CC BY
3
Фролов Сергей Владимирович, д-р техн. наук, профессор, заведующий кафедрой, [email protected], Россия, Тамбов, Тамбовский государственный технический университет,
Потлов Антон Юрьевич, канд. техн. наук, доцент, [email protected], Россия, Тамбов, Тамбовский государственный технический университет,
Фролова Татьяна Анатольевна, канд. техн. наук, доцент, [email protected], Россия, Тамбов, Тамбовский государственный технический университет
OPTICAL COHERENT VISCOSIMETRY S.V. Frolov, A. Yu. Potlov, TA. Frolova
A method for assessing the viscosity of highly scattering biological fluids and pharmaceuticals is presented. The proposed method is based on the analysis of optical coherence tomography (OCT) data. The aim of the research is to create a method for assessing the dynamic viscosity of highly scattering liquids, which is characterized by a combination of high accuracy of calculations with the simplicity of preparing analyzed samples.
Key words: fluid viscosity, optical coherence tomography, highly scattering fluid, shear deformation.
Frolov Sergej Vladimirovich, doctor of technical sciences, professor, head of chair, [email protected], Russia, Tambov, Tambov State University,
Potlov Anton Yurievich, candidate of technical sciences, docent, [email protected], Russia, Tambov, Tambov State University,
Frolova Tatiana Anatolievna, candidate of technical sciences, docent, [email protected], Russia, Tambov, Tambov State University
УДК 681.784.23
DOI: 10.24412/2071-6168-2021-12-261-265
ИССЛЕДОВАНИЕ ФОТОМЕТРИЧЕСКИХ СВОЙСТВ РАСТВОРА ЩЕЛОКА
ПОСЛЕ КАУСТИФИКАЦИИ
Е.Е. Майоров, Ю.М. Бородянский, Е.А. Петрова, Е.В. Попова, А.В. Дагаев, М.В. Хохлова
Настоящая работа посвящена получению фотометрических параметров каустиза-ционного щелока разработанным рефрактометрическим прибором. Работа перспективна и актуальна в связи с тем, что на большинстве отечественных целлюлозно-бумажных производств внедрены в основном импортные рефрактометрические приборы, которые имеют очень высокую цену, а эксплуатационные параметры такие как затемнение рабочей грани призмы в процессе использования, не удовлетворяют техническому обслуживанию производств. В работе приведен внешний вид рефрактометрического прибора. Получены зависимости погрешности показателя преломления от плотности и показателя преломления от плотности в каустизационных щелоках.
Ключевые слова: рефрактометр, интерполяция, фотометрические параметры, показатель преломления, целлюлозно-бумажные производства, щелок.
Рефрактометрия, как неотъемлемая часть оптотехнического направления, набирает высокие темпы своего развития. Из научных литературных источников выявлено, что рефрактометрические приборы и системы активно внедряются в различные области науки и техники. Отсутствие рефрактометрических технологий накладывает ограничения на развитие таких направлений, как медицина, биология, химическая и легкая промышленность, оптические и целлюлозно-бумажные производства (ЦБП) [1].
261
Для научно-практической базы любой организации, где применяются эти приборы и системы важна метрологическая информация по фотометрическим параметрам исследуемых предметов. Многие ЦБП в России до сих пор проводят измерения минеральных продуктов (щелоков) после варки целлюлозы гравиметрическим либо химическим методом. А это означает, что технологический процесс не дает возможности показать все истинные его этапы, так как существует опоздание во времени и оно составляет от 5 до 10 часов. Для того чтобы решить эту проблему некоторые отечественные ЦБП внедряют оптические технологии, в частности, рефрактометрию. Они позволяют анализировать фотометрические параметры без задержки во времени, таким образом, получать достоверную информацию об исследуемом объекте [2].
На сегодняшний день некоторые ЦБП России используют дорогостоящие зарубежные рефрактометрические приборы и системы, вводя их в различные технологические процессы для контроля состава жидкофазных и твердофазных минеральных продуктов [3]. Поэтому разработка отечественного рефрактометрического прибора для применения в потоках этих минеральных продуктов и измерения их фотометрических параметров в динамике представляло бы интерес для ЦБП в целом.
Цель работы состояла в использовании разработанного рефрактометра для исследования каустизационного щелока и выявления основных фотометрических параметров.
Метод и объект исследования. Объектом исследования явились пробы каустизационного щелока предоставленные ЦБП г. Светогорск [4].
Для исследований использовался разработанный рефрактометрический прибор (РРП), внешний вид которого представлен на рис.1.
Данный РРП имеет в отличие от традиционных рефрактометров трапецеидальную призму, изготовленную из лейкосапфира [5]. На РРП рефрактометрический зонд съемный и эти зонды могут устанавливаться разной длины от 100 мм до 800 мм, что отсутствует у зарубежных аналогов. В приборе установлена система очистки грани призмы от разного рода солей. Диапазон измерений показателя преломления п и концентраций к исследуемых предметов был в пределах п = 1,33...1,53, к = 0...90 %. Погрешность измерений Дп = 0,0005, а Дк = 0,1 %.
Рис. 1. Внешний вид РРП
Экспериментальные результаты. При производстве сульфатной целлюлозы технологический процесс замкнут и дает возможность регенерировать почти 90 % начальных варочных компонент, в том числе гидроксида натрия, который в свою очередь регенерирует белый щелок. Для окончательного восстановления варочного продукта нужна каустификация щелока. Состав химических веществ при каустификации зависит от натриевой соли угольной кислоты (Na2CO).
А это значит, чтобы получить достоверную информацию по каустизационному щелоку необходимо измерить плотность и показатель преломления его. На рис. 2 и 3 приведены экспериментальные исследования пробы каустизационного щелока.
1 42 1.4 1 38
1S
136
1 34
135íO IODO 10Í0 1100 1110 1200 1250
Платность ряетефрй ii. г/дн-3
Рис. 2. Зависимость показателя преломления от плотности в каустизационных щелоках: сплошная прямая - результат интерполяции, а точки - эксперимент
262
0.01 -1-.-1-1-1-
0.005 ■
с
<1 п_._:_♦__
0 --■-:-;-j-
-0.005 ■
-0.01 -1-1-1-'-1-
950 1000 1050 1100 1150 1200 1250
Плотность раствора ci, г/дм3
Рис. 3. Зависимость погрешности показателя преломления от плотности
в каустизационных щелоках: сплошная прямая - результат интерполяции,
а точки - эксперимент
Как видно, из приведенной зависимости n(d) она линейна (рис. 2). Погрешность измерения показателя преломления (рис. 3) составляет не более An = 0,0025.
Заключение. В результате работы были получены экспериментальные результаты измерений показателя преломления и плотности каустизационного щелока, разработанным рефрактометрическим прибором. Также выявлена погрешность измерений показателя преломления в зависимости от плотности предоставленной пробы. Данный РРП может представлять интерес для целлюлозно-бумажной промышленности, а также для оптического приборостроения.
Список литературы
1. Непенин Ю.Н. Технология целлюлозы. Производство сульфатной целлюлозы. М.: Лесная промышленность, 1990. 600 с.
2. Богомолов Б. Д., Сапотницкий С. А. и др. Переработка сульфатного и сульфитного щелоков. М.: Лесная промышленность, 1989. 360 с.
3. Курлов В.В., Громов О.В., Таюрская И.С., Майоров Е.Е., Арефьев А.В., Гулиев Р.Б. Применение разработанного рефрактометрического датчика в пищевом производстве // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. 2021. № 2. С. 1-12. DOI: 10.25791/pribor.2.2021.1237.
4. Громов О.В., Майоров Е.Е., Таюрская И.С., Машек А.Ч., Цыганкова Г.А., Удахина С.В. Экспериментальное исследование разработанного автоматизированного рефрактометра для контроля химически агрессивных сред // Научное обозрение. Технические науки. 2021. № 3. С. 21-26.
5. Майоров Е.Е., Курлов В.В., Громов О.В., Гулиев Р.Б., Дагаев А.В., Таюрская И.С. Применение рефрактометра для контроля напитков торговой марки «LIPTON» // Известия тульского государственного университета. Технические науки. 2021. Вып. 6. С. 170-175. DOI: 10.24412/2071-6168-2021-6-170-175.
Майоров Евгений Евгеньевич, канд. тех. наук, доцент, [email protected], Россия, Санкт-Петербург, Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения (ГУАП),
Бородянский Юрий Михайлович, канд. тех. наук, доцент, [email protected], Россия, Санкт-Петербург, Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича,
Петрова Екатерина Александровна, канд. экон. наук, доцент, [email protected], Россия, Санкт-Петербург, Санкт-Петербургский университет технологий управления и экономики,
Попова Елена Владимировна, канд. тех. наук, доцент, [email protected], Россия, Санкт-Петербург, Санкт-Петербургский государственный университет промышленных технологий и дизайна,
Дагаев Александр Владимирович, канд. тех. наук, доцент, [email protected], Россия, Ивангород, Ивангородский гуманитарно - технический институт (филиал) «Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения»,
Хохлова Марина Владимировна, канд. пед. наук, доцент, mvxox@mail. ru, Россия, Санкт-Петербург, Военно-космическая академия имени А. Ф. Можайского
INVESTIGATION OF THE PHOTOMETRIC PROPERTIES OF THE LIQUOR SOLUTION AFTER
CAUSTIFICATION
E.E. Maiorov, Y.M. Borodyansky, E.A. Petrova, E.V. Popova, A.V. Dagaev, M.V. Khokhlova
The present work is devoted to obtaining photometric parameters of caustic liquor by a developed refractometric device. The work is promising and relevant due to the fact that in most domestic pulp and paper industries mainly imported refractometric devices have been introduced, which have a very high price, and operational parameters such as dimming of the working face of the prism during use do not satisfy the maintenance of production. The paper presents the appearance of a refractometric device. The dependences of the error of the refractive index on the density and the refractive index on the density in caustic alkalis are obtained.
Key words: refractometer, interpolation, photometric parameters, refractive index, pulp and paper products, liquor.
Maiorov Evgeny Evgenievich, candidate. of technical sciences, docent, [email protected], Russia, Saint-Petersburg, Saint-Petersburg state university of aerospace instrumentation,
Borodyansky Yuriy Mihailovich, candidate of technical sciences, docent, [email protected], Russia, Saint-Petersburg, The Bonch-Bruevich Saint-Petersburg State University of Telecommunications, Saint-Petersburg,
Petrova Ekaterina Alexsandrovna, candidate of economic sciences, [email protected], Russia, Saint-Petersburg, Saint-Petersburg University of management technologies and Economics,
Popova Elena Vladimirovna, candidate. of technical sciences, [email protected], Russia, Saint-Petersburg, Saint Petersburg State University of Industrial Technologies and Design,
Dagaev Alexsander Vladimirovich, candidate of technical sciences, docent, [email protected], Russia, Ivangorod, Ivangorodskii Humanitarian-Technical Institute (branch of) «Saint-Petersburg University of Aerospace Instrumentation»,
Khokhlova Marina Vladimirovna, candidate. of pedagogical sciences, docent, mvxox@mail. ru, Russia, Saint-Petersburg, Military space Academy named after A. F. Mozhaisky
