Рефрактометрия, опробованный метод анализа процесса

В лабораториях рефрактометры часто используются для определения чистоты, концентрации и плотности жидкостей. В последние годы рефрактометрию со всеми ее преимуществами стали использовать не только в лабораториях, но и в производстве.

Измерение проводится быстро, точно, надежно, без вреда для окружающей среды и, по сравнению с другими лабораторными методами, экономично. Кроме того, рефрактометрия не зависит от цвета и мутности жидкости и газовых включений.

В принципе все измерения, проводимые в лаборатории, можно эффективно провести и на месте проведения работ с помощью врезного промышленного рефрактометра. Рефрактометрия особенно эффективна при анализе бинарных растворов (жидкостей, состоящих из двух компонентов). При помощи дополнительной измерительной величины возможен даже анализ смесей трех веществ.

Принцип измерения

Каждое вещество имеет зависимость между показателем преломления, температурой и концентрацией компонентов. Если показатель преломления и температура среды известны, преобразователь может определить концентрацию среды на основе этой зависимости.

Рефрактометр PIOX® R работает с проходящим светом. Он определяет показатель преломления жидкости на основании измерения угла преломления светового луча, проходящего через призму, погруженную в жидкость (закон Снелла).Свет, излучаемый встроенным в датчике светодиодом, параллелизуется и фокусируется перед прохождением через измеряемую среду. Луч отражается от поверхности измерительной призмы и делится на два луча.

Датчик CCD, расположенный за призмой, регистрирует два сигнала. По закону Снелла, расстояние между сигналами зависит от коэффициента преломления. Таким образом, с помощью температуры, измеренной датчиком температуры Pt1000, можно рассчитать коэффициент преломления с поправкой температуры nDT и прочие величины, например, массовую долю в процентах по массе и в градусах Brix или же плотность.

Промышленный рефрактометр PIOX® R покрывает широкий диапазон применений в химической промышленности а также в обработке металлов, горной промышленности или в аэропортах для противообледенительных средств и, конечно, в пищевой промышленности и промышленности напитков.   В основном, промышленный рефрактометр используется для измерения концентрации в различных ситуациях: начиная с дозировки и кончая обеспечением качества полупродуктов и конечных продуктов.

Призма рефрактометра PIOX R нечувствительна к корродирующим моющим средствам и может быть использована в рамках очистки на месте (горячая вода, щелочный раствор, кислота).

Типичные применения:

Химическая промышленность

Измерение концентрации:

• Дистилляция и ректификация, а также рекуперация растворителей
• Кислоты (концентрированная серная кислота, соляная кислота, уксусная кислота и т.д.)
• Растворы солей металла (хлориды, фосфаты, сульфаты и т.д.)
• Органические растворители: -алкоголи, гликоли, - амины, например, МЭА, ДЭА, ЭДА. -пирролидоны, например, N-метилпирролидон
• Фунгициды и удобрения, например, мочевина и нитрат аммония (urea ammonium nitrate, UAN)
• Наблюдение над степени полимеризации при производстве пластмасс и синтетических смол
• Измерение концентрации в смесях коллоидной кремниевой кислоты и воды

Производство химических волокон

• Наблюдение над концентрацией прядильных растворов: измерение диметилацетамида, - измерение диметилформамида
• Измерение концентрации растворов капролактама (исходное вещество при производстве полиамидов)
• Измерение поликарбонатов
• Измерение прядильных растворов с целлюлозой

Пример применения при производстве химических волокон:

В качестве примера применения в производстве химических волокон приводится измерение концентрации диметилацетамида при производстве волокон акрила. Чтобы химические свойства оставались как можно одинаковые, следует точно наблюдать над концентрацией растворителя во все время процесса.

Нефтяная и газовая промышленность

• Наблюдение над концентрацией моноэтиленгликоля/воды при транспорте природного газа

Пищевая промышленность и промышленность напитков

• Производство свекловичного и тростникового сахара
• Непрерывное измерение концентрации сахара для регулировки аппарата для уваривания
• Непрерывное измерение концентрации сахара при производстве лимонадных напитков и кондитерских изделий
• Непрерывное измерение начального сусла и содержания начального сусла в холодном сусле при пивоварении
• Измерение свежеотжатого винного сусла (°Öchsle)
• Анализ пива (содержание спирта, холодное сусло, начальное сусло), в комбинации с измерением плотности
• непрерывное измерение паст и густых веществ, например, жидкого сахара, мелассы, меда, варенья, пульпы
• Сывороточные продукты: измерение среднего количества сахара и лактозы для управления над процессом
• Пектин

Пример пищевая промышленность:

В пищевой промышленности PIOX R часто используется для измерения концентрации растворов сахара. При производстве соков и коктейлей промышленный рефрактометр встроен непосредственно в трубопровод, содержащий продукты, и наблюдает над процессом перемешивания и концентрацией сахара.

Фармацевтическая промышленность

• Наблюдение над концентрацией аскорбиновой кислоты и кетогулоновой кислотой при производстве витамина C
• Разные органические вещества при разработке процессов и экспериментальных установок
• Наногель

Исследование, оптика

• Измерение концентрации при выращивании кристаллов
• Измерение специальных травящих растворов

Производство бумаги и клея

• Измерение концентрации крахмала
  Измерение количества твердых частиц в клеях на основе крахмала и казеина
  Наблюдение над процессом растворения при производстве клея

Очистка сточных вод

• Измерение максимального количества твердых частиц (в °Bx, массовых процентах) в комбинации с наблюдением над мутностью жидкости, например, для поиска утечек
   

Типичные области применения

Преобразователь PIOX® TR374

Применения

Программа для промышленного рефрактометра PIOX R

Бывает, что параметры обиходных сред, сохраненные в преобразователе, не пригодны для Вашей задачи измерения. В этом случае следует создать пользовательские наборы данных и загрузить их на преобразователь PIOX. Программа RMKoeff оказывает при этом помощь.

Для этого следует экспериментально определить зависимость показателя преломления (с поправкой температуры) nDT и требуемой величины для выхода. Это определение можно провести в своей или по заказу в нашей лаборатории.

На основе этих данных программа RMKoeff рассчитывает характеристическую кривую измеряемой среды, используя при этом полиномы 1-й до 3-й степени. Для этого только следует внести измеряемые значения в соответствующую таблицу.

Преимущества:

• Простое составление и использование пользовательских наборов данных
• Автоматическое создание характеристических кривых сред на основе экспериментальных данных
• Удобный графический интерфейс пользователя
• Передача данных на преобразователь через USB или последовательный интерфейс (RS232)
• Совместимая со всеми версиями Windows

Типичные области применения