Цветной индикатор окислительно-восстановительной среды высокотемпературных газов

Цветной индикатор окислительно-восстановительной среды высокотемпературных газов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Применение пированадата натрия в качестве цветового индикатора окислительно-восстановительной среды высокотемпературньпс газов. W со а ел

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК ае (и) .-Ш4 G 01 N 31/22

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕ ГЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССОР

ПО ДЕЛАМ ИЗОЬРЕТЕНИЙ И ОТНРЬ1ТИЙ (21) 2675712/23-26 (22) 28.07.78 (46} 23.05.86. Бюл. а 19 (71) Ордена Ленина институт геохиМйи и аналитической химии им. В,И. Вернадского АН СССР (72) К.П. Флоренский, Б.В. Комаров, В.П. Волков, О.В. Николаева, А.Ф. Кудряшова, А.С. Башкирова и Е.А. Чайкина (53) 543-4:543.271.2 (088.8) (56) Некрасов Б.В. Основы общей химии. М., т.2, 1974.

Авторское свидетельство СССР

1Ф 433395, кл. G 01 N 31/22, 14.12.71.

Малкова Э.М., Теплоухова Г.А. Измерение малых концентраций и концентраций химически активных газов .

М., 1973, Гос.ком.стандартов

Сов.Мин.СССР.

Леток В.П., Писарев В.Н. Окись углерода и методы ее обезвреживания.

M., ЦИНТИХИИ Нефтемаш, 1975. (54} ЦВЕТОВОЙ ИНДИКАТОР ОКИСЛИТЕЛЬНО -ВОССТАНОВИТЕЛЬНОЙ СРЕДЫ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫХ ГАЗОВ. (57) Применение пированадата натрия

Na4× 07 в качестве цветового индикатора окислительно-восстановительной среды высокотемпературных газов.

736751

30

1

Изобретение относится к области аналитической химии, в частности, к способам контроля за содержанием газа, например, кислорода, и может быть использовано для определения порогового содержания кислорода в атмосферах планет, для контроля состава выхлопных газов, а также отходящих газов нефтеперерабатывающей промьппленности.

Принцип определения содержания газа по изменению окраски индикатор" ного вещества используется давно и широко, По этому принципу работает гигрометр, в котором вата или ткань, пропитанные раствором СоС1,, меняют окраску в зависимости от степени влажности воздуха, т.к. цвет

СоСР, пН О различен для разных величин и (6 — розовый, 4 — красный, 2 — розово-фиолетовый, 1,5 †. темный сине-фиолетовый, 1 — сине-фиолетовый, 0 — бледносиний.

В индикаторе влажности поверхностных материалов фильтровальная бумага, пропитанная раствором роданистого кобальта и хлористого лития, в контакте со следами влаги изменяет окраску от яркосиней на розбвую.

Известно большое количество газоанализаторов, принцип действия которых основан на изменении окраски в индикаторных трубках. Так, с помощью химических газоопределителей контролируются содержания в шахтном воздухе: СО, по переходу окраски из синесиреневой в белую (прибор ГХ-5), О в концентрациях 0-21 об.% по переходу окраски из голубой в темнозеленую (прибор ГХ-6), Н, S, СО,окислов Я, (прибор ГХ-4 с тремя наборами индикаторных трубок). Универсальный гаэоанализатор используется для определения в воздухе производственных помещений SO, этилового эфира, СО, Н, Я, NH, С1,, окислов азота, бензина, толуола, ксилола, ацетона и некоторых углеводородов нефти, Общим недостатком этих приборов является то, что. они работают лишь при температурах ниже +50 С.

В указанных выше индикаторах в качестве химических реагентов используют растворы или сильнолетучие вещества, которые не применимы при повышенной температуре.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату

3 является химический цветовой индикатор для определения содержания окиси; углерода в воздухе, в качестве которого используют препарат гуамит.

Работа газоанализатора УГ-2 заключается в просасывании пробы газа, содержащей СО, через индикаторную трубку длиной 85-90 мм с внутренним диаметром 2,5-2,6 мм, заполненную

10 индикаторным порошком — силикагелем с размером зерен 0,12-0,16 мм, пропитанным разбавленным раствором Z,Î в концентрированной Н, ЯО и высушен- ным при 260-270 С. В процес:е проса- сывания СО-содержащего газа образуется окрашенное в коричневый цвет кольцо, передвигающееся по трубке.

При этом длина прореагировавшего столбика порошка (до верхнего края кольца) пропорциональна концентрации

СО в воздухе.

Недостатком известного индикатора является невозможность его использования при повышении температуры в определяемом объекте за счет вскипания иода и разложения 3 О, а также сильная летучесть иодистых соединений. В ряде случаев известные цветовые индикаторы являются недостаточно чувствительными, и кон» трастными, в частности, для случаев определения пороговых содержаний газов при геохимических исследованйях планет.

Целью изобретения является повышение устойчивости индикатора в широком интервале температур., повьппение его контрастности.

Поставленная цель достигается применением пированадата натрия (Na„V 0 ) в качестве цветового индикатора окислительно-восстановительной .среды высокотемпературных газов .

Предлагается неизвестное ранее применение пированадата натрия.

Цветовой индикатор изготовляют путем пропитки не содержащей органических добавок и магнитной окиси железа специально изготовленной асбестовой бумаги насыщенным раствором пированадата натрия. Для увеличения интенсивности окрашивания на одну из

Ъ поверхностей пропитанной бумаги наносится слой густой водной суспензии пированадата натрия с последующим высушиванием. Полученный цвет — белый с желтоватым оттенком. За счет воздействия на индикатор СО или его

О.

736751

Иа Ч О (тв) + 2CO (газ)

Vz0ç (тв) + 2NazC03 (тв) Почернение происходит за счеТ восстановления V" Ч" при содержании О, в углекислой атмосфере ниже равновесного (или CÎ вЂ” выше равновесного) в соответствии с реакциями.

При содержании в исследуемом газе хлористого водорода в количестве

20 об.% при 745 K могут образовываться зеленый ЧС2, и розовый

VCk, „ однако протекание подобных реакций возможно лишь в сильно восстановительных средах (- i0 пб

10 об. . О,) подавлению их способствует увеличение Н,Î в газе выше

0,1 об.%.

В случае наличия в исследуемом газе НС2 в количестве - < i npu

745 К может образовываться бесцветный хлористый натрий. В этом случае в величину определяемого порогового значения О, необходимо введение поправки на концентрацию HCt в газе.

Влияние сероводорода на интенсивность окрашивания цветового индикатора не обнаружено.

Цветовой индикатор работает при температурах вьппе 350 С и давлении, от 1 до 120 атм, в то время, как аналогичные устройства предназначены и могут работать только при ком натных температурах.

Пример. Изобретение провере- 45 но в лабораторных условиях путем ряда опытов на созданной для этой цед л ли установке. Индикатором служит специально изготовленная асбестовая д э бумага, пропитанная раствором лиро- 50 в анадата натрия и закрепленная прик

К жимнои .рамкои к основанию, которое, ВНИИПИ Заказ 2791/2, Тираж 778 Подписное

Произa. -полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

3 смесей с СО, при температуре свьппе

350 C Na+Vz 0> восстанавливается до черного V О, при Р = 1 атм, в течение 15-20 мин по реакциям:

Ма Ч О (тв) + 2COz (гаэ)

V О, (тв) + 2Иа, СОз (тв) + О, (газ) °

4 в свою очередь, крепится двумя бол" тами на кольцо изделия. Для увеличения интенсивности окрашивания на од- ну из поверхностей пропитанной бумаги наносится слой водной суспензии пипованадата натрия с последующим высушиванием. Полученный цвет - белый с желтоватым оттенком. Полученный индикатор помещают в анализируе0 мую среду, где при достижении тем. пературы 380 С сбрасывается крышка прибора, открывая доступ к поверхности индикатора. Почернение пированадата натрия указывает на достижение порогового значения парциального давления кислорода (Ро, < 10 атм), т,е. на наличие восстановительной среды в высокотемпературных газах.

Индикатор позволяет оценить окислительно-восстановительную обстановку, в частности, в приповерхностной атмосфере Венеры с помощью установки индикатора на спускаемых аппаратах с применением штатного телемеханического устройства без дополнительных телеметрических устройств. Разработка способа цветовой индикации Ро

2 (или,что то же,CO/СО,) при t 500 С и Р,щ = 100 атм позволяет сдеЛать важный планетологический вывод об устойчивости изверженных пород на поверхности, сохраняют ли они свой первичный состав или же двухвалентное железо силикатов превращено в

Ре,О, (гематит).

Во втором случае индикатор сохраняет белый цвет, а в первом — чернеет, вследствие восстановления

Ч+> +s

Ч V, что соответствует при с Π— 745 С пороговому содержанию

СО = f0 или О, < 10 об. . c точностью + 1 порядок величины.

Пированадат натрия позволяет создать устойчивый в широком температурном интервале цветовой индикатор на содержание кислорода с рабочим иапазоном температур от 350 С и бо-.. ее и давлении от 1 до 120 атм. Иникатор контрастно изменяет окраску а время не более получаса, если в онтактирующем с ним газе содержание ислорода ниже порогового, т.е, с 10 об. .