磁波。各種電磁波都具有一定的能量。各種物質對電磁波能量有選擇性吸收的能力,換句話說,一種分子只能吸收某種或某幾種波長的電磁波,而對其他波長的電磁波則不吸收。
    近紅外水分儀就是根據水分子對某些波長的近紅外光吸收特別強烈的原理工作的。研究表明,水在近紅外光域內有三個特征吸收峰,即1.43um,1.94um和2.95um。水分子對1.43um附近的和1.94um附近的近紅外光吸收非常強烈。如果用這兩個波長的近紅外光照射被測物質,就可以通過測量透射光或反射光的衰減程度來測量物質的水分。
    上海佳實電子科技有限公司生產的SH-8B在線近紅外水分儀就是這種水分測定儀的代表產品,測量準確。
    中子水分計
    由中子源、探測器和相應的計數裝置所組成測量物質水分的儀器叫作中子水分計。其基本測量原理是:由中子源發射出的中子在被測物質中的減速擴散、減速透射、衰減、散射都由被測物質內的氫含量所決定,水分子(H2O}含有兩個氫原子,所以探測中子的計數率就能反映該物質中水分的大小。
    中子水分計的種類很多,可按測量方式、測量原理和裝置類型三種分類方法進行。按測量方式分類有插入型、表面型、透射型和散射型四種;按測量原理分有中子減速擴散法,中子減速透射法,中子衰減法和散射法;按裝置類型分類有固定式、移動式和取樣式三種。

    電容式水分計
    電容器的電容量與其兩極間介質的介電常數ε成正比。不同的物質具有不同的介電常數。在干燥狀態下,許多物質(如纖維、紙張、木材、谷物等)的介電常數都較低。約為1-5。而純水的介電常數則很高,為80左右。因此,當介質中含有水分時,其介電常數就會大大提高,從而引起電容器電容量的增加,電容式水分計就是利用水的這個特性工作的。
        電容式水分計的主要特點是:結構簡單、靈敏度高、量程寬、響應快、操作方便,價格低廉,還能實現有線和無線遙測。適用于糧食、建材、造紙、紡織,煤炭、鑄造等行業快速檢測粉狀、粒狀、片狀、塊狀和漿料等非金屬物料中的水分。
    電阻式水分計
    固體物質中如有水分存在,其導電性能就會發生變化。一般干燥固體的電阻率為1010~1018Ω·cm,當含有水分時,電阻率可能會下降到10-2~10-3Ω·cm,并且電阻的變化與含水量的大小遵從一定的規律。根據這一特性,可在一定條件下測出物質的電阻(或電導)與水分含量的關系曲線。電阻式水分計就是根據這種原理工作的。
    電阻式水分計的主要特點:一是靈敏度高,當水分發生微小變化時,其直流電阻會發生較大變化;二是響應時間快,可用于連續的在線測量但由于物質中電解質的存在會嚴重影響導電性能,故不能用于含有電解質物質的水分測量。
    電阻式水分計應用領域十分廣泛。除含有電解質的物質外,其他物質的水分測量都可以采用,如木材、紙張、谷物、皮革、蔗渣、棉紗、纖維、**、型砂、干果、乳制品、面粉、食糖、水泥、土壤、焦炭、原油等。
    卡爾·費休水分儀
    化學法是測量水分的重要方法。它是依靠水分子和特殊反應物的化學反應方程式的定量關系計算水分含量的就是卡爾·菲休滴定法。
    卡爾·費休滴定法是由卡爾·費休(Kerb Fischer)提出井于1935年發表的。該方法的核心就是在醇環境中用水與碘發生化學反應來檢測水分含量。因此,該方法被命名為卡爾·費休滴定法,所用的特殊試劑被命名為卡爾·費休試劑,采用該方法的儀器稱為卡爾·費休水分儀。這種方法和儀器準確可靠,為世界各國所公認。許多國家和國際組織把它作為法定的標準分析方法,用于測定液體、固體和氣體中的含水量。長期以來,人們對卡爾·費休滴定法的理論和應用研究從未間斷過,在卡爾·費休試劑的組成、配制和使用條件等方面做了大量開發研究工作,儀器的技術指標和自動化程度也在不斷地提高。
    ●卡爾·費休試劑
        為了滿足實際需要,人們研究開發了大量新的卡爾·費休試劑,有些還申請了磚利。總體來說,卡爾·費休試劑包括三類:用于卡爾·費休容量法滴定的單組分試劑和雙組分試劑,用于卡爾·費休庫侖法的試劑以及用于測量酮、醛和其他物質中水分的特殊試劑。
    重量法水分計
        重量法水分計的工作原理是把被測固體或液體樣品*于干燥裝置中,在某一溫度和壓力條件下脫水干燥,通過稱量干燥前后樣品的質量變化,按照公式計算出被測物質的濕基水分和干基水分。由于樣品的種類繁多,其物理性質和化學性質各不相同,其中水分的存在形式有很大的差別,例如有的物質受熱容易分解,氧化和揮發以及升華等,水分存在的形式有游離狀態的物理吸附水,化學吸附水和化學結合水等。因此,在用重量法水分計測量固體或液體的含水量時,必須根據測量對象的特點采用不同的處理方法。
        在重量法測試操作中,溫度、壓力、干燥時間以及干燥劑的選擇。條件不同測量方法和所用儀器也不同,因此重量法水分計又分為烘箱法、熱天平法和干燥劑法三種類型。上海佳實電子科技有限公司生產MS-100型鹵素水分儀,紅外水分儀是這種水分儀的代表產品,測量準確,效果好。
    1 烘箱法
         對于具有熱化學穩定性的樣品,常用的方法是常壓下的烘箱法。其操作步驟是通常把試樣置于烘箱中,在合適的溫度下烘干*恒重,干燥前后的質量差即為樣品的含水量。加熱的方式可用電加熱或紅外線加熱。此方法簡單方便,因而使用*為廣泛。但要注意干燥后冷卻吸水以及是存在易揮發成分,是否容易受熱分解、氧化或升華等。試樣如果宜在減壓和較低溫度條件下進行干燥,用真空烘箱法。
    2 熱天平法
            熱天平法是研究熱解的有效方法,既可以用來測定固體物質的吸附水和結晶水,又可以用來判斷固體化合物的熱化學性質。其工作原理簡單來說就是將加熱爐中的試樣懸掛在天平的一臂上,加熱前天平的指針或示值處于平衡位置,在加熱過程中由于水分的解吸或熱解,天平失去平衡。連續記錄讀數,即可測出試樣質量的變化。加熱爐基本上都采用紅外輻射加熱,因為紅外輻射能量高,穿透性強,可以實對樣品的快速干操。
    3干燥劑法
          有些物質熱穩定性較差,在溫度較高的情況下容易分解。對于這類試樣,不宜采用加熱干燥的測量方法,而宜采用干燥劑使之在室溫和常壓(或減壓)下干燥,以測定其水分。常用的干燥劑按其干燥能力順序為五氧化二磷、高氯酸鎂、氫氧化鉀、三氧化二鋁、氧化鋇、無水濃硫酸、硅膠、氧化鎂、氧化鈣、氯化鈣、濃硫酸、氯化鋅、無水硫酸銅等。為了達到干燥目的,可以采用兩種不同的方式:其一是試樣經過干燥劑干燥之后,稱量其質量變化;其二是將試樣置于一個干燥的空間中用真空泵進行減壓于燥。由泵吸出的氣體通過五氧化二磷吸收管收集其中的水分,吸收管的增重即為試樣的含水量。
     

    滬公網安備 31010402004863號

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