praktyczny blog o pomiarach i automatyce przemysłowej

bo w automatyce liczą się ludzie

Czym mierzyć mętność i barwę roztworów w przemyśle?

Zmętnienie cieczy i jej barwa to często kluczowe parametry w wielu procesach technologicznych. Do określenia mętności i barwy różnych cieczy w warunkach przemysłowych stosuje się urządzenia zwane fotometrami.

Teoretyczne podstawy fotometrii i zasady pomiarów opracowano w XIX i na początku XX wieku. Jednak dopiero rozwinięta elektronika, oferująca sprawne fotoelementy, spowodowała rozpowszechnienie się pomiarów fotometrycznych (w szczególności tzw. fotometrii obiektywnej). Tym co wykorzystują fotometry w pomiarze jest światło, czyli promieniowanie elektromagnetyczne, wykorzystywane w szerokim zakresie długości fal: od ultrafioletu, poprzez światło widzialne, do bliskiej podczerwieni.

Fotometry przemysłowe optek-DAnulAt
Fotometry przemysłowe optek-Danulat

Pomiary fotometryczne sprowadzają się do określenia stopnia osłabienia strumienia światła w wyniku przejścia przez mierzone medium. Ta prosta zasada została naukowo sformułowana w postaci prawa Lamberta-Beera, które mówi, że absorbancja (czyli logarytm dziesiętny ilorazu natężenia monochromatycznej wiązki światła, wchodzącej do ośrodka absorbującego i natężenia wiązki wychodzącej) jest wprost proporcjonalna do grubości warstwy i stężenia (własności) roztworu. Tyle teorii, a w praktyce?

Pomiar mętności

Pomiar mętności polega na określeniu natężenia światła promieni, odchylonych przez cząstki zawieszone w cieczy. Ciecz przepływająca przez komorę pomiarową, prześwietlana jest strumieniem światła. Po drugiej stronie komory znajdują się promieniście usytuowane detektory, wyłapujące promienie, które zmieniły tor na skutek odbicia się od cząsteczek zawartych w przepływającej cieczy. Im więcej cząsteczek w cieczy, tym więcej promieni trafiających do detektorów. Pomiar zmętnienia jest stosunkowo najczęstszym „zajęciem” dla fotometrów. Fotometry niezbędne są przy kontroli procesów filtracji – pozwalają nie tylko określić jakość produktu, ale także uchwycić moment awarii (np. przebicia filtra). Fotometry wykorzystywane są również do kontroli zanieczyszczeń kondensatu, wykrywania śladowych ilości oleju w wodzie, dawkowania katalizatorów oraz do kontroli mętności piwa (a raczej jej braku).

Najlepszy efekt pomiarowy uzyskuje się jeśli detektory są odchylone o kąt 1° w stosunku do osi promienia padającego. Niestety z przyczyn technicznych jest to niewykonalne, ponieważ nie da się wywiercić tak blisko siebie otworów na detektory, aby wzajemnie na siebie nie zachodziły. Z tego względu wybrano kąt 11°. Niestety odchylenie o 11° najsłabiej reaguje na cząstki wielkości koloidów – problem dotyczy głównie browarów. Tutaj najskuteczniejszy jest kąt 90°. Z tego powodu, wiodący producent fotometrów – niemiecka firma optek-Danulat – opracował czujnik dokonujący równoczesnej detekcji cząstek pod kątem 11° oraz 90°.

Pomiar barwy

Pomiary barwy znajdują zastosowanie m.in. w kontroli zabarwienia różnych produktów (piwa, syropu cukrowego, soków), kontroli procesów odbarwiania, zawartości wtrąceń w mediach procesowych (np. żelaza w kwasie solnym), miedzi, niklu, chromu w kąpielach galwanicznych, detekcji katalizatorów, stężenia glonów.

Fotometr przemysłowy
Fotometr przemysłowy

 

Pomiar barwy wykorzystuje także prawo Lamberta-Beera – im bardziej intensywna barwa roztworu, tym większa różnica między natężeniem światła wchodzącego i wychodzącego. Oczywiście kluczową sprawą jest dobór właściwej dla danego pomiaru (barwy) długości fali świetlnej i tzw. długości drogi optycznej. Niestety  nie ma uniwersalnego wzorca barwy. Na potrzeby różnych branż  opracowano wiele skal barw. W browarnictwie używana jest skala EBC, w cukrownictwie ICUMSA, w produkcji wody pitnej skala kobaltowo-platynowa. Wobec braku korelacji między skalami, optek-Danulat oferuje pomiary we wszelkich stosowanych skalach (EBC, Gardner, HAZEN, ICUMSA, Lovibond, skala jodowa, ASTM, SAYBOLD i inne).

Na zakończenie

Fotometry są coraz powszechniej stosowane w różnych zakładach przemysłowych. W wielu przypadkach wypierają one metody tradycyjnej analizy chemicznej. Fotometria jest bowiem szybka, tania w eksploatacji (brak jakichkolwiek odczynników, bardzo długa żywotność układów) i niezwykle pomocna przy automatyzacji procesów przemysłowych.

 

Więcej o pomiarach mętności i barwy ( i nie tylko) możecie przeczytać w czasopiśmie „Pod kontrolą”:

https://www.podkontrola.pl/akademia-automatyki-wybrane-pomiary-fizykochemiczne/

Czym mierzyć mętność i barwę roztworów w przemyśle?

Najnowsze

POBIERZ E-BOOK

Chesz być na bieżąco?
Zapisz się do naszegoNEWSLETTERA!

Manometry
Pomiary ciśnienia

Jaki manometr wybrać?

Manometry ze sprężystymi elementami pomiarowymi (takimi jak rurka Bourdona, membrana, puszka) stanowią dużą grupę przyrządów stosowanych w technice pomiarowej. Wykorzystywane są do pomiaru ciśnienia praktycznie

Czytaj więcej »
Akademia Automatyki

Dołącz do nas!

Wypełnij formularz subskrypcji i bądź na bieżąco