Спосіб визначення вмісту фізичної води у дисперсних речовинах

Спосіб визначення вмісту фізичної води у дисперсних речовинах, подрібнених чи таких, що знаходяться у дрібнодисперсному стані (у вигляді 3 стані. Він кристалізується у вигляді добре утворених крупних, щільних, прозорих голок чи призм; CaSO4 0,5Н2О одержується при звичайному нагріванні CaSО4 2H2О при температурі 100…160°С при видалені з нього води у вигляді перегрітої парі. Він складається із дрібних агрегатів погано виражених кристалів, внаслідок чого його частинки одержують структуру із значно розвиненою внутрішньою поверхнею (питома поверхня S0 CaSО4 0,5Н2О в 2..2,5 разів вища, ніж CaSО4 0,5H2O). Відомий спосіб визначення масової частки гігроскопічної вологи у вогкому камені шляхом прямих вимірювань втрати маси досліджувального зразку при його нагріванні в бюксах, попередньо висушених при температурі 50±5°С на протязі 6 годин, у сушильній шафі при температурі 50±5°С протягом 10 годин з послідуючим визначенням вологості W за формулою: m mc W 100 % , (2) mc де: m - маса матеріалу з природною вологістю, г; mс - маса матеріалу, висушеного до сталої маси, г. (Камінь гіпсовий штучний із фосфогіпсу. Технічні умови. ДСТУ.2.7-3-93, 10С., с.6-7). Недоліком відомого способу є значні затрати часу на підготовку устаткування і проведення випробування досліджуваного зразка гіпсового каменю та визначення його вологості. Окрім зазначеного, метод не гарантує повного видалення фізичної води та потребує створення стаціонарних лабораторних умов. Найбільш близьким технічним рішенням є спосіб визначення вмісту вологи у порошках методом прямого вимірювання, при якому безпосередньо встановлюється залежність між відносною діелектричною проникністю і вмістом вологи W завдяки високому значенню для води, яка становить при 20°С 80,38 (Эме Ф. Диелектрические измерение. М.: Химия, 1967. - 223 с., 58-65 с., 129 с). Недоліком відомого способу є те, що виникає проблема пов'язана з заповненням вимірювальної комірки досліджувальним матеріалом: форма і розміри твердих частинок порошкоподібних і зернистих матеріалів, які істотним чином впливають на кількість повітря, яке знаходиться в матеріалі і, тим самим, на відтворення результатів. Внаслідок зазначеного змінюється насичення густини досліджуючого матеріалу: m , (3) н Vн де: m - маса материалу; a Vн - його об'єм у комірці. Отже змінюється коефіцієнт щільності: н КЩ (4) та пустотність: П (1 н) 100 % , (5) де: - істинна густина речовини. Завданням корисної моделі є підвищення точ 50766 4 ності визначення вмісту фізичної води і одержання надійних, стабільних та відтворюваних результатів. Поставлене завдання досягається тим, що у способі визначення вмісту фізичної води у дисперсних речовинах подрібнених чи таких що знаходяться у дрібнодисперсному стані (у вигляді порошків) із застосуванням методу діелектрометрії, що для вимірювання використовують зразки досліджуваних ущільнених під пресом до товщини і форми поверхні відповідно геометричним розмірам обкладинок конденсатора-комірки, вимірюють електроємність за допомогою містка Шеринга і встановлюють вологість за залежністю = f(W), де - відносна діелектрична проникність матеріалу, a W - вміст фізичної води у досліджуваному зразку. Сутність способу полягає в тому, що однією з характеристик стану речовини є відносна діелектрична проникність . E0 , (6) E яка вказує у скільки разів напруженість електричного поля у вакуумі E0 більша за напруженість електричного поля в присутності діелектрика E . Відомо, що електроємність плоского конденсатора C в системі одиниць СІ визначається за формулою: 0S , (7) C d де: 0 - електрична стала, що дорівнює 8,84 10-12Ф/м; S-площа поверхні однієї пластини конденсатора, м; d - відстань між пластинами, м. Виходячи з формули (6) відносна діелектрична проникність для вакууму =1, тому електроємність з врахуванням формули (7) запишеться у вигляді: 0S . (8) C d Із співвідношення (7) та (8) одержимо вираз для є: C , (9) C0 який є робочою формулою у метод діелектрометрії. Процеси, які протікають в речовині, супроводжуються зміною діелектричної проникності, яка визначається за зміною електроємності конденсатора-комірки, між обкладками якого знаходиться досліджувальний зразок під впливом внутрішніх чи зовнішніх факторів, наприклад, фізичної вологи, температури, або зазнав такого впливу, наприклад, подрібнення і фіксуються які зміни при цьому відбулись. Класичний метод вимірювання електроємності базується на застосуванні різних модифікацій відомої схеми містка Уітстона, але для досліджень діелектричної характеристики використали міст Шеринга (Дворкін Л.Й., Скрипник І.Г. «Фізикохімічні і фізичні методи досліджень будівельних матеріалів» - Рівне: НУВГП, 2006. - 220с., 115119). Спосіб здійснюється наступним чином. Із дисперсних речовин, наприклад, фосфогіпсу досліджені зразки виготовляють методом пресування 5 50766 циліндричної чи іншої форми, яка відповідає геометричним розмірам пластин конденсаторакомірки та відстані між ними. За допомогою містка Шеринга визначають електроємність конденсатора-комірки без зразка С0 та із досліджуваним зразком гіпсової речовини С. Одночасно методом гравіметрії (термічна сушка) послідовно визначають вміст вологи W у досліджувальних зразках (Ничуговський Г.Ф. Определение влажности химических веществ. - Л.: Химия, 1977. - 20 с., с. 143-146) при температурі нижчій за дегідратацію дигідрату сульфату кальцію СаSO4 2Н2О 70...90°С. Потім будують графічну залежність = f(W). Тарировочну криву використовують при визначенні фізичної води у зразках-пробах гіпсових речовин. Комп’ютерна верстка А. Крулевський 6 В такий спосіб стає можливим одночасне визначення фізичної вологи W у гіпсових речовинах, які зазнали технологічного подрібнення чи були дрібнодисперсними у вигляді техногенних відходів (фосфо- чи борогіпсу), можливих для послідуючого використання як сировини у виготовлені тих чи інших матеріалів, наприклад, брикетованих для виробництва портламендцементу, на стадії сумісного помелу із клінкером чи в'яжучих або виробів на їх основі. Корисна модель зручна для практичних цілей у виробничому процесі при здійсненні контролю якості сировини-гіпсових речовин та у проведенні науково-пошукових робіт при розробці матеріалів із особливими властивостями. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601