Способ хемилюминесцентного анализа

Способ хемилюминесцентного анализа

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советскик

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

<111989405 (61) ???????????????????????????? ?? ??????. ????????-???? (22) ???????????????? 261280 (21) 3222591>

{И) М.Кл з

G 01 N 21/76

Государственный комн i e i

СССР но делам изобретений и открытий (23) Приоритет Опубликовано 150183. Бюллетень Мо 2 (531УДК 543. 42 (088. 82

Дата опубликования описания 150183

A. В. Цукерман, A.Ê. Терещенко, A.È. Навроцк

В,A. Баженов, В.П. Холод и В.К. Куринный (72) Авторы изобретения

1 с.:;

Киевское научно-производственное объединение

"Аналитпрнбор" (71) Заявитель (54) СПОСОБ ХЕМИЛНЖИНЕСЦЕНТНОГО АНАЛИЗА

Изобретение относится к газоаналитическим измерениям и может быть использовано при разработке хемилюминесцентных газоанализаторов, для контроля содержания токсичных газовых компонентов в окружающей атмосфере, промышленных выбросах, выхлопных газах двигателей внутреннего сгорания и др.

Хемилюминесцентный способ основан на измерении интенсивности оптического излучения, возникающего в результате протекания химической реакции между анализируемым газом и газом-реактантом. Способ предусматривает подачу в реакционную камеру анализируемой смеси и газа реактанта, измерение интенсивности излучения с помощью фотоэлектрического приемника, преобразование сигнала фотоприемника и формирование выходного сигнала, пропорционального концентрации измеряемого газа.

Известен способ хемилюминесцентного анализа озона путем измерения интенсивности излучения, сопровождающего химическую реакцию озона с, окисью азота. Потоки анализируемой газовой смеси и газа-реактанта сопределенными расходами вводят в реакционную камеру, в которой с помощью вакуумного насоса поддерживается строго постоянное давление (0,11,0 торр) ° Излучение через светопроницаемое окошко в реакционной камере регистрируют фотоэлектрическим приемником (фотоумножителем), снабженным электронно-измерительным преобразователем j 1).

Недостатком такого способа является нестабильность излучения, обусловленная значительной турбулентностью газовых потоков в условиях низкого давления в реакционной камере.

Наиболее близким к предлагаемому является способ хемилюминесцентного анализа газов путем детектирования излучения, возникающего в результате хемилюминесцентной реакции при смешивании анализируемого газа и газареактанта. При этом давление в реакционной камере не менее 300 торр,что обеспечивает стабильное протекание. хемилюминесцентной реакции $2).

Недостатком известных хемилюминесцентных способов анализа является снижение точности измерения концентрации газа при непрерывной работе гаэоанализатора в течение продолжительного времени (сотни и тысячи ча989405 сов) ° Указанное снижение точности обусловлено изменением соотношения расходов газовой смеси и газа-реактанта в результате засорения гаэоподводящих каналов изменением условий в реакционной камере температуры, давления, прозрачности светопропускающего окошка и др.); изменением со временем характеристик фотоэлектрического приемника и электронно-измерительного преобразователя, Цель изобретения — уменьшение погрешности измерения концентрации газа при длительной работе гаэоаналиэатора.

Поставленная цель достигается тем,)5 что согласно способу хемилюминесцентного анализа газов пути детектирования излучения, возникающего в результате хемилюминесцентной реакции при смешивании анализируемого газа и газа реактанта, полученную смесь разделяют на два равные потока и подают в две реакционные камеры, в одну из которых поступает вспомогательный газ, вызывающий хемилюминесцентную реакцию с анализируемым газом, а в другую — вспомогательный газ, вызывающий такую же реакцию с газом-реактантом, при этом регулируют соотношение расходов анализируемого газа и газа-реактанта таким образом, чтобы интенсивность излучения из обеих камер была минимальной, а концентрацию анализируемого газа определяют по измеренному соотношению расходов анализируемого газа и газареактанта.

На чертеже изображена схема, поясняющая способ.

Анализируемую газовую смесь подают по каналу 1, а по каналу 2 подают газ-реактант. На участке 3 происходит смешивание и полное химическое взаимодействие газов. Затем смесь, содержащую продукты реакции анализируемого газа и газа-реактанта, разде-45 ляют на два равные потока — каналы

4 и 5. По каналу 4 газ поступает в реакционную камеру б, а по каналу 5 в реакционную камеру 7. В реакционную камеру б по каналу 8 подают так- 5О же вспомогательный газ, вызывающий х.емилюминесцентное излучение при взаимодействии с анализируемым газом, а по каналу 9 в реакционную камеру

7 подают другой вспомогательный газ, способный вызвать хемилюминесцентное излучение при взаимодействии с газомреактантом. Суммарное излучение обеих реакционных камер региcòpèðóåòñÿ одним фотоприемным устройством 10., В отличие от известного предлагаемый способ предусматривает смешивание и полное химическое взаимодействие анализируемого газа и газа-реактанта до поступления их в реакционную камеру. При этом количественное соотношение прореагировавших частей анализируемого газа и газа-реактанта соответствует стехиометрическому отношению, которое в свою очередь строго определено уравнением химической реакции.

При смешивании потоков анализируемой газовой смеси и газа-реактанта при условии их полного химичеcêîãî взаимодействия возможны следующие случаи

В первом случае, соотношение пото«ов таково, что имеет место избыток анализируемого газа по сравнению с газом-реактантом. Тогда в продуктах реакции находится остаток непрореагировавшего анализируемого газа, который вызывает хемилюминесцентное излучение в реакционной камере б при взаимодействии со вспомогательным газом, поступающим по каналу 8.

Во втором случае, соотношение потоков таково, что имеет место избыток газа-реактанта по сравнению с анализируемым газом. Тогда в продуктах реакции находится остаток газа-реактанта, который вызывает хемилюминесцентное излучение в реакционной камере 7 при взаимодействии со вспомогательным газом, поступающим по каналу 9.

В третьем случае, соотношение потоков точно соответствует стехиометрическому соотношению. В этом случае в продуктах реакции анализируемый газ и гаэ-реактант отсутствуют, вследствие чего суммарное излучение из обеих камер равно нулю, Таким образом, регулируя соотношение расходов газов в каналах 1 и 2 с помощью, например, регулировочных вентилей или других устройств, .можно получить минимальный сигнал фотоприемника 10, т.е. установить соотношение между потоками анализируемого газа и газа-реактанта, равное стехиометрическому отношению.

B э-о-м случае значение концентрации анализируемого газа х определяется формулой

Х = X k.

i где х — концентрация газа-реактанта, об.Ъ, К вЂ” стехиометрический коэффициент реакции, Р— расход анализируемого газа в канале 1;

Р— расход газа-реактанта в каЯ нале 2.

Указанная формула позволяет по известным значениям концентрации газа-реактанта, стехиометрическогo Ко эффициента и измеренным каким-либо известным способом (например, по перепаду давлений) значениям расходов

989405

Р и Р> найти величину концентрации х ° При этом относительная погрешность измерения концентрации х определяется относительной погрешностью измерения расходов (0,5-1,0В), что значительно (в 10-15 раэ) мень- 5 ше погрешности известного хемилюминесцентного способа.

Преимущество предлагаемого способа по сравнению с известным состоит также в том, что высокая точность 10 измерения сохраняется в теченйе длительного времени работы газоаналиэатора, поскольку такие факторы как не стабильность во времени характеристик приемника излучения, непостоянст- 15 во условий в реакционной камере, нестабильность электронно-измерительного преобразователя не влияют на результат измерения.

Предлагаемый способ наиболее 20 целесообразно использовать при постВспомогательный .газ

1 2

Газ реактант

Анализируемый газ

Уравнение Стехиометхимической рический реакции коэффициент

Окись азота

Озон

Озон

О. + 1/ 2С Нд

DICHO + О

1/2

Этилен Озон

Этилен

Озон

Таблица 2

Концентрация ЙО,ppm, при продолжительности работы, ч

Измерительная установка (1 t (5 J

9 12 15 18 21 24

242 230 240 242

238

230 225 245

ГХЛ-201

238,8 239,0 238,2 238,5 238,2 238,0 238,0 238,4

Макет

Формула изобретения щий такую же реакцию с газом-реактантом, при этом регулируют соотношение расходов анализируемого газа и газареактанта таким образом, чтобы интенсивность излучения из обеих камер была минимальной, а концентрацию анализируемого газа определяют по иэg5 меренному соотношению расходов анализируемого газа и газа-реактанта.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США 9 3528779, кл. G 01 N 21/22, опублик. 1970.

2. Патент Великобритании Р 1341347, кл. G 01 N 21/00, опублик. 1972 (прототип).

Способ хемилюминесцентного анализа газов путем детектирования излучения, возникающего в результате хе-. милюминесцентной реакции при смешивании анализируемого газа-реактанта, отличающийся тем, что, с целью уменьшения погрешности изме- рения, полученную смесь газов разделяют на два потока и подают в две реакционные камеры, в одну из которых поступают вспомогательный газ, вызывающий хемилюминесцентную реакцию с анализируемым газом, а в другую — вспомогательный гаэ, вызываюРоении высокоточных образцовых средств измерений, предназначенных для аттестации поверочных газовых смесей.

Примеры реализации предлагаемого способа для измерения конкретных газов приведены в табл. 1.

Результаты сравнительных испытаний установки, реализующей предлагаемый способ применительно к окиси азота, и опытного образца хемилюминесцентного гаэоанализатора на окись азота ГХЛ-201, построенного по общепринятой схеме, представлены в табл. 2.

Относительная погрешность измерений для газоанализатора ГХЛ-201 2,9% для макетной установки 0,15%.

Таким образом, предлагаемый способ хемилюминесцентного анализа позволяет -существенно уменьшить погрешность измерений.

Этилен NO + 0 = NO + О, 1

3 2.

Составитель О.Матвеев

Редактор Т,Веселова ТехредИ.Гергель Корректор E. Рошко

Заказ 11114/б1 Тираж 871 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35„ Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул, Проектная, 4