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折光仪在测定水性介质浓度上的应用 折光仪技术指标

时间:2020-07-29    来源:仪多多仪器网    作者:仪多多商城     
水中溶解进任何物质,都会改变它的折光率,溶解的物质越多,溶液的折光率改变也越大。根据溶液折光率溶质浓度的变化规律,可以用折光仪简便地测出水溶性淬火介质的溶质浓度。本文介绍的方法,可供从事热处理的工人和技术人员在生产中应用。

一、手持式折光仪的选择

使用于生产现场的折光仪是手持式折光仪。手持式折光仪(以下简称折光仪)主要用于测定透光溶液的浓度与折光率。这种仪器结构简单,携带方便,使用简洁,精度也较高。图1是福建泉州光学仪器厂生产的一种手持式折光仪的外形结构。上海光学仪器厂等单位也生产这种仪器。


图1 手持式折光仪的外形结构

这种折光仪的使用方法:
掀开盖板(1),取试液数滴放在棱镜(2)的镜面上,合上盖板(1)。然后将盖板朝向明亮处,边通过目镜(7)观察,边转动调节圈(6),直至视场分界线清晰可见。视场明暗分界线所示的读数,即为试液折射率或浓度。
折光仪视场上有两排刻度,一排是折光率,另一排是伯利糖度数(BX)。测定淬火介质浓度,通常采用其中的BX列刻度。选择型号由所用折光仪的最大使用刻度数来定,可根据淬火液的品种和用途参考表1进行这项选择。

表1  折光仪型号选择表

用途

型号(即最大刻度数(BX)

淬火用盐水

32型

淬火用碱水

32型

PAG淬火液

15型

用折光仪测定水溶性淬火介质浓度之前,须先用当地自来水(不是蒸馏水)作为试液,把折光仪读数调到零点。这一步很重要,其理由后面要讲到。

二、单一溶质溶液的浓度测定

对于单一溶质的水溶液,其折光仪读数与该溶质的浓度成正比。如果以字母N代表折光仪读数,即溶液的折光率,以C(%)代表该溶液中溶质的浓度百分比(重量),则二者之间存在以下关系:

N=KC (1)

其中,系数K的值决定于溶质的种类。热处理生产中几种常用溶质的K值见表2。C为重量百分比浓度。
表2  常用几种淬火介质的K值


溶  质

K 值

相乘系数

溶  质

K 值

相乘系数

NaCl

1.1

0.91

NaOH

1.6

0.63

NaNo3

0.7

1.43

Na2CO3

1.5

0.67

今禹8-20

今禹8-60

0.40

2.5

AQ251

AQ364

UCON E

0.40

2.5

UCON A

0.5

2.0

把这几种介质的浓度与其折光仪读数的关系作在图上,可得到图2所示的一组直线。由于关系简单,在生产现场,就可以用折光仪测定单一溶质溶液的浓度。比如,测定PAG淬火介质的浓度以及盐(NaCl)碱(NaOH)的浓度。表2中的相乘系数是K值的倒数,即 。由式(1)得式(2)。将测得的折光仪读数N乘上该溶质的相乘系数 ,即得到所测溶液的浓度。

C= •N (2)


图2 折光仪读数与不同溶液溶质浓度的关系

注意,式(2)只适用于新型配制的或比较清洁的溶液。经过较长时期使用或已变脏、其中溶解了较多其它杂质的溶液,则不能简单地用式(2)计算浓度。

三、液温的影响及其修正法

溶液的折光率不仅随它的浓度变化,浓度一定时,溶液的折光率还会随液温升降变化。这种变化的基本规律是:液温升高,溶液的折光率会降低;液温降低,溶液的折光率会增大。作为溶剂的水,本身也具有这种特性。大家知道,加热水的时候,可以看到水内有流动迹象。水是无色透明的液体,加热中之所以能看见水内部的相对流动,其原因就在不同温度的水具有不同的折光率。PAG淬火介质的水溶液也具有这种特性。浓度一定时,液温变化对测定值有很大影响。

注意:当使用前述手持式折光仪测量折光率时,“液温”指的是夹在折光仪上盖板和检验棱镜之间那一薄层液体的温度。通常也指的是试验现场的气温。由于该夹层中的液体量极少,又被压成了一薄层,实际测量中的液温就变成了所用折光仪的温度。

今禹8-20和今禹8-50淬火液的相乘系数是在气温30℃时确定的。当气温(即测试现场的气温)低于30℃时,测出的浓度会偏高;当气温高于30℃时,测出的浓度会偏低。气温偏离30℃越远,上述偏差也越大。这种浓度测量值如果不注意修正,生产中就可能发生造成严重后果。冬天,气温低,浓度测量值偏高。如果此时误认为淬火液浓度过高,补加过多的自来水,必然使淬火液的真实浓度偏低,加上淬火液液温低,冷却速度升高,在这样的淬火液中淬火,就很容易引起淬裂。到了夏天,生产现场气温(即折光仪本身的温度)高,浓度测量值会偏低。如果误认为淬火液浓度偏低,而补加过量的PAG原液,就会使淬火液浓度过高,加上此时气温高,散热慢,淬火液液温也偏高,淬火液的冷却能力会明显减小。在这种条件下淬火,则很容易发生硬度偏低、硬化深度不足等。

综上理由,当测量环境的气温明显偏离30℃时,应对测量值进行修正。修正方法很简单:

气温比30℃每低5℃,将测量值减1%作为实际浓度。气温比30℃每高5℃,将测值加1%,作为实际浓度值。

举例来说,当测量环境的气温为15℃时,如果测得今禹8-20水溶液浓度为14%,那么,该水溶液的实际浓度应为:

14-( )=11%

又例,当测量环境的气温为42℃时,如测得今禹8-20淬火液的浓度为9.5%。此时,该淬火液的实际浓度为:

9.5+( )=11.9%

四、使用折光仪的其它注意事项

1、 折光仪的零位调节方法

折光仪的零位是可以调节的,只有调节好零位后再使用,才能获得准确的结果。由于多数折光仪的零位调节螺丝比较松动,为确保测量准确,必须在每次测量浓度前用自来水校准好所用折的零位。校正好后,用细纸吸干盖板和棱镜面上的水迹,再用于测量淬火液浓度。

调好零位后应防止折光仪受到震动,亦不可采用摔动的办法来去除上面的残水,以免使调好的零位移动。

2、测试后用清洁的自来水冲洗盖板和棱镜面,把残留在上面的淬火液充分清除干净,再用细纸吸干残水,保存备用。
如果上次测量时留在上面的淬火液没有清洗干净,让其自动变干,而下次测量前又未做充分的清洗,测量的浓度就会偏高。

3、读数时间不能太长,在长期放置中,夹在折光仪盖板和棱镜之间的淬火液会缓慢蒸发掉其中的水份,随着水份的减少,液体薄层的浓度会逐渐升高。由于这样的原因,每次读数时间不要太长,以免增大误差。



    啤酒生产工艺流程可以分为制麦、糖化、发酵、包装四个工序。


    现代化的啤酒厂一般已经不再设立麦芽车间,因此制麦部分也将逐步从啤酒生产工艺流程中剥离。

 


    在线折光仪,又称为“在线浓度计”、“在线糖度计”。 适合安装于啤酒生产工艺不同的工序,通过检测溶液折光率的原理检测可溶性固形物含量。按各工序测量要求的不同,在线折光仪可以标定成测量Plato、Brix、巴林(Balling)、质量百分比浓度。折光浓度仪要达到3A食品级卫生要求,才能完全适用于啤酒生产。


    1、在糊化锅中,麦芽和水经加热后沸腾,这时天然酸将难溶性的淀粉和蛋白质转变成为可溶性的麦芽提取物,称作“麦芽汁”。


    在线折光仪可以安装在糊化锅的出口管道上,在线监测麦芽汁浓度,以维持浓度稳定一致。此工况下,建议使用压缩空气或高压水自动棱镜清洗装置。


    2、麦汁过滤槽麦芽汁在被泵入煮沸锅之前需先在过滤槽中去除麦芽皮壳,并加入酒花和糖。 此工序中,需要用清水冲洗,因此麦汁浓度会逐渐降低。在线折光仪可以安装在过滤槽出口管道上,在线监测麦汁浓度,并能给出信号以及时停止冲洗,防止过度用水。此工况下,建议使用压缩空气或高压水自动棱镜清洗装置。


    3、煮沸锅在煮沸锅中,麦汁被加入啤酒花并煮沸,麦汁吸取酒花的味道散发出啤酒特有的芳香与苦味,并达到一定的麦汁浓度。此工序对啤酒的品质是至关重要的。无需旁路系统, 在线折光仪可以直接安装在煮沸锅上,在线监测麦汁浓度,并能将浓度信号反馈给PLC或DCS用于控制。在线糖度仪,可帮助优化煮沸时间、提高和稳定啤酒品质。此工况下,建议使用压缩空气或高压水自动棱镜清洗装置。


    4、回旋沉淀槽在煮沸后,加入酒花的麦芽汁被泵入回旋沉淀槽以去处不需要的酒花剩余物和不溶性的蛋白质。在线折光仪可以安装在煮沸锅的出口管道上,在线监测热麦汁质量。


    5、冷却器麦汁经过冷却后,会被加入酵母并泵入发酵罐。 在线折光仪安装在冷却器的出口管道上,在线监测冷却后麦汁质量。


    6、发酵罐在发酵罐中,酵母将麦汁中的糖分分解为酒精和二氧化碳,大约一星期后,即可生成“嫩啤酒”,然后再经过几十天使其成熟。 在线折光仪可以直接安装在发酵罐上,即时监测总浓度的变化,以监测转化率、发酵度和酒精含量。


    7、过滤机发酵结束以后,绝大部分酵母沉淀于罐底,此部分酵母需回收再利用。生成物“嫩啤酒”被泵入熟化罐中。


    在此,剩余的酵母和不溶性蛋白质进一步沉淀下来,使啤酒的风格逐渐成熟。


    经过熟化而成熟的啤酒在过滤机中将所有剩余的酵母和不溶性蛋白质滤去,就成为待包装的清酒。 在线折光仪安装在过滤机出口管道上,在线监测啤酒质量。


    8、灌装分界, 在线折光仪还可安装在清酒罐出口,用于对于不同品种的啤酒、或者啤酒和CIP清洗液进行在线分界,并有输出信号到DCS,方便不同品种啤酒间的灌装切换,并能降低CIP清洗造成的啤酒损失。


    在线折光仪能够提供给制造工厂、混和设备与清洗设备一起使用以持续测量各式液体的浓度。适用于混和、浓缩、发酵的控制与水性和碱性清洁剂等的浓度控制,通用型在线浓度计,在线实时监控,节省生产成本损失,实时检测可确保不漏过任何一个数据变化。


    在线折光仪高精度在线折光仪,在显示系统上,彩色显示屏更易于读取数据,甚至在较远的距离也读数清晰,高精度在线折光仪产品可广泛使用在食品,饮料,制药以及化工行业,以及在稀释过程,混合过程以及最终产品的浓度/水分/混合比率的监测,还可以用于在线清洗过程的效果监控。





阿贝折光仪的操作步骤

  阿贝折光仪是测量物质纯度的仪器,是实验室中比较重要的一款仪器,作为测量仪器,对于准确度的要求是比较高的,那么该如何保持其准确度呢?答案就是时时校正,随着使用次数的增加,加之受到温度、空气等其他外部因素的影响其准确性就很容易发生改变,所以要不断的进行内部校准,确保其准确度、精密度符合要求,其校正要在恒温循环水浴和蒸馏水的环境下进行校正,而且过程要严格执行,具体的步骤如下:

  第一步:翻下棱镜打开/关闭手柄到第二棱镜上,然后把手柄向左完全打开第二棱镜,擦净主棱镜和第二棱镜表面,在主棱镜上滴一小滴蒸馏水,轻轻的关上第二棱镜。

  第二步:连接恒温循环水浴并设置温度为20℃。在目镜上观察并调节测量旋钮使上端读数屏读数在1.3330附近。

  第三步:再观察下端的折光屏,可看到交叉线附近的颜色分界线。调节颜色补偿旋钮消色,当分界线变为既无红色,也无蓝色时停止调节。由于红色边缘恰好在分界线的上边而蓝色边缘则在下边,在中点均无红色和蓝色时表明颜色已完全补偿。

  第四步:调节测量旋钮使分界线恰好位于交叉点,然后取下校正部分的帽子反时针调节校正螺丝,用Allen扳手。

标签: 阿贝折光仪
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