SE512875C2 - Metod jämte anordning för att karakterisera ett fluidums fysikaliska och/eller kemiska egenskaper - Google Patents

Description

512 875 Z ~ 2) bestämmer värdet på de oberoende variablerna genom en beräkning, som är baserad på data från styrprogram för ändring av de oberoende variablerna i en dator, och/eller genom matning, 3) förändrar värdet på de oberoende variablema med hjälp av styrprogramrnen, 4) upprepar mätningarna enligt l) och bestämningarna enligt 2) vid sådana ämneshalter och temperaturer att man erhåller önskat antal värden, 5) sammanställer i datorn de erhållna vardena från den beroende egenskapen med värden från de oberoende variablerna till rnätpurtlrter, och 6) samordnar och visualiserar de i datorn elektroniskt lagrade mätpunkterria.

Mätanordningen innehåller lämpligen minst en mätcell med minst två styrutrustningar, som innefattar eller är anslutna till styrprogramrnen för ändring av fluidets temperatur och ärnneshalt samt mätorgan för bestämning av minst en fysikalisk och/eller kemisk egenskap och eventuellt minst ett mätorgan för bestämning av temperatur och/eller änmeshalt.

Visualiseringen kan exempelvis ske genom att presentera rnätpunkterrta i ett minst tredirnensionellt diagram eller i ett hologram.

Den ämneshalt eller de ämneshalter, som utgör en av de oberoende variablema bestämrnes lämpligen matematiskt från satsningsdata. Halterna kan exempelvis varieras genom att tillsätta ett lösningsmedel, såsom vatten., varvid en successiv utspädning erhålles eller genom att tillsätta ett koncentrat av det lösta eller dispergerade ämnet för en successiv höjning av ämneshalten. Ett föredraget sätt är att från fluidet först bortföra en volym och därefter tillsatta ungefär samma volym innehållande en avvikande halt av ämnet. Fördelen med detta regleringssätt är att fluidets totala volym kan hållasi det närmaste konstant. Åmneshalterna kan enligt uppfinningen varieras kontinuerligt eller i diskreta steg. För det fall att ärnneshalten ändras stegvis utföres mätningarna av de fysikaliska och! eller kerniska egenskaperna lärnpligen inom hela det önskade temperaturintervallet Åndras däremot ämneshalterna kontinuerligt utföres på ungefär samma sätt ett stort antal mätningar inom en begränsad tidsrymd av de fysikaliska och/eller kerniska egenskaperna så att ett representativt antal mätningar erhålles inom hela temperaturintervallet och inom en begränsad ämneshalt.

Vid mätningar av de fysikaliska och/eller kemiska egenskaperna är det även föredraget att samtidigt mäta temperaturen, även om denna skulle kunna bestämmas med ledning av styrdata.

Den ovan beskrivna mätproceduren upprepas sedan vid sådant antal ämneshalter och ß 512 875 3 temperaturer att ett tillräckligt antal mätpunkter erhålles for det aktuella diagrammet.

Temperaturen kan även den ändras såväl kontinuerligt som stegvis. För att reducera behovet av snabba temperaturforändringar kan en serie mätningar utforas vid stigande temperaturer och nästa serie vid sjunkande temperaturer och vice versa.

De uppmätta och beräknade värdena lagras och sammanställes till ett diagram med tre eller flera variabler. Detta sker lämpligen med hjälp av en dator med I/O-interface-utrustning for styrning av de aktuella, oberoende variablerna, for datainsamling och for presentation. F or grafisk presentation av diagrammen kan datorn vara kopplad till en dataskärm och/eller en skrivare.

Anordningen enligt uppfiririingen karakterisera av att den omfattar a) minst en niätcell forsedd med 1) utrustning for homogenisering av fluidet, 2) styrutrustningar, som innefattar eller är anslutna till styrprogram, for ändring av temperatur och ämneshalt på ett forutbestärnt sätt, 3) minst ett mätorgan for bestämning av minst en beroende fysikalisk och/eller kemisk egenskap hos fluidet, och 4) eventuellt minst ett rnätorgan for bestämning av minst en oberoende variabel, b) minst en dator for l) mottagning av värden avseende de beroende och oberoende variablerna via minst en krets och eller beräkning av värden på de oberoende variablema från data från styrprogrammen och 2) sammanställning av de mottagna och beräknade värdena till tredimensionella mätpunkter och c) utrustning for visualisering av de i datorn lagrade rnätpunlcterria.

Lltrtistningen for reglering av fluidets temperatur kan eventuellt omfatta en rnantel eller en rorslinga for kylning och/eller uppvärmning med ett energiöverforande medel, såsom vatten, glykol eller silikonolja. Alternativt kan uppvärmningen ske genom ett elektriskt värmeelement.

Kylning och uppvärmning kan styras via ett dataprograrni datorn eller genom konstant tiiliërsel av ett energioverforande medel. Utrustningen for reglering av fluidets ärnneshalt 512 875 omfattar lämpligen ett eller flera doseringsorgan for utmatning av fluidet och inmatning av samma fluidum men med annan ärrmeshalt. Mangderna styrs företrädesvis via ett dataprogram i datorn. Genom satsningsdata kan datorn vid varje tillfälle beräkna den aktuella ämneshalten eller ämneshalterna som ligger till grund for mätpunkterna.

I figur 1 âskådliggöres schematislct en anordning for utförandet av metoden enligt uppfinningen, medan figur 2 visar ett tredimensionellt diagram., där en alkylpolyetylenglykols turbiditet (NTA) åskådliggores som funktion av temperaturen (°C) och halten (viktprocent) alkylpolyetylenglykol i vattenlösningen.

Ifigur 1 visas en mätcell 1, som är försedd med en omrorare 2, en motordriven byrett 3, vilken på ett forutbestärnt sätt reglerar en ämneshalt i ett fluidum 4. Från en dator 5 med 1/0- interface-utrustning utgår styrsignaler till byretten 3 via en krets 6. Dessutom utgår styrsignaler avseende kylning och uppvärmning genom styrkretsar 7 och 8. En kyl- och värmemantel 17 runt mätcellen overfor temperatiuforändringar. En kombinerad turbidirneter och polarimeter 9 mäter med lijälp av en ljuskälla 10 fluidets turbiditet och optiska aktivitet. Dessa mätvärden sändes vis kretsar ll' och 12' till datom 5 for lagring. En kondulctivitetsmätare 15, en pH- mätare 14, en ternperatinmätare 15 mäter fluidets konduktivitet, pH-värde och temperatur. De erhållna mätvärdena sänds via kretsar 13 ', 14' respektive 15 ' till datorn 5 for registrering, medan fluídets viskositet mätes som omrörningsmotstårtdet. Värdet översändes via krets 2' till datorn 5. De i datorn insamlade styrvärderia och mätvärdena sammanställes till rnätpunkter, som samordnasi datorn 5 exempelvis till tabeller eller rninst tredimensionella diagram med hjälp av en skrivare eller bildskärm 16.

I det tredimensionella diagrammet i figur 2 visas att alkylpolyetylenglykolens turbiditet i vatten är låg vid en temperatur från ca 20°C till 30°C vid en halt av 02-16 viktprocent av alkylpolyetylenglykolen, medan en betydande grumlighet inträder vid ca 32°C-40°C och består upp till mätningarna avslutades vid 80°C med undantag for en lokal partiell uppklarning vid ca 54°C-60°C.

Genom metoden och anordningen enligt uppfinningen är det möjligt att mäta ett stort antal olika fysikaliska och/eller kemiska variabler, såsom flytande lösningars eller dispersioners pH, konduktivitet och turbiditet som fimktion av temperatur och en arnneshalt. Genom en 512 875 s kombination av flera mätorgan och en eller flera rnätceller, erhålles möjligheter att på kort tid och med liten arbetsinsats erhålla data i sådan form att man får en god överblick av de beroende variablerna över ett stort temperatur-koncentrationsornråde. Metoden och anordningen är exempelvis lämplig att använda vid undersökningar av fasjämvikter, Således ger turbiditetsdata en god bild av var två eller flera faser samexisterar i en blandning. När en isotrop lösning av ytaktiva änmen i vatten föreligger eller när en överväldigande volym av en fas exempelvis en micellär lösning föreligger i jämvikt med en liten volym av en annan fas, till exempel en tensidfas, så uppmätes låga turbiditeter. När den mindre fasens volym ökar, exempelvis genom tillsats av en icke vattenlöslig tensid, så kommer detta att leda till en ökad turbiditet och vice versa. Olika kombinationer av data, till exempel turbiditet, pH, konduktivitet, viskositet och optiska data kan ge väsentlig information om ändringar i olika aggregationstillstånd och förekomsten av viskösa faser, såsom hexagonala, flytande, kristallina faser vid förändring av änmeshalten av en eller flera komponenter i blandningen eller vid förändring av temperaturen.

Viskositetsdata kan erhållas ur uppmätta data för förändringar i effektförbrukning eller varvtal från den elektriska motor, som kan ingå i omröraiutrustiiingen. En högre effektforbrukriing vid konstant varvtal eller ett lägre varvtal vid konstant elïektförbrukriing indikerar en högre viskositet vid förändring av temperatur eller ämneshalt. Uppkomsten eller försvinnande av optiska aktiva faser vid förändring av temperatur eller ärnneshalt kan indikeras av uppmätta förändringar i mängden ljus som passerar genom två på var sin sida av den kemiska blandningen i ett transparent mätkärl placerade och korslagda ljuspolarisatorer med en ljuskälla på ena sidan och en ljuskänslig detektor på andra sidan om polarisatorparet.

Metoden och anordningen kan i princip användas för alla typer av fliiider, såsom lösningar, halvfasta lösningar och dispersioner, i en utsträckning som beror på vilka beroende variabler som är lämpliga att mäta under de förhållanden som råder i fluidet.

Claims (10)

512 8756 PATENTKRAV

1. Metod for att karakterisera ett fluidums fysikaliska och/eller kerniska egenskaper, kännetecknad därav, att man 1) i en mätanordning mäter minst en beroende fysikalisk och/eller kemisk egenskap hos fluidet som funktion av två oberoende variabler bestående av temperatur och änmeshalt vid minst ett värde på temperatur och ärnneshalt, 2) bestämmer värdet på de oberoende variablerna genom en beräkning, som är baserad på data från styrprogram for ändring av de oberoende variablerna i en dator, och/eller genom mätning, 3) förändrar värdet på de oberoende variablerna med hjälp av styrprogrammen, 4) upprepar mätningarna enligt 1) och bestämningarna enligt 2) vid sådana ämneshalter och temperaturer att man erhåller önskat antal värden, 5) sammanställer i datom de erhållna värdena från den beroende egenskapen med värden från de oberoende variablerna till mätpunkter, och 6) samordnar och visualiserar de i datorn elektroniskt lagrade mätpunkterna.

2. Metod enligt krav 1, kännetecknad därav, att man vid en konstant ärnneshalt utfor en serie mätningar vid antingen stigande eller sjunkande temperatur av den kemiska och/eller fysikaliska egenskapen.

3. , Metod enligt krav 2, kännetecknad därav, att om man utfor mätningar vid stigande temperatur så utfor man vid nästa ärnneshalt mätningarna vid sjunkande temperatur och vice versa.

4. Metod enligt något av kraven 1-4, kännetecknad därav, att ärnneshalten ändras genom att forst en del av fluidet uttages och samma mängd innehållande en annan halt av ämnet därefter tillsättes.

5. Metod enligt något av kraven 1-4, kännetecknad därav, att förändringarna i ämneshalt och/eller temperatur styrs från datorn via ett dataprogram,

6. Metod enligt något av kraven 1-5, kännetecknad därav, att den temperatur som ingår i en mätpunkt mätes samtidigt med den fysikaliska och/eller kemiska egenskapen.

7. Anordning for karakterisering av ett fluidums fysikaliska och/eller kemiska egenskaper, kännetecknad därav, att den omfattar 512 875 _ 7 a) minst en mätcell (1) försedd med 1) utrustning (2) for homogenísering av fluidet, 2) styrutrustningar (3, 17), som innefattar eller är anslutna till styrprogram, for ändring av temperatur och ämneshalt på ett förutbestämt sätt, 3) minst ett mätorgan (9, 13, 14) for bestämning av minst en beroende fysikalisk och/eller kemisk egenskap hos fluidet, och 4) eventuellt minst ett mätorgan (15) for bestämning av minst en oberoende variabel, b) minst en dator (5) for 1) mottagning av värden avseende de beroende och oberoende variablerna via minst en krets (l1', 12', 13 ', l4', 15') och eller beräkning av värden på de oberoende variablema från data från styiprogrammen och 2) sammanställning av de mottagna och beräknade värdena till tredimensionella mätpunkter och c) utrustning (16) for visualisering av de i datorn lagrade mätpunkterna.

8. Anordning enligt krav 7, kännetecknad därav, att utrustningen for reglering av fluidets temperatur innefattar en mantel (17) eller rörslinga for kylning och/eller uppvärmning med ett energiöverforande medel, varvid kylningen och uppvärmningen är styrd via ett dataprogram i datom (5).

9. Anordning enligt något av kraven 8 eller 9, kännetecknad därav, att utrustningen (3) for reglering av fluidets änmeshalt genom ett eller flera doseringsorgan for utmatning av fluidet och inmatning av samma fluidum men med en annan ärrmeshalt, varvid mängderna är styrda via ett dataprogram i datorn (5).

10. Anordning enligt krav 7, 8 eller 9, kännetecknad därav, att styrprogrammen ingåri datorn (5) '