Том 2 (1109662), страница 35

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 35)

Автоматизация анализа и производственный анализпотенциал, сила тока, резонансная частота). Селективность можноповысить, если осуществлять одновременную регистрацию сигна­лов по нескольким информационным каналам.ВЧ-усилительпьезоэлектрическая подложкаакустические волныВЧ-иа !учательВЧ -приемникселективный адсорбентР и с . 7.28. Газовый сенсор на основе явления поверхностных акустическихволн. Использование селективного адсорбента на основе ком­плекса P t C b с этиленом и пиридином позволяет определять до5 частей паров стирола на миллион.Простейшим способом создания многоканальных сенсоров явля­ется объединение отдельных сенсоров в массив. Например, можнообъединить несколько различных пьезоэлектрических датчиков ииспользовать их как единое целое.

Массив сенсоров на основе поле­вых транзисторов с чувствительными слоями разного состава мож­но включить в одну общую электрическую цепь. Об использованиимассивов оптических сенсоров (в форме диодной линейки) для од­новременной регистрации излучения в широком спектральном диа­пазоне мы уже неоднократно упоминали ранее.Для обработки информации, поступающей от многоканальныхсенсоров, применяют методы многокомпонентного анализа, описан­ные в разделе 6.3.До сих пор основным направлением развития сенсорной техни­ки явилось создание сенсоров, чувствительных к индивидуальнымхимическим соединениям.

При этом, как правило, старались простореализовать в сенсорном варианте имеющиеся наработки в областитрадиционных лабораторных методов анализа. При таком подходе,например, для оценки качества вина определяют содержание мно­жества его отдельных компонентов, а затем из полученных данных7.3. Автоматизированный контроль производственных процессов 191выводят суммарный результирующий показатель. Однако, вероят­но, было бы более целесообразно поступить по-другому: попытатьсясоздать некий «вкусовой сенсор», действующий подобно системе вос­приятия вкуса у человека и оценивающий суммарное качество винанепосредственно. Аналогичные проблемы возникают и при анализеобъектов окружающей среды, когда требуется, например, оценитьсуммарную степень загрязненности вод тяжелыми металлами илиорганическими веществами. Создание интегральных сенсоров та­кого рода сейчас еще только начинается.

Для их массового исполь­зования необходимо будет создать соответствующую нормативнуюбазу, что также представляет собой далеко не простую задачу.7.3. Автоматизированный контрольпроизводственных процессовАналитический контроль производственных процессов предполага­ет постоянное слежение за изменением различных физических и хи­мических параметров с течением времени — в потоке жидкости,газа или сыпучего материала, в ходе химической реакции.

Необ­ходим бывает и непосредственный анализ твердых образцов, на­пример, для контроля качества отливок в металлургии. Как пра­вило, химические компоненты объектов производственного анали­за бывают известны заранее. Поэтому основное содержание произ­водственного анализа составляет количественный анализ. Задачикачественного анализа довольно ограничены и сводятся главнымобразом к установлению самого факта появления в анализируемомобъекте какого-либо нового, неизвестного вещества.В данной книге мы уже рассмотрели все основные методы хи­мического анализа.

Поэтому у читателя может возникнуть вопрос:зачем же отдельно обсуждать использование этих методов приме­нительно к производству? Однако дело в том, что условия промыш­ленного производства предъявляют к методам анализа целый рядновых, дополнительных требований. Важнейшие из них состоят вследующем.- Методы производственного анализа должны быть достаточноэкспрессными, т.е. выполняться за короткое время.- Для выполнения анализа следует использовать значительно бо­лее простые по сравнению с аналитической лабораторией ме­тодики, а также простое и компактное оборудование.Глава 7.

Автоматизация анализа и производственный анализ л- Показатели точности результатов должны быть весьма вы­сокими — особенно в тех случаях, когда речь идет об опре­делении достаточно дорогих продуктов (в металлургии, поли­мерной промышленности, тонком органическом синтезе).- Используемая аппаратура должна обладать повышенной устой­чивостью в эксплуатации по отношению к воздействию такихтипичных производственных факторов, как вибрация, запылен­ность, электрические и магнитные поля.,¾- Выполнение методик анализа должно быть осуществимо непо­средственно силами производственного персонала, который,как правило, в области аналитической химии обладает мень­шей квалификацией, чем специалисты.- Особые требования предъявляются к пробоотбору и пробоподготовке.

Чаще всего лабораторные приемы, применяемыедля этих целей, перенести в производственные условия оказы­вается невозможно. Объекты анализа могут иметь весьма вы­сокую температуру, находиться под высоким давлением, пред­ставлять собой пересыщенные растворы, суспензии с обилиемзернистых или волокнистых частиц, химически агрессивныесреды или радиоактивные материалы.Этот перечень можно продолжать и далее.

В производственноманализе применяют весь методический арсенал аналитической хи­мии, начиная от методик, выполняемых непосредственно на местепроизводства, и кончая теми, которые выполняются в специализи­рованных лабораториях.Способы осуществления производственногоанализаСуществует множество способов организации и выполнения произ­водственных анализов. Среди них способы, которые условно можноназвать «в лаборатории», «на месте», «на линии», «в потоке», а также«бесконтактный».Способ анализа «в лаборатории» с организационной точки зре­ния ничем принципиально не отличается от уже известной нам про­цедуры выполнения лабораторных анализов.

Пробу отбирают изпроизводственного потока, и отсылают в централизованную лабора­торию, где ее и анализируют любыми доступными методами. Такой7.3. Автоматизированный контроль производственных процессов 193способ обычно применяют тогда, когда необходимы методы, тре­бующие сложного дорогостоящего оборудования — хромато-массспектрометрия, атомно-эмиссионная спектроскопия с ИСП. В этомслучае способ анализа «в лаборатории» выгоден экономически, по­скольку дорогостоящее оборудование постоянно загружено. Высо­кая квалификация специалистов, производящих анализ, методиче­ская корректность выполняемых операций и использование оборудо­вания, проверенного метрологическими службами, гарантируют до­стоверность получаемых результатов.

Недостатком же такого спо­соба является значительная длительность анализа. Выполнение ана­лиза можно ускорить, если для транспортировки проб использоватьпневматическую почту, однако это сопряжено с дополнительнымизатратами. Анализы в лабораторных условиях, как правило, произ­водят лишь при запуске нового производства, отработке технологи­ческого регламента и в ходе производственных исследований.Способ анализа «на месте» существен­но приближен к условиям производства.В этом случае также отбирают пробу ис­следуемого материала, однако анализ вы­полняют уже непосредственно в производ­ственном помещении при помощи доста­точно простого оборудования, например,фотометров.

Достоинствами такой органи- <<в лаборатор7„»/«„а месте»зации являются сокращение времени анали­за, увеличение возможностей для контроляза ходом производственного процесса и использование более про­стой и дешевой аппаратуры. Однако на практике реализовать такойспособ анализа не всегда возможно.Способ «на линии» предполагает уже непосредственный анализтехнологического продукта. Отбор, подготовка и транспортировкапробы к измерительному прибору осуществляются автоматически.Набор параметров, измеряемых способом «на линии», не ограничи­вается лишь химической (качественной и количественной) инфор­мацией, но может включать и разнообразные физические величины,а также суммарные, обобщенные характеристики, например, окта­новое число для бензина.

Анализ «на линии» можно выполнять какдискретно, так и непрерывно.Дискретный анализ «на линии». Некоторую часть веществаавтоматически отбирают из технологического потока через опреде­ленные промежутки времени и вводят в измерительный прибор, на7—1150194 Глава 7. Автоматизация анализа и производственный анализпример, посредством инъекции. Среди используемых методов ана­лиза преобладает газовая хроматография и проточно-инжекционный анализ. Специфические требования, предъявляемые к газовойхроматографии на производстве, мы обсу­дим ниже. Проточно-инжекционный анализлегко поддается автоматизации при помощиразличных средств, рассмотренных в разде­ле 7.1. В проточно-инжекционном вариантеможно реализовать множество традиционныханалити­ческийметодик анализа растворов химическими иприборфизико-химическими методами. Время выпол­нения анализа достаточно мало, а произво­<на линии>дительность высока.

Точностные показателирезультатов анализа, как правило, вполне до­статочны для требований производства. Если методика проточноинжекционного анализа требует дополнительных операций — экс­тракции, хроматографического разделения, диализа — то их такжеможно осуществить в автоматическом режиме в потоке. Дискрет­ный анализ «на линии» в принципе позволяет полностью автомати­зировать аналитический процесс и исключить вмешательство опе­ратора.Непрерывный анализ «на линии». В этом случае некотораячасть вещества из производственного потока протекает через из­мерительную ячейку непрерывно.

Из методов анализа чаще всегоприменяют спектроскопические. Первоначально применяли бездис­персионный вариант ИК-спектроскопии с использованием двух из­мерительных ячеек и микрофонного детектора (см. ниже). Про­гресс в аналитическом приборостроении позволил вскоре приме­нять и ИК-спектрометры с фурье-преобразованием, а также техникуИК-спектроскопии с нарушенным полным вну­тренним отражением (раздел 3.3.1). Для изме­рений в УФ-видимой области применяют ав­томатические спектрометры, регистрирующиеспектры без использования механических опера­ций — на основе диодных линеек и других мно­гоканальных детекторов.Оба способа осуществления анализа «на ли­нии» имеют один и тот же недостаток: анали-J* •зу подвергается лишь некоторая отдельная частьтехнологического потока.

Однако возможен ана-^i„< в потоке»7.3. Автоматизированный контроль производственных процессовлиз и непосредственно «в потоке». Для этого в производственныйпоток вводят специальные зонды, например, изготовленные на осно­ве химических сенсоров, и непрерывно или периодически регистри­руют их показания. Осуществлению анализа «в потоке» способству­ет большое разнообразие типов химических сенсоров и широкийкруг решаемых с их помощью задач (раздел 7.2).

Характеристики

Список файлов книги