Анализ состава газовых сред. Газоанализаторы.

 

       Газовый анализ

Это качественное обнаружение и количественное определение компонентов газовых смесей. Газовый анализ может проводиться, так по лабораторным методикам, так как с помощью специальных газоанализаторов. Как правило, методы газового анализа основаны на измерении физических параметров и свойств среды (например, электрической проводимости, магнитной восприимчивости, теплопроводности, оптической плотности, коэффициента рассеяния и так далее) значения которых зависят от концентраций определяемых компонентов. Существуют избирательные и неизбирательные методы измерения. В неизбирательных методах проводится измерение свойств пробы (например, плотности или теплопроводности), которые зависят от относительного содержания всех ее компонентов пробы. Поэтому такие методы могут применяться для анализа бинарных и псевдобинарных газовых смесей, в которых варьируется содержание только определяемого компонента, а соотношение концентраций остальных компонентов не изменяется. В избирательных методах измеряемое свойство пробы зависит преимущественного от содержания определяемого компонента.

Объемные газоанализаторы. Принцип их работы заключается в том, что о содержании определяемого компонента судят по изменению объема газовой смеси в результате следующих действий: избирательного поглощения, сорбцией их соответствующими химическими реактивами, окисления или сжигания определяемого компонента. Для избирательного удаления или выделения определяемых компонентов используют химические реакции, поэтому приборы часто называют объемными химическими газоанализаторами. Они по своему назначению разделяются на газоанализаторы сокращенного и полного (объема) анализа газа
Тепловые газоанализаторы Принцип работы заключается в том, что измерения концентрации газа производятся путем измерения тепловых свойств газовой смеси, зависящих от концентрации определяемого компонента. Чаще всего определяются теплопроводность смеси и теплота, выделяющаяся при термических реакциях. На основе этих методов строятся автоматические приборы, с помощью которых проводят непрерывный анализ смесей. Принцип работы газоанализатора на основе теплопроводности заключается в том, что с ростом температуры теплопроводность газов изменяется в разной степени у различных газов. Так, например, при изменении температуры газа от 100 0С до 5000С относительная теплопроводность воздуха, азота, водорода, окиси углерода, аргона, гелия практически не изменяется в то время как у метана возрастает от 1,45 до 2,13. Таким образом измеряя теплопроводность смеси, содержащий метан, можно судить о концентрации метана в этой смеси. Если в контролируемой смеси присутствует дополнительно контролируемый газ, то теплопроводность которого тоже изменяется, его предельно удаляют. Для измерения теплопроводности используют направленный током проводник, помещенный в камеру, заполненную анализируемой смесью.
Магнитные газоанализаторы Принцип их работы основан на измерении параметров, связанных с магнитными свойствами анализируемых газов. При этом магнитные свойства определенного компонента должны различаться с магнитными свойствами остальных компонентов среды. Газы по их магнитной восприимчивости делятся на парамагнитные втягиваемое в магнитное поле, диамагнитные, выталкиваемые из него. Наибольшей магнитной восприимчивостью обладает кислород, который относится к парамагнитным газам. Кислород в отличие от большинства других газов обладает парамагнитными свойствами, т.е. его молекулы при наличии внешнего магнитного поля стремятся перемещаться в область поля с большей напряженностью. При нагревании парамагнитные свойства кислорода быстро теряются. Это позволяет вызвать термомагнитный конвекционный поток газа, если в области магнитного поля будет создана неравномерность.
Газоанализатор работает следующим образом: Кислородосодержащий газ пропускают по трубке 7. При этом кислород втягивается в магнитное поле и нагревается от резистора R1. При нагревании его магнитная восприимчивость уменьшается и нагретый газ выталкивается, создавая поток конвенции, охлаждающий резистор R1, степень охлаждения резистора и, соответственно, его сопротивление зависит от интенсивности конвенции, которая определяется величиной концентрации кислорода в анализируемой газовой смеси.

Оптические газоанализаторы. Принцип их работы основан на зависимости оптических свойств газовой смеси от концентрации определяемого компонента: показателей преломления, спектрального поглощения, спектральной плотности и др. Применяются три группы оптических газоанализаторов: инфракрасного и ультрафиолетового поглощения; спектрофотометрические; фотоколориметрические. Рассмотрим принцип работы газоанализатора, работающего на принципе поглощения. Каждый газ имеет свой определенный спектр поглощения. Для применения данного метода необходимо, чтобы спектр поглощения анализируемого компонента существенно отличался от спектров поглощения компонентов этой смеси. На рис. показана схема оптико-акустического газоанализатора. Источник 1 создает инфракрасное излучение, которое с помощью обтюратора 2 и светофильтра 3 преобразуется в пульсирующее монохроматическое излучение. Анализируемый компонент, находящийся в камере 4, поглощает излучение. При этом в соответствии с пульсацией излучения в камере, в результате поглощения излучения, возникают пульсации температуры и давления, показанные на рис. . Пульсации давления измеряются с помощью преобразователей ( емкостных, пьезоэлектрических и др.). в данном случае пульсации давления измеряются чувствительным элементом 5, представляющем собой конденсатор, образованный подвижной мембраной и неподвижной пластиной.

1. Хроматографические газоанализаторы. Хроматографические газоанализаторы предназначены для анализа многокомпонентных газовых смесей. В последние годы они применяются для анализа состава жидкостей и твердых тел. Метод основан на избирательной сорбции какого-либо компонента, входящего в состав вещества. Различают два вида сорбции: абсорбцию - избирательное поглощение компонента из газовой фазы жидкостью или твердым абсорбентом, и адсорбцию - избирательное поглощение на поверхности раздела газ-жидкость, газ-твердое тело, жидкость-твердое тело. Сорбирующее вещество в этом случае называют адсорбентом. Процесс измерения разбивается на две стадии: разделение газовой смеси на отдельные компоненты и количественный, и качественный анализ этих компонентов. на рис. показана принципиальная схема хроматографа.
Хроматографические газоанализаторы. Хроматографические газоанализаторы предназначены для анализа многокомпонентных газовых смесей. В последние годы они применяются для анализа состава жидкостей и твердых тел. Метод основан на избирательной сорбции какого-либо компонента, входящего в состав вещества. Различают два вида сорбции: абсорбцию - избирательное поглощение компонента из газовой фазы жидкостью или твердым абсорбентом, и адсорбцию - избирательное поглощение на поверхности раздела газ-жидкость, газ-твердое тело, жидкость-твердое тело. Сорбирующее вещество в этом случае называют адсорбентом. Процесс измерения разбивается на две стадии: разделение газовой смеси на отдельные компоненты и количественный, и качественный анализ этих компонентов

⇐ Предыдущая10111213141516171819Следующая ⇒

Поделиться: