Способов измерить влажность сырья довольно много. Некоторые из них требуют особых условий для точного измерения, другие же совмещают в себе простоту проведения и точность, третьи просто быстры (можете сразу посмотреть в конце статьи самый быстрый способ измерения влагомером), но имеют определенные погрешности. Поговорим о всех, дающих достаточно точные показатели.
В целом, влажность сырья можно измерить двумя видами методов: прямыми и косвенными.
В прямых методах мы разделяем материал на сухую часть вещества и влагу, после чего замеряем их показатели. К прямым методам относятся: метод высушивания и взвешивания, дистилляционный метод, экстракционный и химический метод.
В косвенных методах измеряется определенная физическая или физико-химическая величина сырья, на которую влияет влажность и которая более удобна для дальнейших измерений в ходе ее изменения.
Сюда относятся: механические методы, электрические методы, оптические методы, радиометрические методы, метод ядерного магнитного резонанса, диэлькометрический метод. (ниже мы разберем самые используемые из них).
Косвенные методы требуют предварительной градуировки (метрологической операции, при помощи которой средство измерений, будь то мера, или измерительный прибор, снабжают шкалой или градуированной таблицей) с целью установления зависимости между влажностью и измеряемой величиной.
Прямые методы
МЕТОД ВЫСУШИВАНИЯ И ВЗВЕШИВАНИЯ является классическим методом определения влажности твердых материалов. Он основан на зависимости равновесного влагосодержания материала от температуры и относительной влажности окружающего воздуха. При повышении температуры и снижении относительной влажности уменьшается равновесная влажность материала. Высушивание может производиться как при атмосферном давлении (в воздушно-тепловых установках), так и при пониженном давлении (в вакуумно-тепловых установках).
В последние годы широко применяется нагрев пробы инфракрасным излучением . В современных средствах измерения влажности определение убыли массы навески в процессе сушки, математическая обработка и вычисление влажности пробы осуществляются автоматически.
Проба предварительно размалывается на специальной мельнице. Затем она подвергается воздушно-тепловой сушке до состояния равновесия с окружающей средой. Измеряется вес пробы материала до и после сушки и рассчитывается массовая доля влаги:
W = G 1- G 2/ G 1
где в G 1 и G2 — вес пробы до и после высушивания.
Но чаще всего применяются методы высушивания до постоянного веса и различные ускоренные методы.
В методе высушивания до постоянного веса сушку заканчивают, если два последовательных взвешивания дают одинаковые или весьма близкие результаты. По мере удаления влаги скорость сушки постепенно уменьшается, поэтому предполагается, что при этом методе удаляется почти вся влага, содержащаяся в пробе. Длительность определения влажности может быть большой — от нескольких часов до нескольких суток.
Методу высушивания и взвешивания присущи следующие методические погрешности:
- прекращение сушки соответствует не полному удалению влаги, а равновесному состоянию между влагой в материале и водным паром в воздухе;
- при сушке органических материалов наряду с выделением влаги из пробы удаляются и другие летучие вещества;
- иногда возможно термическое разложение материала;
- в некоторых веществах в ходе сушки образуется водонепроницаемая корка, препятствующая дальнейшему удалению влаги.
Таким образом, результаты измерения зависят от длительности сушки, температуры и давления, при которых протекала сушка. У материалов, которые измельчаются перед определением влажности, возможно снижение влажности в процессе измельчения.
Теперь поговорим про ДИСТИЛЯЦИОННЫЙ МЕТОД, при котором исследуемый образец сырья смешивается с определенным количеством растворителя и нагревается в сосуде. Выделяющиеся пары воды вместе парами жидкости проходят через охладитель. Вода конденсируется и поступает в измерительный сосуд, в котором измеряется ее объем или масса.
В дистилляционную колбу вводят 100 см или 100 г пробы, затем 100 см2 растворителя и тщательно перемешивают. Включают нагреватель, содержимое колбы доводят до кипения и далее нагревают так, чтобы скорость поступления дистиллята в приемник была от 2 до 5 капель в 1 с.
Включают нагреватель, содержимое колбы доводят до кипения и далее нагревают так, чтобы скорость поступления дистиллята в приемник была от 2 до 5 капель в 1 с.
Массовую долю влаги вычисляют по формуле:
W = V / M *100
V - объем воды в приемнике, см.
М - масса пробы в граммах.
Этому методу также присущи методические погрешности:
- Часть влаги не удаляется из пробы;
- Частично конденсируются и пары жидкого растворителя.
ЭКСТРАЦИОННЫЙ МЕТОД основан на извлечении влаги из исследуемого образца жидким или газообразным экстрактом. Затем определяются характеристики экстракта, которые зависят от его влажности.
Например, при измерении влажности трансформаторного масла через пробу масла, находящуюся в десорбционной колонке, пропускается сухой газ. Газ поглощает влагу из масла. После этого количество поглощенной влаги определяется кулонометрическим методом путем электролиза этой влаги в чувствительном элементе, содержащем пятиокись фосфора.
Влажность трансформаторного масла определяется по количеству электричества, затраченного на электролиз влаги.
ХИМИЧЕСКИЙ МЕТОД производится путем обработки материала реактивом, вступающим в реакцию только с влагой, содержащейся в веществе. Количество воды определяется по количеству жидкого или газообразного продукта реакции или методом титрования. Наиболее распространенными химическими методами являются карбидный метод и метод титрования с применением реактива Фишера.
В карбидном методе проба материала смешивается с карбидом кальция в избыточном количестве. Происходит реакция с образованием гидроксида кальция и ацетилена:
Определяется количество выделенного газа путем измерения его объема (волюметрический метод), давления в установке с замкнутым объемом (манометрический метод) или массы (гравиметрический метод). Объем образовавшегося ацетилена более чем в 1000 раз превышает объем воды, вступившей в реакцию.
Метод титрования с использованием реактива Фишера является универсальным методом определения воды в материалах. Он применяется для определения содержания воды в твердых, жидких и газообразных материалах в лабораторных условиях. Метод отличается универсальностью, высокой чувствительностью и точностью.
Реактив Фишера представляет собой раствор возогнанного металлического йода, безводного пиридина и сухого сернистого ангидрида в абсолютном метаноле. В основу метода положена реакция взаимодействия йода и сернистого ангидрида с водой с образованием серной и йодистоводородной кислоты. Пиридин служит для нейтрализации образовавшихся при реакции кислот.
Конец титрования (точку эквивалентности) определяют визуально или электрометрическим методом. Количество воды определяют по количеству реактива Фишера, затраченного до конца титрования.
Косвенные методы
Самое широкое распространение среди косвенных методов получили электрические способы определения влажности:
- Кондуктометрический метод основан на измерении электрического сопротивления образца при прохождении постоянного тока
- Диэлькометрический метод - в основе этого метода лежит тот факт, что диэлектрическая проницаемость (ДП) большинства веществ намного меньше соответствующего значения для воды. Анализ проводят на установках для измерения ДП в ячейках, параметры которых находят по эталонным жидкостям с известной величиной ДП.
В косвенных методах измерения в основном проводятся специальными приборами (обычно влагомерами). Время анализа в них сокращено до 1-5 мин, но результаты определения влажности получаются более грубые. Эти приборы выпускаются для отдельных видов продукции.
Такие влагомеры преобразуют электрический параметр продукта, функционально связанный с влажностью, в выходной сигнал. Влагомеры состоят из первичного и при необходимости промежуточного преобразователя (датчика) влажности и измерительного устройства.
Наиболее точные, надежные влагомеры конструктивно должны включать: микропроцессор; запоминающее устройство; клавиатурный ввод информации и команд; цифровой дисплей. Влагомер должен иметь возможность измерять температуру и объемную массу (натуру) образца и передавать информацию в микропроцессор.
Инструкция пользования влагомером:
Вот мы и рассмотрели самые основные виды измерения влажности в сырьевом материале. Можно сделать вывод, что проще всего использовать прямые методы определения количества влаги, поскольку они дают самую высокую точность, при достаточной простоте. Собственно, поэтому их чаще всего и используют. Для конкретных видов материалов бывает быстрее воспользоваться влагомером и сразу получить результат. Прежде всего исходите из ваших возможностей и потребностей относительно скорости, и качества.
Свяжите с нами напрямую: