Princípios de 5 instrumentos comuns de medição de umidade

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analisador de umidade halogênio

1. Analisador de Umidade Karl Fischer:

O método de Karl Fischer, abreviado como método de Fischer, é um método de separação volumétrica para medir a umidade, proposto por Karl Fischer em 1935. O método de Fischer é o mais específico e preciso para a determinação da umidade da água dentre todos os métodos químicos disponíveis. Embora seja um método clássico, foi aprimorado nos últimos anos para aumentar a precisão e ampliar a faixa de medição. Ele foi estabelecido como um método padrão para a determinação da umidade em diversas substâncias.

O método de Fischer é um método iodométrico, e seu princípio básico é que, quando o iodo é usado para oxidar o dióxido de enxofre, uma certa quantidade de água é necessária para participar da reação:

I2 dez SO2 dez 2H2O=2HI dez H2SO4

A reação acima é reversível. Para que a reação ocorra no sentido positivo e de forma quantitativa, é necessário adicionar uma substância alcalina. Experimentos comprovaram que a piridina é o reagente mais adequado, e que a piridina também pode se combinar com iodo e dióxido de enxofre, reduzindo a pressão de vapor de ambos. Portanto, o reagente deve ser adicionado ao metanol ou a outro solvente contendo grupos OH ativos para converter o anidrido sulfúrico de piridina em hidrogenossulfato de metila estável.

2. Medidor de umidade por infravermelho:

Mecanismo de aquecimento por infravermelho: Quando raios infravermelhos distantes incidem sobre um objeto, podem ocorrer absorção, reflexão e transmissão. No entanto, nem todas as moléculas conseguem absorver raios infravermelhos distantes; apenas as moléculas polares que exibem carga elétrica são capazes de reagir. Água, substâncias orgânicas e polímeros possuem uma forte capacidade de absorver raios infravermelhos distantes. Quando essas substâncias absorvem a energia da radiação infravermelha distante e fazem com que a frequência natural de vibração e rotação de suas moléculas e átomos se iguale à frequência dessa radiação, ocorre uma ressonância ou rotação extremamente acentuada, intensificando o movimento e convertendo-o em energia térmica. Isso eleva a temperatura interna, fazendo com que a substância seja rapidamente amolecida ou seca.

O método de aquecimento convencional utiliza condução e convecção de calor, processos que necessitam de propagação através de um meio, sendo lentos e consumindo muita energia. Já o aquecimento por infravermelho distante utiliza radiação térmica, dispensando a necessidade de um meio para a propagação. Além disso, como a energia radiante é proporcional à quarta potência da temperatura do elemento de aquecimento, esse método não só economiza energia, como também apresenta alta velocidade e eficiência. Ademais, os raios infravermelhos distantes possuem certa capacidade de penetração. Como o material aquecido e seco absorve a energia da radiação infravermelha distante a uma determinada profundidade, simultaneamente às moléculas da superfície, ocorre um efeito de autoaquecimento. Isso faz com que as moléculas de solvente ou água evaporem e aqueçam uniformemente, evitando deformações e alterações qualitativas causadas por diferentes graus de expansão térmica, preservando a aparência, as propriedades físico-mecânicas, a resistência e a cor do material.

Analisador de Umidade

O analisador de umidade por infravermelho utiliza principalmente um aquecedor radiante infravermelho e uma balança eletrônica para determinar sua precisão e estabilidade.

Aquecedor de radiação infravermelha: o tubo de vácuo com filamento de tungstênio pode irradiar raios infravermelhos próximos, o carbeto de silício é um aquecedor de radiação infravermelha distante de comprimento de onda longo, os aquecedores infravermelhos de vidro de quartzo e cerâmica podem irradiar infravermelho médio.

O medidor de umidade por infravermelho é muito semelhante ao medidor de umidade por infravermelho utilizado para secagem a quente e medição de massa, sendo o método de "perda por secagem" um método padrão reconhecido para medição de umidade. O método de "perda por secagem", também conhecido como método de 105°C por 5 horas ou método de 135°C por 3 horas, consiste em colocar a amostra em um secador e aquecê-la e secá-la por um longo período. Para medir com precisão a variação de massa antes e depois da secagem, é necessário calcular o teor de umidade. Para isso, o profissional responsável pela medição precisa ser altamente proficiente no uso do equipamento e da tecnologia. Como a medição é demorada, é difícil medir rapidamente um grande número de amostras. Portanto, para medições de alta precisão em uma ampla variedade de amostras, o medidor de umidade por infravermelho é a única opção viável. Embora existam outros métodos de medição elétricos e ópticos, eles são instrumentos específicos que limitam o objeto de medição. Em termos de versatilidade, são muito inferiores aos medidores de umidade por infravermelho.

Aquecedor de radiação infravermelha: o tubo de vácuo com filamento de tungstênio pode irradiar raios infravermelhos próximos, o carbeto de silício é um aquecedor de radiação infravermelha distante de comprimento de onda longo, os aquecedores infravermelhos de vidro de quartzo e cerâmica podem irradiar infravermelho médio.

O medidor de umidade por infravermelho é muito semelhante ao medidor de umidade por infravermelho utilizado para secagem a quente e medição de massa, sendo o método de "perda por secagem" um método padrão reconhecido para medição de umidade. O método de "perda por secagem", também conhecido como método de 105°C por 5 horas ou método de 135°C por 3 horas, consiste em colocar a amostra em um secador e aquecê-la e secá-la por um longo período. Para medir com precisão a variação de massa antes e depois da secagem, é necessário calcular o teor de umidade. Para isso, o profissional responsável pela medição precisa ser altamente proficiente no uso do equipamento e da tecnologia. Como a medição é demorada, é difícil medir rapidamente um grande número de amostras. Portanto, para medições de alta precisão em uma ampla variedade de amostras, o medidor de umidade por infravermelho é a única opção viável. Embora existam outros métodos de medição elétricos e ópticos, eles são instrumentos específicos que limitam o objeto de medição. Em termos de versatilidade, são muito inferiores aos medidores de umidade por infravermelho.

Âmbito de aplicação: Pode medir grãos, amido, farinha, macarrão seco, produtos fermentados, frutos do mar, produtos de peixe processados, produtos cárneos comestíveis processados, especiarias, grãos, corações, laticínios, alimentos secos, óleos vegetais e outros itens relacionados à alimentação, medicamentos, areia de minério, coque, matérias-primas para vidro, cimento, fertilizantes químicos, papel, celulose, algodão, várias fibras e outros produtos industriais.

3. Medidor de umidade do ponto de orvalho:

O analisador de umidade por ponto de orvalho é fácil de operar, o instrumento não é complicado e os resultados das medições são geralmente satisfatórios. É frequentemente usado para a determinação de umidade residual em gases permanentes. No entanto, esse método apresenta muitas interferências, e alguns gases com facilidade de troca térmica podem condensar antes do vapor de água, causando interferência, especialmente quando a concentração é alta.

4. Medidor de umidade por micro-ondas:

O analisador de umidade por micro-ondas utiliza o campo de micro-ondas para secar a amostra e acelera o processo de secagem. Possui características como tempo de medição curto, operação conveniente, alta precisão e ampla gama de aplicações. É adequado para grãos, papel, madeira, têxteis e produtos químicos. A determinação de umidade em amostras sólidas pulverulentas e viscosas também pode ser aplicada à determinação de umidade em petróleo, querosene e outras amostras líquidas.

5. Medidor de umidade de Coulomb:

Os analisadores de umidade coulométricos são comumente usados ​​para determinar a umidade em gases. Este método é simples de operar e tem resposta rápida, sendo especialmente adequado para a determinação de traços de umidade em gases. Se determinado por um método químico geral, seria muito difícil. Já o método de eletrólise não é adequado para a determinação de substâncias alcalinas ou diolefinas conjugadas.