книги / Методы и автоматизированные системы аналитического контроля технологических процессов и окружающей среды. Методы и автоматизированные системы промышленного аналитического экологиче
.pdf
Анализаторы подразделяют на лабораторные и промышленные. На рис. 1 приведена классификация промышленных анализаторов по наиболее важным признакам.
В дополнение к приведенной классификации следует указать, что анализатором непрерывного действия называют анализатор, предназначенный для непрерывного анализа потока анализируемого вещества, анализатором циклического действия – анализатор, предназначенный для непрерывного анализа проб анализируемого вещества, сменяющихся в полном объеме с определенной цикличностью.
Анализаторы, предназначенные для анализа газообразных сред, называют газоанализаторами.
Классификация принципов действия автоматических анализаторов, учитывающая используемый метод анализа, приведена в табл. 1.
Таблица 1
Классификация принципов действия автоматических анализаторов
№ п/п |
Метод анализа |
Принципы действия |
1 |
Физический |
Механический |
|
|
Диффузионный |
|
|
Акустический |
|
|
Тепловой |
|
|
Аэрозольный |
|
|
Сорбционный |
|
|
Магнитный |
|
|
Радиоизотопный (радиоактивный) |
|
|
Радиоспектрометрический |
|
|
Рентгеноспектральный |
|
|
Спектральный оптический |
|
|
Оптический |
|
|
Диэлькометрический |
21
|
|
Окончание табл. 1 |
|
|
|
№ п/п |
Метод анализа |
Принципы действия |
1 |
Физический |
Ионизационный |
|
|
Хроматографический |
|
|
Масс-спектрометрический |
2 |
Физико-химический |
Электрохимический |
|
|
Термохимический |
|
|
Эмиссионный |
|
|
Ионизационный |
|
|
Хемилюминесцентный |
3 |
Химический |
Титрометрический |
|
|
Объемный (волюметрический) |
|
|
Манометрический |
|
|
|
Автоматические анализаторы с позиций метрологии в зависимости от структуры рассматриваются как измерительные приборы, измерительные установки или измерительные системы, поэтому их метрологические характеристики определяются и нормируются в соответствии с общими положениями. Для автоматических анализаторов качества принято также нормировать стабильность показаний (время сохранения постоянства показаний) и время прогрева [3], определяющее интервал времени, необходимый для приведения анализатора в рабочее состояние.
2.2. Классификация методов анализа бинарных смесей
Известные в настоящее время методы измерений, применяемые для анализа бинарных смесей (табл. 2), можно подразделить на следующие группы:
I. Механические методы, основанные на молекулярномеханических свойствах газов и жидкостей или на молеку- лярно-механических явлениях, протекающих в них.
22
|
|
|
|
|
Таблица 2 |
|
|
Классификация методов анализа бинарных смесей |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Пригодность (+) или |
Измеряемая |
|
|
|
|
Методы |
непригодность (–) |
физическая величина |
|
Что измеряется |
|
|
для анализа |
(измеряемый |
|
|
|||
|
|
|
|
|||
|
|
|
параметр) |
|
|
|
|
газов |
жидкостей |
|
|
|
|
|
|
I. Me |
ханические методы |
|
|
|
Статические: |
|
|
|
|
|
|
а) гидростатический |
+ |
+ |
Плотность |
Давление столба анализируемой |
||
и аэростатический |
|
|
|
|
среды неизменной высоты |
|
|
|
|
|
|
||
б) поплавковый |
+ |
+ |
Плотность |
Величина погружения или подъема |
||
|
|
|
|
|
поплавка в анализируемой среде |
|
в) весовой |
+ |
+ |
Плотность |
Масса анализируемой среды неизмен- |
||
|
|
|
|
|
ного объема |
|
|
|
|
|
|
||
г) диафрагменный |
+ |
+ |
Плотность |
Перепад давления на диафрагме |
||
|
|
|
|
|
при неизменном расходе или времени |
|
|
|
|
|
|
истечения определенного объема |
|
|
|
|
|
|
анализируемой среды |
|
|
|
|
|
|
||
д) шариковый |
– |
+ |
Вязкость |
Скорость движения шарика неизмен- |
||
|
|
|
|
|
ной массы и объема в анализируемой |
|
|
|
|
|
|
среде |
|
|
|
|
|
|
|
|
23
24
|
|
|
|
|
Продолжение табл. 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Пригодность (+) или |
Измеряемая |
|
|
|
|
Методы |
непригодность (–) |
физическая величина |
|
Что измеряется |
|
|
для анализа |
(измеряемый |
|
|
|||
|
|
|
|
|||
|
газов |
жидкостей |
параметр) |
|
|
|
Динамические: |
|
|
|
|
|
|
а) ротационный |
+ |
+ |
Вязкость |
Крутящиймомент, создаваемый анали- |
||
|
|
|
|
|
зируемойсредой |
|
б) капиллярный |
+ |
+ |
Вязкость |
Перепад давлений накапилляре |
||
|
|
|
|
|
при неизменном расходе иливремени |
|
|
|
|
|
|
истечения определенного объема анали- |
|
|
|
|
|
|
зируемойсреды |
|
в) вибрационный |
– |
+ |
Вязкость или |
Частота илиамплитуда вынужденных |
||
|
|
|
плотность |
колебанийтела неизменной массы и |
||
|
|
|
|
|
объема, связанного с анализируемой |
|
|
|
|
|
|
жидкостью |
|
г) диффузионный |
+ |
– |
Парциальное |
Давление газа, продиффундировавшего |
||
|
|
|
давление |
через пористую или малопроницаемую |
||
|
|
|
|
|
перегородку |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
II. Акустические методы |
|
|
||
Звуковой |
+ |
+ |
Скорость распро- |
Скоростьраспространения звуковых |
||
|
|
|
странения |
илиультразвуковыхколебаний всреде |
||
Ультразвуковой |
+ |
+ |
Коэффициент погло- |
Поглощение ультразвуковых илизвуко- |
||
|
|
|
щения |
выхколебаний в анализируемой среде |
||
|
|
|
|
|
|
Продолжение табл. 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Пригодность (+) или |
Измеряемая |
|
|
|
|
|
Методы |
непригодность (–) |
физическая величина |
|
Что измеряется |
|
|
|
для анализа |
(измеряемый |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|||
|
|
газов |
жидкостей |
параметр) |
|
|
|
|
|
|
III. |
Тепловые методы |
|
|
|
|
Термокондуктометричес- |
+ |
+ |
Теплопроводность |
Теплоотдача с поверхности термометра |
||
|
кий |
|
|
|
|
сопротивления в анализируемой среде |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
Дистилляционный |
+ |
+ |
Объем |
Объем конденсата при постоянной тем- |
||
|
|
|
|
|
|
пературе конденсации или испарении |
|
|
|
|
|
|
|
определяемого компонента |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Термохимические: |
|
|
|
|
|
|
|
а) термокаталитический |
+ |
– |
Тепловой эффект |
Температура термометра сопротивле- |
||
|
|
|
|
химической реакции |
ния или батареи термопар при сгора- |
||
|
|
|
|
|
|
нии определяемого компонента |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
б) термосорбционный |
+ |
+ |
Тепловой эффект |
Температура раствора при поглощении |
||
|
|
|
|
химической реакции |
им определяемого компонента |
||
|
Термогравиметрический |
– |
+ |
Масса |
Масса пробы анализируемой жидкости |
||
|
|
|
|
|
|
при нагревании ее с постоянной скоро- |
|
|
|
|
|
|
|
стью |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
Депрессионный |
– |
+ |
Температура кипения |
Зависимость температуры кипения от |
||
|
|
|
|
|
|
концентрации определяемого компо- |
|
25 |
|
|
|
|
|
нента |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
26
|
|
|
|
|
Продолжение табл. 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Пригодность (+) или |
Измеряемая |
|
|
|
|
Методы |
непригодность (–) |
физическая величина |
|
Что измеряется |
|
|
для анализа |
(измеряемый |
|
|
|||
|
|
|
|
|||
|
|
|
параметр) |
|
|
|
|
газов |
жидкостей |
|
|
|
|
|
|
IV. |
Магнитные методы |
|
|
|
Магнитомеханические: |
|
|
|
|
|
|
а) магнитостатический |
+ |
– |
Момент силы |
Изменение момента магнитной силы |
||
|
|
|
|
|
в анализируемой среде |
|
|
|
|
|
|
||
б) магнитоэффузионный |
+ |
– |
Интенсивность |
Перепад давления |
||
|
|
|
истечения газа |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Термомагнитный |
+ |
– |
Температурный |
Изменение сопротивления нагретых |
||
|
|
|
коэффициент маг- |
платиновых нитей в потоке парамаг- |
||
|
|
|
нитной восприимчи- |
нитного газа, образованного |
||
|
|
|
вости |
притяжением магнита |
||
|
|
|
|
|
||
Магнитотермокондукто- |
+ |
– |
Теплопроводность |
Теплоотдача от анализируемой |
||
метрический |
|
|
|
|
газовой смеси в магнитном поле |
|
|
|
|
|
|
||
Магнитовискозиметричес- |
+ |
– |
Вязкость |
Изменение вязкости анализируемой |
||
кий |
|
|
|
|
газовой смеси в магнитном поле |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Продолжение табл. 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Пригодность (+) или |
Измеряемая |
|
|
|
|
|
|
Методы |
непригодность (–) |
физическая величина |
|
|
Что измеряется |
|
|
|
для анализа |
(измеряемый |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
газов |
жидкостей |
параметр) |
|
|
|
|
|
|
|
V. Электрохимические методы |
|
|
|
||
|
Полярографический |
+ |
+ |
Вязкость |
|
Расшифровка вольт-амперных кривых |
||
|
Деполяризационный |
+ |
+ |
Сила диффузионного |
Сила тока, протекающего через поля- |
|||
|
|
|
|
тока |
|
ризующийся электрод, при неизменном |
||
|
|
|
|
|
|
|
потенциале |
|
|
Гальванический |
+ |
+ |
Сила гальваническо- |
|
Сила тока, возникающего в гальвани- |
||
|
|
|
|
го тока |
|
ческом элементе при появлении опре- |
||
|
|
|
|
|
|
|
деляемого компонента |
|
|
Кулонометрический |
+ |
+ |
Сила тока или коли- |
|
Количество электричества при элек- |
||
|
|
|
|
чество электричества |
тролизе анализируемого электролита |
|||
|
Кондуктометрический |
+ |
+ |
Удельная электро- |
|
Электропроводность или сопротивле- |
||
|
|
|
|
проводность |
|
ние анализируемой жидкости |
||
|
Потенциометрические: |
|
|
|
|
|
|
|
|
а) иономерный |
+ |
+ |
Потенциал |
|
Электродвижущая сила электродной |
||
|
|
|
|
|
|
|
системы, селективно зависящая от ак- |
|
|
|
|
|
|
|
|
тивности определяемого иона |
|
|
б) редоксметрический |
– |
+ |
Потенциал |
|
Электродвижущая сила электродной |
||
|
|
|
|
|
|
|
системы, зависящая от соотношения |
|
|
|
|
|
|
|
|
окисленной и восстановленной форм |
|
27 |
|
|
|
|
|
|
вещества |
|
28
|
|
|
|
|
Продолжение табл. 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Пригодность (+) или |
Измеряемая физиче- |
|
|
|
|
Методы |
непригодность (–) |
ская величина |
|
Что измеряется |
|
|
для анализа |
(измеряемый |
|
|
|||
|
|
|
|
|||
|
газов |
жидкостей |
параметр) |
|
|
|
|
|
VI. |
Спектральные методы |
|
|
|
Колориметрический |
+ |
+ |
Оптическая |
Ослабление интенсивности силы света, |
||
|
|
|
плотность |
прошедшего через гомогенную анали- |
||
|
|
|
|
|
зируемую среду |
|
Турбидиметрический |
+ |
+ |
Оптическая |
Ослабление интенсивности силы света, |
||
|
|
|
плотность |
прошедшего через неоднородную ана- |
||
|
|
|
|
|
лизируемую среду (туман, взвесь, дым) |
|
Нефелометрический |
+ |
+ |
Показатель |
Ослабление рассеянного светового |
||
|
|
|
рассеивания |
потока, прошедшего через неоднород- |
||
|
|
|
|
|
ную анализируемую среду |
|
Фотометрические: |
|
|
|
|
|
|
а) ленточный |
+ |
+ |
Коэффициент |
Интенсивность светового потока, |
||
|
|
|
отражения |
отраженного от ленты, вступившей |
||
|
|
|
|
|
в химическое взаимодействие |
|
|
|
|
|
|
с определяемым компонентом |
|
б) пламенный |
– |
+ |
Интенсивность |
Интенсивность излучения анализируе- |
||
|
|
|
свечения |
мой жидкости, введенной в пламя |
||
|
|
|
|
|
в виде аэрозоля |
|
|
|
|
|
|
Продолжение табл. 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Пригодность (+) или |
Измеряемая физиче- |
|
|
|
|
Методы |
непригодность (–) |
ская величина |
|
Что измеряется |
|
|
для анализа |
(измеряемый |
|
|
|||
|
|
|
|
|||
|
газов |
жидкостей |
параметр) |
|
|
|
в) горящих факелов |
+ |
– |
Интенсивность |
Сравнение интенсивностей свечения |
||
|
|
|
свечения |
двух факелов горящих газовых смесей |
||
|
|
|
|
|
с разной концентрацией определяемого |
|
|
|
|
|
|
компонента |
|
|
|
|
|
|
||
Эмиссионный |
+ |
+ |
Интенсивность |
Интенсивность свечения |
||
|
|
|
спектральных линий |
|
|
|
Люминесцентные: |
|
|
|
|
|
|
а) хемилюминесцент- |
+ |
– |
Интенсивность |
Интенсивность свечения, возникающе- |
||
ный |
|
|
свечения |
го при протекании химической реакции |
||
|
|
|
|
|
в разреженной газовой |
|
|
|
|
|
|
смеси, зависящая от концентрации |
|
|
|
|
|
|
определяемого компонента |
|
б) флуоресцентный |
– |
+ |
Интенсивность |
Время затухания флуоресценции |
||
|
|
|
свечения |
анализируемой жидкости |
||
Интерферометрический |
+ |
+ |
Оптическая плот- |
Смещение интерференционных полос |
||
|
|
|
ность |
врезультатеизменения оптической |
||
|
|
|
|
|
плотности приизменении концентрации |
|
|
|
|
|
|
определяемогокомпонента |
|
|
|
|
|
|
|
|
29
30
|
|
|
|
|
Продолжение табл. 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Пригодность (+) или |
Измеряемая физиче- |
|
|
|
|
Методы |
непригодность (–) |
ская величина |
|
Что измеряется |
|
|
для анализа |
(измеряемый |
|
|
|||
|
|
|
|
|||
|
|
|
параметр) |
|
|
|
|
газов |
жидкостей |
|
|
|
|
Рефрактометрический |
+ |
+ |
Коэффициент |
Показатель преломления излучения |
||
|
|
|
преломления |
анализируемой средой |
||
|
|
|
|
|
||
Поляризационный |
+ |
+ |
Угол вращения |
Угол вращения плоскости поляризации |
||
|
|
|
|
|
поляризованногосвета, проходящего |
|
|
|
|
|
|
через анализируемуюсреду |
|
|
|
|
|
|
||
Спектрополяриметричес- |
– |
+ |
Угол вращения |
Разностьуглавращения плоскости |
||
кий |
|
|
|
|
поляризацииполяризованногосвета |
|
|
|
|
|
|
для разныхдлинволн |
|
|
|
|
|
|
|
|
Абсорбционные: |
|
|
|
|
|
|
а) ультрафиолетовый |
+ |
+ |
Коэффициент |
Селективное поглощение определяе- |
||
|
|
|
поглощения |
мымкомпонентом монохроматического |
||
|
|
|
|
|
ультрафиолетового излучения |
|
|
|
|
|
|
||
б) инфракрасный |
+ |
+ |
Коэффициент |
Селективное поглощение определяе- |
||
|
|
|
поглощения |
мымкомпонентом монохроматического |
||
|
|
|
|
|
инфракрасного излучения |
|
|
|
|
|
|
|
|