CC BY
1
10. Зюзина Э.В., Кунгурова Т.А., Чуйко А.В., Мазова О.В. Определение свинца в почве на спектрофотометре SHIMADZU UY-1800 // Инновации в науке, образовании и бизнесе-2014: Труды XII Международной научной конференции, Калининград, 2014. Т. 1. С. 114-116.
Сергеев Никита Валерьевич, студент, [email protected], Россия, Казань, Казанский государственный энергетический университет,
Власова Алена Юрьевна, канд. техн. наук, доцент, [email protected], Россия, Казань, Казанский государственный энергетический университет,
Камалиева Рузина Фарсиловна, лаборант-исследователь, rruzzi@yandex. ru, Россия, Казань, Казанский государственный энергетический университет
DEVELOPMENT OF A CONDENSATE PURIFICATION SYSTEM AFTER A CONDENSATION ECONOMIZER AT
ENTERPRISES IN THE FUEL AND ENERGY SECTOR
N.V. Sergeev, A.Y. Vlasova, R.F. Kamalieva
Increasing the energy efficiency of thermal power plants and reducing harmful emissions into the environment is an urgent task of modern society. To partially solve this problem, a condensation economizer is used, which recycles the heat offlue gases and allows you to use the lost heat, and, additionally, reduce emissions of harmful oxides through the chimney. During the operation of the condensation economizer, contaminated condensate is formed, which in most cases is discharged into the sewer. The paper presents a qualitative and quantitative analysis of condensate, new information about the composition is obtained and a method for its purification on an industrial scale is proposed.
Key words: condensation economizer, condensate purification, thermal power plant condensate.
УДК 535.2
Б01: 10.24412/2071-6168-2024-8-379-380
КОНТРОЛЬ ОПТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ ХЛОРИДА НАТРИЯ
СПЕКТРОФОТОМЕТРОМ, РАБОТАЮЩИМ В ВИДИМОМ ДИАПАЗОНЕ ДЛИН ВОЛН
Е.Е. Майоров, Ю.М. Бородянский, Р.Б. Гулиев, А.В. Дагаев, И.С. Таюрская
В работе исследовались оптические параметры водных растворов хлорида натрия спектрофотометром, работающем в видимом диапазоне длин волн. Оптическое поглощение в водных растворах хлорида натрия непосредственно определяющее рефрактометрические параметры в области прозрачности среды важно для коррекции оптоэлектронных датчиков, работающих в этих средах, поэтому работа актуальна и перспективна. В работе определена цель исследования, поставлена задача и приведены объекты и метод измерений. Показан внешний вид и функциональная схема лабораторного спектрофотометра. Получены спектральные зависимости коэффициента поглощения водных растворов хлорида натрия при разной концентрации, а также сходимости расчетных и экспериментальных данных по коэффициенту поглощения.
Ключевые слова: водный раствор, коэффициент поглощения, спектрофотометр, сходимость, оптические параметры, концентрация сухого остатка, полихроматор.
Хлорид натрия или хлористый натрий (№С1) и его водные растворы широко применяются в научных направлениях, биологии, медицине, химической и пищевой промышленностях [1, 2]. Основные практические использования этого вещества и его водных растворов следующее: пищевая промышленность и кулинария - используют как вкусовую добавку или в качестве консерванта пищевых продуктов; медицина - как дезинтоксикационное средство, как растворитель лекарственных, при отёке головного мозга, для поднятия давления при кровотечениях, обработки гнойных ран и т. д.; в коммунальных хозяйствах - в качестве антифриза против гололёда; химической промышленности - для получения соды, хлора, соляной кислоты, гидроксида натрия, сульфата натрия и металлического натрия [3, 4].
На сегодняшний день использование хлорид натрия и его водных растворов в различных промышленных областях контролируются оптико-электронными рефрактометрическими приборами и комплексами, обеспечивая непрерывный контроль состояния процесса, включая определение состава раствора в условиях реального производства, его расход и характеристики [5, 6].
Анализ научной литературы показал, что информация об оптических параметрах водных растворов хлорида натрия представлена в ограниченном объеме [7, 8]. А хлорид натрия изучен на достаточно высоком уровне, в частности, его физико-химические свойства. Касаемо оптических свойств, то хорошо освящен показатель преломления для разных цветов этого материала. При исследовании водных растворов хлорида натрия в лабораторных условиях необходимы точные и достоверные данные по показателю преломления, температурному коэффициенту показателя преломления, а также по оптическому поглощению [9, 10].
Представляет интерес исследование водных растворов хлорид натрия лабораторным спектрофотометром, работающим в видимом диапазоне длин волн. Оптическое поглощение в водных растворах хлорида натрия непосредственно определяющее рефрактометрические параметры в области прозрачности среды практически не исследовалось [11-13].
Исследование оптического поглощения в водных растворах хлорида натрия в диапазоне от 380 нм до 760 нм и определило цель настоящей работы.
Постановка задачи. На лабораторном спектрофотометре получить спектральные зависимости коэффициента поглощения от длины световой волны для водных растворов хлорида натрия (с концентрацией к = 5 %, к = 10 % и к = 15 %). Для каждой спектральной зависимости получить сходимость расчетных и экспериментальных данных.
Материалы и метод исследования. В качестве объектов исследования были пробы водных растворов хлорида натрия с концентрацией сухого остатка равной к = 5 %, к = 10 % и к = 15 %.
Исследования проводились на лабораторном спектрофотометре, работающем в диапазоне длин волн от 380 нм до760 нм внешний вид которого представлен на рисунке. 1
Рис. 1. Внешний вид лабораторного спектрофотометра
Функциональная схема лабораторного спектрофотометра показана на рисунке 2.
Рис. 2. Функциональная схема лабораторного спектрофотометра
Лабораторный спектрофотометр состоит из источника света, коллимирующей системы, волоконно-оптического жгута, полихроматора, ПЗС-линейки и электронной системы сбора и обработки данных.
Световой луч от источника света (галогеновая лампа накаливания) поступает в коллимируюшую систему, где находится исследуемая проба. Исследуемая проба облучается в параллельных пучках. Далее световое излучение заводится в волоконно-оптический жгут. Волоконно-оптический жгут обеспечивает доставку излучения в монохро-матор. Выходной торец оптоволокна является входной щелью полихроматора. Для выравнивания распределения
потока по длинам волн в осветителе прибора использован светофильтр на основе цветного стекла СС6, подавляющий длинноволновую составляющую излучения (X = 760.. .1000 нм). Таким образом, спектральное распределение сигнала с ПЗС-линейки при использовании в осветителе оптического фильтра СС6 обеспечивает возможность работы прибора в спектральном диапазоне X = 380-760 нм. Соотношение «сигнал/нулевой уровень» составило не хуже 0,9 при X = 380.760 нм.
Электронная система сбора и обработки данных, применяющая 64-разрядный аналогово-цифровой преобразователь, обеспечивает вывод данных в виде графиков и числовых массивов в текстовом формате, а также хранение этих данных.
Экспериментальные результаты и их обсуждение. Измеренные спектры поглощения К(Х) водных растворов хлорида натрия с концентрацией сухого остатка равной к = 5 %, к = 10 % и к = 15 % представлены на рисунке 3. Маркерами показаны результаты измерений, а сплошными линиями - расчетные значения.
9
8
7
* 6 5
4
3
2
380 480 580 680 780
X, нм
X 1 + 2 о 3
Рис. 3. Спектральные зависимости коэффициента поглощения водных растворов хлорида натрия: 1 - к = 5 %;
2 - к = 10 %; 3 - к = 15 %.
Результаты сходимостей расчетных и экспериментальных данных ДК = Красч - Кэксп концентраций водных растворов хлорида натрия: для к = 5 % приведены на рис. 4; для к = 10 % приведены на рис. 5; для к = 15 % приведены на рис. 6. Их сходимость находится на уровне ДК = 1 % в диапазоне длин волн X = 380.760 нм.
X, нм
Рис. 4. Сходимость расчетных и экспериментальных данных по коэффициенту поглощения ДК = Красч - Кэксп
для к = 5 %
381
X, нм
Рис. 5. Сходимость расчетных и экспериментальных данных по коэффициенту поглощения ДК = Красч - Кэксп для k = 10 %
Рис. 6. Сходимость расчетных и экспериментальных данных по коэффициенту поглощения AK = Красч - Кэксп
для k = 15 %
Заключение. В работе измерены спектры поглощения водных растворов хлорида натрия с концентрацией сухого остатка равной k = 5 %, k = 10 % и k = 15 %. Получены сходимости расчетных и экспериментальных данных водных растворов хлорида натрия для k = 5 %, k = 10 %, и k = 15 %. Определено, что сходимости находится на уровне AK = 1 % в диапазоне длин волн X = 380.. .760 нм. Работа может представлять интерес для химической, пищевой промышленностей, а также для оптического приборостроения.
Список литературы
1. Шишловский А.А. Прикладная физическая оптика. ФизматГИЗ, 1970. 822 с.
2. Тарасов К.И. Спектральные приборы. - М.: Машиностроение. 1968. 389 с.
3. Афанасьев В.А. Оптические измерения. - М.: Недра. 1968. 263 с.
4. Майоров Е.Е., Черняк Т.А., Цыганкова Г.А., Машек А.Ч., Константинова А.А., Писарева Е.А. Спектральное исследование текстильного оптического отбеливателя и органического красителя // Научное приборостроение. 2021. Т. 31. № 1. С. 73-83
5. Пейсахсон И.В. Оптика спектральных приборов. - Л.: Машиностроене,1975. 312 с.
6. Майоров Е.Е., Пушкина В.П., Арефьев А.В., Бородянский Ю.М., Дагаев А.В., Гулиев Р.Б. Исследование медицинских жидкофазных сред с использованием спектрофотометра с диапазоном длин волн 200...780 нм // Медицинская техника. 2023. №1. С. 53-55.
7. Майоров Е.Е., Костин Г.А., Черняк Т.А. Исследование оптических свойств авиационных технических моющих жидкостей в ультрафиолетовом диапазоне длин волн // Известия высших учебных заведений. Приборостроение. 2023. Т. 66, № 3. С. 234-240. DOI: 10.17586/0021-3454-2023-66-3-234-240.
8. Майоров Е.Е., Костин Г.А., Черняк Т.А. Исследование оптических клиньев для оптических и оптико-электронных приборов и комплексов спектральным методом // Приборы. 2023. № 4. (274). С. 41-44.
9. Майоров Е. Е., Афанасьева О. В., Курлов В. В., Таюрская И. С., Соколовская М. В. Применение спек-трофотометрического метода для исследования содержания этилового спирта в жидкофазных средах // Изв. вузов. Приборостроение. 2023. Т. 66, № 6. С. 501—508. DOI: 10.17586/0021-3454-2023-66-6-501-508.
10. Майоров Е.Е., Арефьев А.В., Гулиев Р.Б., Пушкина В.П., Цыганкова Г.А. Спектральные методы и средства контроля оптических свойств кварцевых кювет различного назначения // Известия тульского государственного университета. Технические науки. 2023. Вып. 8. С. 218-223. DOI: 10.24412/2071-6168-2023-8-218-219
11. Майоров Е.Е. Анализ сложных композитных материалов с содержанием метакриловых мономеров спектрофотометром, работающим в диапазоне длин волн 200-1100 нм // Инновационное приборостроение. 2024. Т. 3, № 2. С. 32-37. DOI: 10.31799/2949-0693-2024-2-32-37
12. Майоров Е. Е., Курлов В. В., Бородянский Ю. М., Дагаев А. В., Таюрская И. С. Исследование голо-графических материалов методом спектрального анализа // Изв. вузов. Приборостроение. 2024. Т. 67, № 6. С. 519524. DOI: 10.17586/0021-3454-2024-67-6-519-524
13. Майоров Е.Е., Костин Г.А., Пушкина В.П., Баранов Н.Е. Применение ультрафиолетового метода спектрального анализа для изучения оптических параметров сложных эфиров // Известия тульского государственного университета. Технические науки. 2024. Вып. 5. С. 169-172. DOI: 10.24412/2071-6168-2024-5-169-170.
Майоров Евгений Евгеньевич, канд. техн. наук, доцент, [email protected]. Россия, Санкт-Петербург, Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения (ГУАП),
Бородянский Юрий Михайлович, канд. техн. наук, доцент, borodyanskyum@gmail. com, Россия, Санкт-Петербург, Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича,
Гулиев Рамиз Балахан оглы, канд. техн. наук, доцент, [email protected], Россия, Санкт-Петербург, Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения (ГУАП),
Дагаев Александр Владимирович, канд. техн. наук, доцент, adagaev@list. ru, Россия, Ивангород, Иванго-родский гуманитарно - технический институт (филиал) Санкт-Петербургского государственного университета аэрокосмического приборостроения,
Таюрская Ирина Соломоновна, канд. экон. наук, доцент, tis_ivesep@mail. ru, Россия, Санкт-Петербург, Санкт-Петербургский университет технологий управления и экономики
CONTROL OF OPTICAL PARAMETERS OF AQUEOUS SOLUTIONS OF SODIUM CHLORIDE WITH A SPECTROPHOTOMETER OPERATING IN THE VISIBLE WAVELENGTH RANGE
E.E. Maiorov, Yu.M. Borodyansky, R.B. Guliyev, A. V. Dagaev, I.S. Tayurskaya
The optical parameters of aqueous solutions of sodium chloride were studied using a spectrophotometer operating in the visible wavelength range. Optical absorption in aqueous solutions of sodium chloride, which directly determines the refractometric parameters in the field of medium transparency, is important for the correlation of optoelectronic sensors operating in these media, therefore, the work is relevant and promising. The paper defines the purpose of the study, sets the task and presents the objects and measurement method. The appearance and functional diagram of a laboratory spectrophotometer are shown. Spectral dependences of the absorption coefficient of aqueous solutions of sodium chloride at different concentrations, as well as the convergence of calculated and experimental data on the absorption coefficient, are obtained.
Key words: aqueous solution, absorption coefficient, spectrophotometer, convergence, optical parameters, dry residue concentration, polychromator.
Maiorov Evgeny Evgenievich, candidate of technical sciences, docent, majorov_ee@mail. ru, Russia, Saint-Petersburg, Saint-Petersburg state university of aerospace instrumentation (GUAP),
Borodyansky Yuriy Mihailovich, candidate of technical sciences, docent, [email protected], Russia, Saint-Petersburg, The Bonch-Bruevich Saint-Petersburg State University of Telecommunications,
Guliyev Ramiz Balahan oglu, candidate of technical sciences, docent, ramiz63@yandex. ru, Russia, Saint-Petersburg, Saint-Petersburg state university of aerospace instrumentation (GUAP),
Dagaev Alexsander Vladimirovich, candidate of technical sciences, docent, adagaev@list. ru, Russia, Ivangorod, Ivangorodskii Humanitarian-Technical Institute (branch of) Saint-Petersburg University of Aerospace Instrumentation,
Tayurskaya Irina Solomonovna, candidate of economic sciences, docent, tis [email protected], Russia, Saint-Petersburg, Saint-Petersburg University of management technologies and Economics
