Способ определения состава газа

Способ определения состава газа

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к области аналитического приборостроения и может быть использовано в газовом анализе неорганических веществ, например , при определении кислорода, водорода, галоидов. Целью изобретения является повышение точности измерения . Для измерения концентрации определяемого компонента анализир уемый газ с. постоянным расходом напзавляют в рабочую камеру 2 твердоэлектролитной ячейки. Из камеры 2 поток газа поступает в генератор 8 и далее в сравнительную камеру 6 23. J Аттаирввннчо на ячейки. Концентрацию определяемого компонента в газе, поступающим в сравнительную камеру измеряют с помощью устройства 9. Для этого на электродах 3 и 4 ячейки устанавливают заданное значение напряжения и измеряют количество добавляемого определяемого компонента, необходимое для установления заданного значения напряжения. Концентрацию определяемого компонента расчитывают по формуле С V /(V, + Q) f -Q, где С - концентрация определяемого компонента в анализируемом газе; V, - количество добавляемого определяемого компонента; Q - расход анализируемого газа; F - количество электричества , необходимое для переноса 1 моляопределяемога компонента; R ° годовая постоянная; Т - температура твердоэлектролитной ячейки; U - напряжение , поддерживаемое на электродах твердоэлектролитной ;ячейки j Это позволяет проводитьизмерение проще, так как не требует газа - носителя для сравнительной среды. 1 ип. 4 S I I эо vl

(ЩОЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1 11 4 С О! N 27/46

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTQPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

„.13.«В Ай Ц 1 аа А

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3818820/24-25 (22) 06.12.84 (46) 30.09.86. Бкл, N - 36 (72) Г.М.Мурзин и В.Е.Журавлев (53) 543.247(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 321743, кл. G 01 N 27/46, 1973.

Авторское свидетельство СССР

Р 519624, кл. G 01 N 27/46, 1976. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОСТАВЛ ГАЗА (57) Изобретение относится к области аналитического приборостроения и может быть использовано в газовом анализе неорганических веществ, например, при определении кислорода, водорода, галоидов. Целью изобретения является повышение точности измерения. Для измерения концентрации определяемого компонента анализируемый газ с постоянным расходом нап.равляют в рабочую камеру 2 твердоэлектролитной ячейки. Из камеры 2 поток газа поступает в генератор 8 и далее в сравнительную камеру 6

2 ячейки. Концентрацию определяемого компонента в газе, поступающим в сравнительную камеру измеряют с помощью устройства 9. Для этого на электродах 3 и 4 ячейки устанавливают заданное значение напряжения и измеряют количество добавляемого определяемого компонента, необходимое для установления заданного значения напряжения. Концентрацию определяемого компонента расчитывают по формуле С = Ч /((V, + Q) e -Qj, где С вЂ” концентрация определяемого компонента в анализируемом газе; Ч,— количество добавляемого определяемого компонента; Я вЂ” расход анализируемого газа; F — - количество электричества, необходимое для переноса

1 моля. определяемого, компонента; R годовая постоянная; Т вЂ” температура твердоэлектролитной ячейки; U — напряжение, поддерживаемое на электро- . дах твердоэлектролитной:ячейки ;

Это позволяет проводить-измерение проще, так как не требует газа вЂ, носителя для сравнительной среды. 1 ил. е х

126081

Изобретение относится к аналитическому канч палю, в частности к аналитическому приборостроению., наибслее эффективно может быть использовано в газоном анализе неоргани;ескнх веществ, например, при определении кислорода, водорода, галаидав и др.

Цель изобретения ю повышение точности измерения.

На чертеже показана схема устройства для реализации способа.

Устройство содержит дроссель 1, рабочую камеру 2 твердоэлектролитной ячейки, электроды 3 и 4 тверца!

3 электролитной ячейки, мембрану 5 из твердого электролита, сравнительную камеру 6 ячейки, измеритель 7 напряжения, генератор 8 определяемого компонента, устройство 9 для регулирования количества определяемаго компонента и его измерения. Дроссель 1 предназначен для установления и поддержания постояннога расхода анализируемого rasa. Он соединен газопроводящей трубкой с рабочей камерой 2 твердоэлектролитной ячейки. Pa6o aR камера соединена с. генератором определяемого компонента 8 которыи в свою очередь, соединен са сравниЗО тельной камерой 6 ячейки. Генератор

8 соединен с устройством 9, предназначенным для регулирования задаваемого количества определяемого компонента и его измерения. На твердоэлектралитную мембрану 5 нанесены с обеих сторон электропроводящие пористые электроды 3 и 4 к которым подсоединен измеритель напряжения 7.

Для измерения концентрации определяемого компонента анализируемый газ с постоянным известным расходом направляют в рабочую камеру " твердоэлектролитной ячейки, из ко"îpàé поток газа поступает в генератор 8 и далее в сравнительную камеру б ячейки, Концентрацию определяемого компонента в газе, поступающем в сравнительную камеру ячейки, изменяют с помощью устройства 9 таким образом, чтобы на электродах ячейки установилось постоянное наперед заданное напряжение U и измеряют количество определяемого компонента, необходимое для установления напряжения U.

Если в качестве генератора использовать, например, электролизер, та задание концентрации осуществляется изменением така, пратpкающега через э.чектрализер. П(току же судят и о количестве апределяема га компонента, «пределяемого компонента, задаваемого генератором, и другими параметрами содержит следующие обозначения:

С вЂ” концентрация определяемого компонента в анализируемом газ е,," концентрация определяемого компонента а газе,, поступающем в c:paBHëòåëüíóþ камеру; расход а:-гализируемога газа на входе в рабочую камеру ячейки; количество определяемого комганента, задаваемое генераторам в единицу времени.

На электродах твердоэлектралитнай ячейки установится заданное напряжение 13, если в соответствии с формулой Перста будет выполняться соотношение

13 T

1п пР С, (1),е R — универсальная газовая пасаянная;

-емпература твердаэлектролитнаи ячеике; количес;Bv электричества необходим;е цпя переноса маля определяемого компанента.

Учитывая, ч,а концентрация С„ заacHò как от количества компонента, присутствующего в анализируемом газе, так и задаваемого генерагаром, а также ат суммарна. а расхода газа, концентрацию С,, можho выразить как

I! !!

1 (2) где 3 — количество определяемого кампачента, поступающее в я- ейку в единицу времени с ачализируамьм газам, равное V = Cg (3).

Ез ураннений (2) и (3) имеем

О + с!

" 1 (4) О + V„

Подставляя значение С из уравнеl /

1 ния () в формулу (1) и решая полупа ступающе га в га з .

Формула, гнязывающая концентрацию определяемого компонента в анализируемом газе с добавляемым количеством

vf (v, + q) p- — q. (5)

При измерении микроконцентраций, когда йаблюдается условие Q >) V,, формула (5) упрощается!

7, 4Ш1ат

q (Z — 1). (6) Пример. Реализация способа для определения водорода с помощью !

5 твердоэлектролитной ячейки.

Анализируемый газ (смесь азота с водородом) с постоянным известным расходом,в пределах от 50 до

100 см /мин устанавливаемым дроссе3

Э

20 лем 1, направляется в сравнительную камеру твердоэлектролитной ячейки.

2 и одновременно в анализируемый газ добавляют определенный компонент.

С помощью электролизера, изменением тока через него, задают такую концентрацию водорода, чтобы напряжение на электродах ячейки было постоянным и равным 20 мВ.

Выбор напряжения на ячейке опре30 деляется в данпом случае следующими обстоятельствами. Примерно до 20 мВ погрешность, вызванная натеканием водорода вследствие проницаемости твердоэлектролитной таблетки, пренеб режимо мала. Таким образом, понятно, 3g что выбранное нами U = 20 мВ в данном случае является верхним пределом допустимых значений напряжений. Меньше, чем 20 мВ, значения напряжения также могут быть взяты, но при этом 40 будет возрастать погрешность измере— ния, вызванная неточностью измерения напряжения. Установление показаний ячейки, равных 20 мВ, фиксируют по диаграмме самопишущего потенциометра,45 подключаемого к электродам ячейки через высокоомный милливольтметр. Определение водорода осуществляют в

5 диапазоне концентраций от 1, l0 7. до iX. Учитывая, что измеряют микроконцентрации водорода, для расчетов используют формулу (6), в которой количество задаваемого электролизером в единицу .времени водорода V,, 1 э определяют по току электролиза в соответствии с формулой

3 12608 ченное уравнение относительно С, получим

17 где Э иМ

Yi = " r При токе I = 0 021 А

0,021 22 4 10

96500:2

= 0,00244 см /с так, как Ч, « q (q = 1 см з/с) для вычисления измеряемой концентрации можно пользоваться формулой (8).Зна чения параметров, входящих в формулу (6): Q = 1 см /с; и = 4;

U=0028; R=831 — —;

Дж моль.K

Т = 1007 К.

C = 0 00244 = 0,00161 о6.6

0,161Х

4.96500.0 02

8,31.1007

Данный способ реализуется проще, чем известные, так как не требует газа — носителя для сравнительной среды.

Формула изобретения

Способ определения состава газа с помощью устройства, содержащего твердоэлектролитну!о ячейку, состоящую из рабочей и сравнительной камеры, и измеритель напряжения, включающий подачу анализируемого газа с постоянной известной скоростью потока в рабочую камеру твердоэлектролитной ячейки и измерение содержания определяемого компонента, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения точности измерения, анализиру" емый гаэ направляют в сравнительную

4 — соответственно грамм— эквивалент и моль

1 водорода; — ток, протекающий через электролизер;

V — объем моля водорода. о

Расчет концентраций водорода, определенных по заданному способу.

Вначале в соответствии с формулой (7) определяют объем водорода, дозируемого в 1 с при установившемся значении напряже.ния на ячейке (U =

0,02 В). Другие значения величин, входящих в формулу (7): Э = 1 г;

3 А с

V = 22,4;10 см; F = 96500

С вЂ” концентрация определяемого компонента в анализируемом

АГУ(РТ

Ф (v + q),1 i.;

Составитель А.Боровик

Редактор И.Сегляник Техред Л.Олейник Корректор A,Òÿñêî

5222/43 Тираж 778 Подписное

BHHHIIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж"3 >, Раушская наб., д. 4/5

Заказ

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

5 1260817 камеру твердоэлектролитной ячейки где и одновременно с этим в анализируемый гаэ добавляют определяемый компонент до установления на электродах твердоэлектролитной ячейки заданной величины напряжения, причем поддерживают ее постоянной, измеряют количество добавляемого определяемого компонента и рассчитывают исходную концентрацию определяемого компонента в 10 анализируемом газе по формуле газе;

V — количество добавляемого ком1 понента;

Ч вЂ” расход анализируемого газа; пР— количество электричества, необходимое для переноса 1 моля определяемого ком.юнента;

R — газовая постоянная:

Т вЂ” температура твердоэлектролитной ячейки;

U — напряжение, попдерживаемое на электродах твердоэлектролитной ячейки.