Поиск методов и средств определения и контроля концентрации раствора

Размещено на http: //www. allbest. ru/

Кубанский Государственный технологический университет г. Краснодар, Россия

Поиск методов и средств определения и контроля концентрации раствора

Прокопьева А.П., Коваленко А.Н., Шурай П.Е., Шурай С.П.

Аннотация

В работе приведена схема поиска методов и средств определения и контроля концентрации раствора.

Ключевые слова: раствор, кондуктометрическое титрование, потенциометрия, абсорбция света, рефрактометрия.

Annotatіon

SEARCH OF METHODS AND MEANS OF DEFINITION AND CONTROL CONCENTRATION OF SOLUTION

Prokopyeva A.P., Kovalenko A.N., Shurai P.E., Shurai S.P.

Kuban State technological university

Krasnodar, Russia

The scheme of search of methods and means of definition and control of concentration of solution is provided in work.

Key words: solution, konduktometrichesky titration, potentsiometriya, light absorption, refractometry.

Качество любой продукции определяется степенью соответствия присущих характеристик требованиям, а требования к качеству оцениваются по нормам, регламентированным стандартами и ТУ, или в соответствии с запросами потребителей через свойства и показатели качества. Основным свойством любой продукции является ее состав: какие компоненты содержатся в ней и в каком соотношении. Поэтому при определении качества прежде всего контролируется концентрация веществ в сырье, в продукции, при аудите экологической среды. Качественные характеристики необходимы при описании бизнес-процессов, проведении реинжиниринга на предприятии с использованием бенчмаркинга, рассмотрении вопросов экологической безопасности [1 - 5]. При этом испытывают не всю продукцию, а только строго определенную выборку, отвечающую генеральной совокупности, определенной на основе применяемых статистических методов анализа [6 - 9].

При определении количества вещества в продукции чаще всего исследуемые вещества переводят в раствор. Тогда количественный состав определяется как концентрация раствора. А концентрацию раствора можно определить различными методами, но наиболее применимы из них: метод кондуктометрического и адсорбционного титрования, потенциометрический, оптический и поляризационный.

Кондуктометрическое (без индикаторное) титрование применяется тогда, когда обычное титрование не пригодно - когда растворы цветные или мутные, а также если одновременно содержат смесь электролитов. При этом методе точка эквивалентности определяется на основе измерения электропроводимости по излому кривой титрования графической зависимости электропроводимости раствора от объема прилитого титранта.

На рисунке 1 приведена кривая титрования виноградного сока, обработанная в компьютерной среде Mathcad (на оси Y откладывалась электропроводимость, на оси X - объем прилитой щелочи). Характер кривой показывает наличие сильных и слабых электролитов и их концентрацию. Так, из приведенной кривой следует, что сок содержит как серную кислоту, так и сульфат меди. Расчеты показали, что их количество не превышает допустимые нормы.

Рисунок 1 Кривая титрования виноградного сока

Другим методом измерения концентрации (а точнее рН среды) является потенциометрический, который основан на измерении ЭДС электродной системы, состоящей из индикаторного электрода (например, хингидронного), погруженного в измеряемый раствор, и электрода сравнения (например, хлорсеребряного).

Тогда pH можно определить из уравнения Нернста:

.

Или если для измерения pH раствора составляют гальванический элемент из двух индикаторных электродов, для одного из которых обязательно известен pH2 (например, раствор Вейбеля), то pHx определяется из равенства:

А так как раствор сильно разбавлен, то можно принять .

Концентрацию раствора можно определить и оптическим методом, чаще всего здесь используют явление абсорбции света, для которого справедливо уравнение БугераЛамберта-Бэра - его используют для растворов с малой концентрацией (то есть сильно разбавленных), бесцветных золей при небольшой толщине слоя раствора (I0, Iп - интенсивность падающего и прошедшего через раствор света; c, l, - молярная концентрация, толщина слоя и диэлектрическая проницаемость раствора):

раствор кондуктометрический титрование потенциометрия

.

В этом методе экспериментально определяют оптическую плотность раствора (D):

.

Из уравнения видна линейная зависимость оптической плотности от концентрации, что и используют при определении концентрации, для чего предварительно строят калибровочный график по модельным растворам с известной концентрацией.

Широкое применение приобрело адсорбционное титрование, основанное на избирательной адсорбции ионов твердой фазой. При титровании исходного раствора титрант подбирают таким образом, чтобы он дал нерастворимое вещество (оно по условиям эксперимента должно образовывать коллоидный раствор, переходящий в микрогетерогенное, либо грубодисперсное состояние). И в ходе определения концентрации данным методом исходный раствор оттитровывают в присутствии подобранного красителя до тех пор, пока не произойдут видимые изменения: в зависимости от условий эксперимента (взятого титранта и красителя) раствор должен от одной капли титранта бесцветиться с одновременной окраской осадка, либо сопровождаться мгновенным исчезновением окраски осадка с одновременной окраской раствора.

В качестве экспертного метода широкую популярность имеет метод поляризации, основанный на явлении рефракции. В этом методе экспериментально замеряется показатель преломления растворителя и раствора, а затем рассчитывается процентная концентрация по уравнению:

где r1, r2, r1,2 - удельная рефракция чистых компонентов и раствора.

На рисунке 2 представлена схема выбора методики определения и контроля концентрации веществ в продукции.

Рисунок 2 Схема выбора методики определения и контроля концентрации веществ в продукции

Таким образом, концентрацию растворов можно определить различными методами, с учетом задач измерения, испытания и контроля.

Список литературы

1. Кузменчук В.С., Шурай П.Е., Шурай С.П. Описание бизнес-процесса на примере производства хлеба. - Качество продукции: контроль, управление, повышение, планирование: сборник научных трудов Международной молодежной научно-

практической конференции (17-18 ноября 2016 года; в 2-х томах, Т.1, Юго-Зап. Гос. Ун-т, Курск: Из-во ЗАО «Университетская книга», 2016. - С.384 - 388.

2. Бойко Е.А., Шурай П.Е., Шурай С.П. Использование бенчмаркинга фирмами на примере финансового учреждения - банка. - Качество продукции: контроль, управление, повышение, планирование: сборник научных трудов Международной молодежной научно-практической конференции (17-18 ноября 2016 года; в 2-х томах, Т.1, Юго-Зап. Гос. Ун-т, Курск: Из-во ЗАО «Университетская книга», 2016. - С. 121 - 124.

3. Мартаков Д.А., Шурай П.Е., Шурай С.П. Внедрение реинжиниринга на предприятии. - Качество продукции: контроль, управление, повышение, планирование: сборник научных трудов Международной молодежной научно-практической конференции (17-18 ноября 2016 года; в 2-х томах, Т.2, Юго-Зап. Гос. Ун-т, Курск: Из-во ЗАО «Университетская книга», 2016. - С. 37 - 40.

4. Момотова Е.А., Шурай С.П. Возможные пути утилизации отходов фосфогипса в России. В сборнике: Молодежь и XXI век - 2017 материалы VII Международной молодежной научной конференции: в 4 томах, 2017. - С. 422 - 425.

5. Головина Д.В., Шурай П.Е., Шурай С.П. Безопасность и экологичность работы хлебозавода. В сборнике: Наука молодых - будущее России сборник научных статей международной научной конференции перспективных разработок молодых ученых: в 3 томах. Юго-Западный государственный университет, 2016. - С. 113 - 116.

6. Левин С.С., Шурай П.Е., Шурай С.П. Статистические методы управления процессами. - Качество продукции: контроль, управление, повышение, планирование: сборник научных трудов Международной молодежной научно-практической конференции (17-18 ноября 2016 года; в 2-х томах, Т.2, Юго-Зап. Гос. Ун-т, Курск: Из-во ЗАО «Университетская книга», 2016. - С. 14 - 18.

7. Прокопенко В.Д., Шурай П.Е., Шурай С.П. Использование карт Шухарта для анализа качества продукции. - Качество продукции: контроль, управление, повышение, планирование: сборник научных трудов Международной молодежной научнопрактической конференции (17-18 ноября 2016 года; в 2-х томах, Т.2, Юго-Зап. Гос. Ун-т, Курск: Из-во ЗАО «Университетская книга», 2016. - С. 182 - 186.

8. Шурай С.П., Шурай П.Е., Федичкин Н.С. Методы, используемые малыми предприятиями при проведении экологического аудита. В сборнике: Молодежь и системная модернизация страны. Сборник научных статей 2-й Международной научной Конференции студентов и молодых ученых. В 4-х томах, 2017. - С. 55 - 58.

9. Шурай П.Е., Шурай С.П., Федичкин Н.С. Осуществление экологического аудита на малом предприятии с использованием статметодов. В сборнике: Молодежь и системная модернизация страны. Сборник научных статей 2-й Международной научной Конференции студентов и молодых ученых. В 4-х томах, 2017. - С. 59 - 62.

Размещено на Allbest.ru