Способ измерения парциального давления кислорода

Способ измерения парциального давления кислорода

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) (gD 4 Н 01 J 49/26, G Ol N 27/62

>CD.«<,„

ОПИСАНИЕ H305PETEHHFII >, К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Мад@-, (21) 4097163/24-21 (22) 26.05,86 (46) 07.04.88. Бюл. Ф 13 (71) МГУ им. M.Â. Ломоносова (72) И. Д. Сорокин, О. М. Вовк, Е ° Б. Рудный и Л. Н. Сидоров (53) 621,384(088.8) (56) Чуфалов Г. И,, Мень А. И., Балакирев В. Ф,, Журавлева М. Г., Щепеткин А. А. Термодинамика процессов восстановления окислов металлов. - М., Металлургия, 1970.

Sidorov L. N., Sorokin Т. D., Nikitin М. I,, Skokan E. V., Effusion Method for Determination

of the Election Affinity and Heat

of Formation of Negative Lons.

Int. I. Mass-spectrom Ion Phys, 1981, v. 39, р. 311-325.

Piacente V., J. Matousek. Massspectrometric determination of

sodium partial pressures over the

system Na O 2SiO Silikaty XVII, 1973, 9 4 р, 269-279. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРЦИАЛЬНОГО

ДАВЛЕНИЯ КИСЛОРОДА (57) Изобретение может быть использовано при определении парциальных давлений кислорода в высокотемпературных процессах, в частности МГДгенераторах, химии плазмы, при плавлении металлов. Способ измерения парциального давления кислорода состоит в следующем. В исследуемую систему вводят добавку веществ, дающих в насыщенном паре системы отрицательные кислородсодержащие ионы, нагревают исследуемую систему в эффузионной камере, измеряют ионы на масс-спектрометре и рассчитывают парциальное давление кислорода по ионно-молекулярному равновесию. Вещества, дающие отрицательные кислородсодержащие ионы: Na SO4, К 80 (БО, SO, SO4), K CrO4 Na CrO (CrO CrO4 )

ИаРО (РО, РО ). Способ высокочувствителен (до 10 атм) и не требует определения константы чувствительности аппаратуры. 2 табл.

1387072

Изобретение относится к измерению парциального давления газов н смесях, конкретно к измерению парциального давления кислорода н насьп,,енных парах 5 сложного состава, и может быть использовано при определении парциальных давлений кислорода в высокотемпературных процессах, в частности

МГД-генераторах, химии плазмы, при плавлении металлов, а также в аналитических целях, Целью изобретения является повышение чувствительности.

Способ заключается н том, что н 15 исследуемую систему вводят добавку веществ, дающих н насыщенном паре системы отрицательные кислородсодержащие ионь1, нагревают исследуемую систему в эффуэионной камере, измеряют ионы на масс-спектрометре и проводят расчет парциального давления кислорода по ионно-молекулярному равновесию.

Вещества, дающие отрицательные кислородсодержащие ионы: Na $04, К $0+($0 SO» $0+) К Cr04

Na CrO (Cr0,, CrO ), NaP0„(PO,, PO,) °

Пример. В систему Na O SiO, (50 мол. . Na О), не дающую н насы-. 30 щенном паре отрицательных кислородсодержащих ионов, вводят добавку хромата калия. Проводят два опыта с разным количеством добавки: н первом эксперименте на 150 мг Na 0 SiO, 35 взято 10 мг K CrO, что составляет

2,05 мол,X но втором случае на

130 мг Na O SiO — 1,5 мг К Сг04, что составляет 0,36 мол.X Вещества тщательно перетирают н агатовой ступке, смесь помещают н эффуэионную камеру, нагревают до 1200-1344 К °

В насыщенном паре появляются ионы, CrO Cr0 которые регистрируют массспектрометром. Через отношение эа"

45 регистрирон анных ионных токов рассчитывают отношения давления ионов

Р(СгО>) I(Cr0 >) N(CrO>)

P (Сr04) I(СГ04) M(сr04 )

50 гпе P — парциапьное давление ионов;

1 — измеряемый ионный ток;

M - молекулярный вес ионов.

По ионн >-молекулярному равновесию

Сr0, + 1/2 О = Cr0< рассчп зываюI парциальное даял ние к т< пор. 1я

P Ст04 1

P (СГО ) Кр

I(Cr0+) М Сг04) 1

} I(C10 )N(CrO )Kô

Константа равновесия (К ) рассчир тынается из термодинамических данных участников равновесия по известным формулам или измеряется н опытах с известным парциальным давлением кислорода.

Верхний предел количества добавки определяется ее влиянием на активности компонентов системы и составляет 4 мол. . Нижний предел определяется чувствительностью аппаратуры и составляет около 0,1 мол.X.

Парциальное давление кислорода в системе Na O . SiOg (50 мол.X Na>0) представлено в табл. 1.

В табл. 2 приведены примеры ве» ществ, которые могут быть использованы в качестве добавки для определения парциального давления кислорода, В последней колонке рассчитано минимальное парциальное давление кислорода Р„„„, котброе может быть из" мерено предлагаемым способом.

Максимальное парциальное давление, которое может быть определено предлагаемым способом, определяется кнудсеновским пределом испарения и равно 10 атм. Таким образом, предлагаемый способ измерения парциального давления кислорода по сравнению с известным позволяет значительно увеличить чувствительность измеряемых парциальных давлений кислорода (до

10 атм), а также исключить вклад давления остаточных газов н измеряемые величины и не требует определения константы чувствительности аппаратуры.

Формула изобретения

Способ измерения парциального давления кислорода в насыщенных парах сложного состава эффуэионным методом, включающим нагренание исследуемой системы в эффуэионной камере, масс-спектрометрическое измерение ионных токов компонентов пара с последующим расчетом парциального давления кислорода, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения чувствительнос.ти, в исслецуемую снс1387072

Таблица ) Темпе- Р(0 )х 1(СгО )1 ратура, 1п --- — =-I -1nP(o ) х10а, ат Т(СгО,,) j

Количество

К,CrO мол.7

1200

8,54

0,73

2,05

6,73

7,96

1255

1344

7,51

0,63

0,36

1200

8,01

5,7

1255

1344

7,55

Таблица 2

Формула для парциального давления кислорода

Ионы в насыщенном паре

Температур ный

Вещество

Рмнн е атм интервал, К

1 Р($0,)

Р(О ) (Р($o ) к f

4.10

$0 $0

1200-)400

Me $O, )Р($04) 1 11

Р(Р ) = ----= (Р($0-,) К„!

2 10

$$o $$oo

1300-1500

Me < $0

P (PO,) 1

Р(О )=

Р(РО ) К, 1 10

РО2 РОЭ

1200-1300

МеРО>

)Р(КгО ) 1 1

Р )=(— — — = »- --1„ (P(CrO>) К .

СгО, СгО

1200-1500

Me zCrO

). 10

П р и м е ч а н и е. Me — Na, К, Pb, Cs. тему вводят добавку веществ, дающих при нагревании н насыщенном паре системы отрицательные кислородсодержащие ионы, измеряют их и проводят расчет парциального давления кислорода по ионно-молекулярному равновесию.

18,73

16,57

14,22

18,88

16,67

14,30