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什么是水分测定?
水分测量是为了将对象物中含有的水量和比例作为数值掌握的测量。在制造现场,以原材料、工程中的产品、完成品等为对象,为了确认品质和工程管理而测定水分。
在水分测定中想知道的是“含有多少水”
水分测量的目的是掌握对象物中含有多少水。既有处理水分本身的情况,也有像含水率那样作为相对于对象物的比例来处理的情况。
并不是所有的水分都用同样的方法直接测量。
在水分测量中,有一种方法可以利用随水分变化的质量,化学反应,电性质,光学性质等,以及直接从物体中取出水并测量它。
根据测量对象和目的改变方法
例如,当您想要获得详细的参考水值时,需要不同的测量方法和操作条件来跟踪生产线上的水分变化。
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用什么测定水分?
水分不一定是直接接触或触摸就能简单测量的。因此,我们使用随水分变化的物理和化学现象进行测量。
| 利用的现象、性质 | 寻找水分的想法 | 代表性方法 |
|---|---|---|
| 质量变化 | 根据干燥前后的质量变化求水分 | 加热干燥法、干燥减量法 |
| 化学反应 | 利用水和试剂的反应 | 卡尔费舍法 |
| 电性质 | 利用随水分变化的电特性 | 电阻式、电容式等 |
| 与光和电磁波的相互作用 | 利用水分对光和电磁波的吸收 | 红外线吸收式等 |
即使出于相同的“测量水分”目的,实际测量的现象也会因方法而异。因此,在比较测量方法时,重要的是不仅要查看测量对象,还要查看“使用什么来获得水分”。
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测定水分的代表性方法
水分测定有利用各自不同原理的方法。在这里,我将总结典型的方法作为摘要。
加热干燥法、干燥减量法
是将试料加热干燥,通过干燥前后的质量变化求出水分的方法。思维方式易于理解,用于固体样品等的水分测量。
另一方面,需要设定干燥温度和干燥时间等条件。另外,含有水以外的挥发性成分时,水分以外的质量变化也会影响测量结果。
卡尔费舍法
是利用水和试剂的化学反应来定量水分的方法。它还用于测量微量水分,并且可以针对各种样品,例如液体和固体。
另一方面,由于有时需要样品的采集、预处理、试剂的处理等,因此与直接连续测量流经生产线的对象的方法不同。
电阻式
是利用根据水分变化的电阻来推断水分的方法。有一种方法可以相对简单地测量,但它可能受到材料的电性质和导电物质的影响。
电容式、高频式
利用因水分而变化的介电性质等,从电的响应中推定水分的方法。有些方法可以快速、无损地测量,但必须考虑材料、密度和形状等因素的影响。
红外线吸收式
这是一种利用水吸收特定波长红外线的性质并根据其光学变化估计水分的方法。有不接触对象物就能测量的方式,也用于生产线上的连续测量。
但是,红外线测量值不一定就是水份。确认与作为基准的水分量的关系,根据对象物设定测量条件很重要。
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水分测定方法有什么不同?
水分测定方法各有特点。不仅要考虑“精度高”,还要考虑使用什么样的场景。
| 比较项目 | 思考 |
|---|---|
| 测量原理 | 质量变化、化学反应、电、光·电磁波等,利用了什么? |
| 测量对象 | 固体、粉末、液体或薄片,是否适合您的目标? |
| 测量时间 | 需要几分钟,几十分钟等时间来测量,还是需要在短时间内测量? |
| 破坏与不破坏 | 样品是否需要加工和干燥,是否可以直接测量 |
| 接触/非接触 | 传感器是否需要与物体接触? |
| 连续性 | 是采集样品测量,还是在工程上继续测量? |
| 与标准值的关系 | 如何求出作为基准的水分量值,并与测量值相对应 |
例如,可能不需要使用相同的测量方法来详细了解参考水份,也可能不需要使用相同的测量方法来跟踪制造过程中的水分变化。
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作为基准的水分量和测量值的关系
当使用不同的物理量或光学变化获得水分时,重要的是确定测量的信号和实际的水分之间的关系。
用基准方法计算水分含量
首先,求出作为对象物基准的水分量。例如,干燥法等,根据目的和对象的方法确认水分值。
将测量值与基准值相对应
当测量随水分变化的电光信号时,请检查信号与作为参考的水值之间的关系。
标准曲线的想法
有一种方法是将测量的信号和实际的水分值的关系用数学表达式或图表表示出来,从新测量的信号中求出水分值。这种关系有时称为校准曲线。
校准曲线是根据测量对象和测量条件设定的。因此,当对象的类型,组成,测量条件等发生变化时,有必要检查其影响。
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怎样选择水分测定方法?
仅选择“最高精度方法”并不能确定水分测量方法。整理并选择测量对象、目的、测量地点、所需时间等。
测量什么
食物、纸张、木材、粉末、液体和薄膜等不同的物体有不同的测量方法。首先确认对象物的种类和状态。
测量多少水分?
合适的测量方法取决于物体中水分含量的范围和所需的分辨力。
我们需要多少精度?
根据是用于质量判断的基准值还是用于掌握工序变化的值,所需的精度和测量方法的想法有所不同。
我们需要多快的结果?
如果您可以在实验室中随时间进行测量,或者您希望在短时间内检查制造过程的状态,则选择方法会有所不同。
我们可以采集样本吗?
如果可以采集对象物进行测量,可以选择以样品测量为前提的方法。另一方面,对于连续流动的材料,可能需要在过程中测量的方法。
是否需要连续测量?
如果只是确认成品,有时间歇测量就足够了。另一方面,如果您想掌握过程中的水分变化,在线连续测量是候选。
测量结果的用途
所需的测量方法和操作方法取决于是记录水值,质量判断,过程监控还是条件调整。
选择水分测量方法时,重要的是不仅要组织“测量什么”,还要组织“何时,何地,以多快的速度测量,用于什么”。
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样品测量和工程测量有什么不同?
对于相同的水分测量,从物体中取样和在制造过程中测量所获得的信息是不同的。
Sample Measurement
取样测量
从原材料和产品等中采集样品,在规定的条件下测量水分。
想要确认特定时刻的试料状态时可以使用。
Process Measurement
在工程上继续测量
通过测量生产线上的水分,您可以了解水分如何随时间变化。
如果要继续查看工序变化,则可以选择联机连续测量。
样品测量和工序测量不一定只使用其中之一。有时也会将确认作为基准的水分量和掌握工序中的变化结合起来。
FAQ
水分测定常见问题
水分测定方法中最准确的是哪个?
一种方法不能对所有对象都“最准确”。合适的方法取决于要测量的对象、所需的精度、基准测量方法和测量时间。
加热干燥法和红外线测定水分有什么不同?
加热干燥法利用干燥前后的质量变化计算水分,而红外线方法利用光学变化 (如水对红外线的吸收) 估计水分。因为测量原理不同,所以测量时间和测量形态等也有差异。
可以非接触进行水分测定吗?
要看方法。使用红外线等的方式,有时可以在不接触对象物的情况下进行测量。但是,需要根据对象物的性质和测量条件进行确认。
在线水分测定的话不需要样品测定吗?
并不一定是不需要的。用于连续跟踪工序变化的测量与用于查看参考水分量的测量之间的作用不同。
水分计的值和基准值不符的情况下,怎么办好呢?
除了测量原理之外,还需要确认采样方法、测量位置、被测物状态、温度、密度、成分和测量条件。尤其是在采用间接法测定水分含量时,确认其与参考值的关系至关重要。
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