Устройство селективного определения концентраций суспендированной и эмульгированной дисперсий в воде Советский патент 1988 года по МПК G01N21/47 

Изобретение относится к очистке .сточных вод нефтедобываюшрих и нефтеперерабатывающих производств и может быть использовано для оперативного технологического контроля и управле - НИН при эксплуатации сооружений по очистке нефтесодержащих сточных вод.

Цель изобретения - повьппение точности определения концентраций в диа- пазоне концентраций до 30 мг/Ло

На чертеже представлена схема устройства

Устройство содержит последовательн установленные на одной оптической оси источник 1 излучения, поляризатор 2, светоделительную пластину 3 системы нормировки, модулятор 4, оптическую систему формирования пучка, состоящую из линз 5 и диафрагмы 6, фотометри- ческую кювету 7 С кюветой оптически связаны две фотоприемные системы, Первая из них расположена под углом 10 - 20 к оптической оси и содержит поляризатор 8, ось которого ортого- нальна оси поляризатора 2, и фотоприемник 9, соединенньш с регистрирующей системой 10„ Вторая фотоприемная система расположена под углом 90 к оптической оси и содержит поляризатор 11, ось которого параллельна оси поляризатора 2, и фотоприемник 12, соединенный с регистрирующей системой 13., Система нормировки, помимо светоделительной пластины, содержит датчик 14 уровня излучения и блок 15 нормировки, соединенньш с регистрирующими системами, с которыми соединена вычислительная система 16,

При работе устройства первая фотоприемная система регистрирует деполяризованное излучение, рассеянное под углом 10-20 к направлению падающего на исследуемую среду излу- чения, а вторая - излучение, рассеянное под углом 90 без нарушения поляризации. Первое излучение характеризует наличие в среде твердых (суспендированных) примесей, а второе - .количество эмульгированной фазы.

Повышение точности селективного определения концентраций суспенди- 55 рованной и эмульгированной дисперсий достигается за счет того, что изме- ряемые интенсивности световых потоков линейно пропорциональны концент

5 0 5 0 0

5

0

5

рационным характеристикам как одной, так и другой определяемых дисперсий. Это обстоятельство установлено экспериментально

Как известно, фотоприемник типа ФЭУ (который нами практически использовался) должен работать в динамическом диапазоне двух порядков изменения интенсивности измеряемого свет-а Экспериментальные исследования свидетельствуют, что при расположении фотоприемника под углом 15 ФЭУ может оказаться в режиме насьш5ения свет товой характеристики при достижении концентрации суспендированной дисперсии порядка 100 мг/л и более Кроме того, при наличии в измеряемой среде эмульгированной дисперсии регулируемый сигнал несколько вьш1е, что еще более увеличивает насьш1ение фотоприемника Это, в свою очередь, может привести к увеличению погрешности измерения

Таким образом, установка фотоприемника под углом от 10-20 , обеспечивая большую точность измерений при малых концентрациях диспергированной суспензии (вплоть до 30 мг/л), увеличивает ошибку измерения при больших концентрацияхо

Выбор углов светорассеяния, на которых измеряется интенсивность деполяризованной компоненты рассеянного излучения, обусловлен тем, что в диапазоне углов 10-20 достигает максимального значения отношение сигнал/шум

В табЛо показаны значения указанных отношений для разных концентраций дисперсий при углах светорассеяния, близких к оптимальным

В этих измерениях регистрируемым сигналом является сзтерпозиция интен- сивностей деполяризованных компонент суспендированной и эмульгированной дисперсий, а шумом - интенсивность компоненты только эмульгированной дисперсии

Как видно из табл„1, на углах рассеяния менее 10° интенсивность измеряемого сигнала имеет нелинейную зависимость от концентрации суспендированной дисперсии

В табЛв2 приведены эксперименталь- ные результаты измерения содержания суспендированной и эмульгированной дисперсий в воде

Приведенные данные наглядно свидетельствуют о, достижении положительного эффекта при использовании изобретения. Простота его практичес- кой.реализации обеспечивает перспективу широкого применения этого устройства для технологического контроля процесса очистки нефтесодержащих сточ- нь1х водо При этом открывается также реальная возможность использования современной вычислительной техники, например, микроЭВМ, с получением соответствующих управляющих воздействий на органы управления процессов в ре- жиме автоматической оптимизации.

Достижение другого показателя тех- ;нико-экономической эффективности - по ,вышения точности селективного определения искомых концентраций дисперсий обеспечивается за счет того, что измеряемые интенсивности рассеянных световых потоков по всем указанным направлениям пропорциональны концентрационным характеристикам обоих дисперсий для указанных концентрацийо

Формула изобретения

Устройство селективного определе- ния концентраций суспендированной и эмульгированной дисперсий в воде, содержащее последовательно установленные на одной оптической оси источник излучения, первьй поляризатор, оптическую систему формирования пучка, фотометрическую кювету с анали- :зируемой средой, а. также оптически связанную с кюветой фотоприемную систему, содержащую второй поляризатор с фотоприемником, соединенным с регистрирующей системой, причем ось второго поляризатора ортогональна ос первого поляризатора, отличающееся тем, что, с целью повьше- ния точности определения в диапазоне концентраций до 30 мг/л, оно дополнительно содержит систему нормировки, модулятор, вычислительную систему и вторую фотоприемную систему, соединенную с второй регистрирующей системой и расположенную под углом 90 к оптической оси, причем ось поляризатора второй фотоприемной системы параллельна оси первого поляризатора, первая фотоприемная система расположена под углом 10 - 20° к оптической оси, модулятор установлен между цервым поляризатором и оптической системой формирования пучка, система нормировки содержит светоделительную пластину, установленную между первым поляризатором и модулятором и оптически связанную с датчиком уровня излучения, соединенным с блоком нор- мировк-и, который соединен с первой и второй регистрирующей системой, а каждая из регистрирующих систем соединена с вычислительной системой.

Изобретение относится к способам контроля процессов очистки нефтесодержащих сточных вод. Оно позволяет уменьшить трудоемкость и повысить точность определения загрязненности воды взвешенными включениями, обеспечивает возможность реализации оперативного технологического контроля с использованием современных средств обработки информации. Анализируемую воду облучают излучением, которое предварительно линейно поляризуют, Из рассеянного водой света выделяют два потока: один - в направлении, близком к перпендикулярному к оси облучения, а другой - под углом 10 - 20 „ Из потока рассеянного света, близкого к перпендикулярному, селектируют компоненту, поляризованную в той же плоскости, что и облучаюрдий световой поток, а из другого - компоненту, поляризованную в перпендикулярной плоскости По измеренным ин- тенсивностям этих компонент рассеянного анализируемой водой светового потока судят о концентрациях эмульгированной и суспендированной дисперсий соответственно, 1 ил,, 2 табл. SS (Л 00 о ж О5

5-6

50 - 52 100 - 105

Таблица 2