Princípio dos analisadores de umidade por perda por secagem

O método de perda por secagem, também chamado de método de perda de peso por aquecimento, é um método físico de determinação de umidade: o aquecimento elimina e seca a água contida no material. A abordagem tradicional e mais comum é o método da estufa — a amostra é seca em estufa, pesada em uma balança eletrônica antes e depois, e o valor de umidade é calculado manualmente. Uma amostra leva de 2 a 4 horas para ser testada dessa forma; para fabricantes de ritmo acelerado, o método da estufa prejudica seriamente a eficiência produtiva e já não atende às suas necessidades.

A tecnologia de aquecimento halógeno aquece 40 % mais rápido que a tecnologia convencional de aquecimento por infravermelho do mercado

Nesse contexto, os analisadores de umidade VicoMeter utilizam um aquecedor de secagem altamente eficiente — uma lâmpada halógena anular Premium (os analisadores de umidade rápidos por infravermelho distante utilizam um aquecedor de campo escuro por infravermelho distante) — para aquecer as amostras em substituição à estufa tradicional, com aquecimento rápido e uniforme. O analisador de umidade rápido por perda por secagem da VicoMeter integra e aprimora o método de secagem em estufa, combinando perfeitamente os módulos de aquecimento, pesagem, operação e interface homem-máquina inteligente. O sistema para de forma inteligente com base na tendência de determinação, analisa a umidade da amostra e exibe o resultado diretamente na tela — o início com um toque entrega resultados confiáveis, coerentes com o método de estufa. Uma amostra típica leva apenas alguns minutos, muito mais eficiente que o método de estufa, e esses analisadores são amplamente preferidos e bem avaliados pelos usuários industriais.

Princípio e desenvolvimento dos analisadores de umidade Karl Fischer

Proposto por Karl Fischer em 1935, este método volumétrico é o mais específico e exato para a água — hoje, o método padrão para muitas substâncias.

Suas formas titulométrica e coulométrica atendem a muitos compostos inorgânicos e orgânicos — o clássico reconhecido mundialmente para a determinação rápida de umidade em líquidos, sólidos e gases, amplamente utilizado em petróleo, química, energia elétrica, farmacêutica, pesticidas e pesquisa.

Além de um bom instrumento, verifique as interferências, dimensione corretamente as amostras e opere com cuidado. Em 1935, Karl Fischer propôs o método volumétrico (visual) da GB6283 para líquidos incolores; o método eletrolítico veio em seguida, e a combinação do coulômetro com a análise volumétrica deu origem ao método coulométrico da GB7600. O Karl Fischer divide-se, assim, nos ramos volumétrico e coulométrico, ambos métodos padrão para calibrar outros métodos e instrumentos.

Princípio da reação da umidade

Quando o iodo oxida o dióxido de enxofre, uma certa quantidade de água participa da reação: I₂+SO₂+2H₂O=2HI+H₂SO₄ A reação é reversível; é preciso adicionar uma substância alcalina, e o reagente deve conter metanol ou outro solvente com grupos OH ativos, para que o anidrido sulfúrico de piridina se converta em sulfato de metila e piridínio hidrogenado, estável.

Na titulação coulométrica KF, o iodo necessário é gerado diretamente por eletrólise; o teor de água é calculado a partir da relação carga-iodo. Quando surge iodo livre, a tensão nos eletrodos indicadores de Pt cai abruptamente — marcando o ponto final.

Reação de eletrólise (Lei de Faraday da eletrólise)

Durante a eletrólise, as reações nos eletrodos são:

Ânodo: 2I--2e→I₂

 Cátodo: I₂+2e→2I- ，2H++2e→H₂↑

Do exposto, 1 mol de iodo oxidando 1 mol de dióxido de enxofre requer 1 mol de água. A eletrólise de 1 mol de iodo requer 2×96493 C (constante de Faraday 9,6493×10000 C/mol), consumindo 18 g de água.

Pela lei de Faraday da eletrólise, M×10-6/18=Q×10-3/2*9,6493, portanto M=Q/10,722

Onde: W--teor de umidade (μg); Q--carga de eletrólise (mC); 18--massa molecular da água.

Princípio dos analisadores de umidade em linha por infravermelho próximo

As ligações O-H da água e as ligações C-H dos compostos orgânicos absorvem luz no infravermelho próximo em comprimentos de onda específicos; a energia refletida é inversamente proporcional às moléculas absorventes. O analisador acompanha as variações de energia NIR em um comprimento de onda específico, com base na absorção da água.

As moléculas de água vibram em faixas de energia específicas — as ligações O-H se estendem, se contraem e se torcem. As bandas NIR são especialmente intensas para a água e fáceis de gerar, filtrar e detectar; os comprimentos de onda para medição de umidade ficam na faixa de 1-2,5 μm.

A absorção depende das moléculas de água encontradas e da intensidade de absorção — proporcional à umidade. Sendo um método de reflectância, também é afetado pela reflectância e pela absorção do material; a medição NIR é não destrutiva, sem contato e em tempo real.

Princípio de funcionamento dos sistemas de monitoramento de umidade em linha por infravermelho próximo

Vários feixes NIR são focalizados na superfície do material; os feixes refletidos são recebidos por um sistema óptico de detecção avançado, com um chip DSP de alto desempenho integrado para processamento, armazenamento e exibição rápidos — exatidão e estabilidade excepcionais.

Muitos materiais absorvem infravermelho apenas em comprimentos de onda específicos; selecionam-se pelo menos dois — um comprimento de onda de referência (não absorvido pelo material nem pela água) e um comprimento de onda de medição (absorvido apenas pela água).

Filtros de precisão em uma roda giratória fazem passar alternadamente pulsos de referência e de medição sobre a amostra; os dois pulsos sincronizados refletem para um detector como dois sinais. A referência mostra a reflexão esperada; a medição é atenuada pela absorção da água. Combinados em uma razão, as diferenças em relação a outros níveis de umidade são proporcionais às diferenças de umidade.

As intensidades de sinal dos dois canais combinam-se em: R/M X M1/R1=rácio

Onde: R--canal de referência do feixe do produto

M--canal de medição do feixe do produto

M1--canal de medição do feixe de compensação

R1--canal de referência do feixe de compensação

Se ocorrer deriva, M e M1 se deslocam igualmente, cancelando-se na razão e preservando a estabilidade.

Princípio dos analisadores de umidade em linha por micro-ondas

A atenuação e a defasagem de micro-ondas dependem da constante dielétrica e da tangente de perdas do meio — muito mais altas para a água polar do que para os meios comuns. A umidade é calculada a partir da atenuação e da defasagem recebidas.

As micro-ondas penetram totalmente e medem toda a umidade física — superficial e interna — com alta exatidão, sem serem afetadas pela cor ou pela estrutura. As aplicações abrangem carvão, misturas de sinterização, minério de ferro, produtos químicos, bauxita, minério de níquel, açúcar, tabaco, bagaço, grãos, silício, madeira, lã, alimentos, areia, polímeros, algodão e outros materiais não condutores.

Um olhar detalhado sobre os analisadores de umidade em linha por micro-ondas

A sonda mede de 150 a 200 mm de profundidade, analisando a umidade total (do núcleo e da superfície); a penetração profunda significa que a sujeira superficial não interfere.

A variação da permissividade relativa é o princípio fundamental; em resumo:

A εr da água é ≈80, contra ~1-10 da maioria dos materiais (areia/cascalho 3-4) — uma diferença grande e mensurável.

A umidade é medida diretamente a partir dessa diferença e emitida como sinal padrão de porcentagem em massa.

Em outras palavras: quanto mais água um material contém, mais a sua permissividade relativa εr se aproxima de 80.

Os sinais são obtidos à medida que o material passa pelo sensor — mesmo em linhas rápidas; materiais a granel estacionários também podem ser medidos.