Способ определения содержания окиси углерода в атмосферном воздухе

 

Изобретение относится к газоачзличической технике. Цель - снижение предела обнаружения. Используют два газа реактанта - окись азота и озон. Смешивают воздух с окисью азота, смесь разделяют на два потока, один из которых лрогревеют. Каждый из потоков смешивают с избытком озска. По разности возникающего в потоках излучения определяют содержание окиси углерода 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

<ял G01 N 21/76

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4768274/25 (22) 14.12.89 (46) 15.09.92, Бюл, М 34 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт аналитического приборостроения (72) А.К.Терещенко, Т.А.Куринная, Л.Д.Мазыра и А.И,Максимович (56) P.Ñ. Robbins, К.М. Borg, Е. Robinson.

Окись углерода в атмосфере.- Air РоПибоп

Control Association,.}оцгпа! 1968, 18., М 2, р.

106-110.

Вышератин К.Н. идр. Определение концентрации СО методом хемилюминисценции. Труды ГТО им. А.И.Воейнкова, вып.

421. 1979, с. 53.

Изобретение относится к газоаналитической технике, а конкретно, к методам измерения микроконцентраций СО и может быть использовано для контроля чистоты атмосферного воздуха.

Известный метод измерения содержания СО в атмосферном воздухе основан на восстановлении горячей (190-225 С) окиси ртути (HgO) окисью углерода с получением паров Hg, количество которых определяют с помощью. УФ оптического детектора.

Недостатком метода является его низкая надежность, обусловленная термическим разложением HgO.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является хемилюминесцентный (ХЛ) способ, согласно которому анализируемый газ, содержащий СО, смешивают с избытком атомарного кислорода и регистрируют возникающее ХЛизлучение.

„., „ Щ„„1762200 А1 (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ

ОКИСИ УГЛЕРОДА В АТМОСФЕРНОМ

ВОЗДУХЕ (57) Изобретение относится к гаэоаналитической технике. Цель — снижение предела обнаружения. Используютдва газа реактанга — окись азота и озон. Смешивают воздух с окисью азота, смесь разделяют на два потока, один из которых прогревают. Каждый из потоков смешива.от с избытком озона. По разности возникающего в патоках излучения определяют содержание окиси углерода, 2 ил.

Однако, известный способ, вследствие низкого квантового выхода ХЛ-излучения реакции СО+О, имеет недостаточно высокую чувствительность, в результате чего нижний порог обнаружения CO указанным 4 способом составляет че менее 100 мг/м . з

Поскольку предельно допустимая кон- Я центрация (ПДК) СО в атмосферном воздухе,} составляет 3 мг/м, становится очевидным, С э что известный способ не позволяет измерять микроконцентрации СО на уровне

ПДК.

Целью изобретения является снижение предела обнаружения окиси углерода с тем, чтобы обеспечить возможность определения этого газа на уровне предельно-допустимых концентраций.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе используют два гаэареактанта; окись азота и озон, при этом анализируемый воздух смешивают с окисью \

1762200 азота, взятой в 3-4 кратном избытке по отношению к уровню максимально определяемой концентрации окиси углерода, полученную смесь разделяют на два потока, один из которых прогревают в интервале 5 температур от 500 до 650 С, затем каждый из потоков смешивают с избытком озона и по разности возникающих в потоках излучения определяют содержание окиси углерода. 10

Функциональная блок-схема устройства для измерения содержания CO предлагаемым способом изображена на фиг. 1.

Устройство содержит электроразрядный.генератор озона-1, который является 15 одновременно источником окиси азота, каталитический конвертор-преобразователь 2 высших окислов азота в окись азота, смеситель газов 3, термический преобразователь

4, регулируемое пневмосопротивление 20 (дроссель) 5, реакционные камеры 6 и 7, снабженные фотоп риемниками ХЛ-излучения (на схеме не показаны), насос 8, создающий разрежение в реакционных камерах, и постоянные пневмосопротивления (ка- 25 пилляры) К1-К4, Устройство работает следующим образом, По воздействием насоса 8 анализируемый воздух через капилляр К1 поступает в 30 смеситель 3, Сюда же из каталитического конвертора 2 подается воздух, обогащенный с помощью электроразрядного генератора окисью азота. Полученная смесь после разделения на два потока поступает. в реак- 35 ционные камеры 6 и 7, в каждую из которых от генератора через капилляры КЗ, К4 подается озон. Реакция МО+Оз сопровождается

ХЛ-излучением, которое регистрируется фотоприемниками. 40

При отсутствии CO в анализируемом воздухе с помощью дросселя 5устанавливают одинаковые интенсивности ХЛ-излучения из обеих камер 6 и 7. В этом случае разностный электрический сигнал с фото- 45 приемников, соединенных последовательно-встречно, становится равным нулю, Если в анализируемом воздухе появится СО, в термическом преобразователе 4 произойдут следующие последовательные 50 химические реакции:

СО+ 02 = С02+ 0 (1)

N0+ 0 = М02 (2)

В результате этих реакций количество окиси азота, поступающее в реакционную 55 камеру 7, уменьшится за счет окисления части NO атомарным кислородом, что приведет к появлению разностного электрического сигнала с выходов фотоприемников.

Для получения электрического. сигнала, пропорционального содержанию СО в анализируемом воздухе, необходимо обеспечить в термическом преобразователе избыток окиси азота по отношению к окиси углерода.

В предлагаемом способе выходной информативный сигнал, пропорциональный концентрации СО, формируется в результате протекания реакции ИО + Оз, которая характеризуется более высоким квантовым выходом ХЛ, чем реакция.СО+О. Благодаря этому, предлагаемый способ обеспечивает более низкий порог обнаружения, а.следовательно, более точное измерение предельно допустимых концентраций окиси углерода в атмосферном воздухе, Пример. На вход устройства подавали газовые. смеси (СО+ воздух) с аттестованными концентрациями .окиси углерода.

В качестве фотоприемников ХЛ-излучения использовались фотоумножители

ФЭУ84-3, После усиления выходные токи фотоприемниковв регистрировались самопишущим потенциометром .типа КСУ-4 с диапазоном измерения 0-5 мА. При этом максимальная амплитуда шума токового сигнала устройства не превышала 0,2 мА.

Термический преобразователь выполнен в виде трубки из термостойкого стекла, подогреваемой до температуры 500-700 С, .

В табл. 1 представлены значения выходных сигналов устройства при различных температурах термопреобразователя.

Из табл. 1 следует, что в температурном интервале от 500 до 650 С чувствительность устройства к окиси углерода максимальна, поэтому указанный температурный интервал является наиболее оптимальным для работы термического преобразователя.

На фиг. 2 показана функция преобразования концентрации окиси углерода в токовый сигнал устройства при различных избытках окиси азота, поступающих в смеситель от источника газа-реактанта. Температура в термическом преобразователе составила 550 С.

Видно, что увеличение избытка окиси азота приводит к расширению линейного участка функции преобразования, на котором полезный сигнал устройства не зависит от величины концентрации окиси азота, поступающей в смеситель.

Из фиг. 2 видно также, что при концентрации NO, равной 5,5 ppm, функция преобразования линейна в диапазоне концентраций COz от 0 до 1,7 ppm.

При этом избыток NO no отношению к. верхней границе линейного участка (кото1762200

Таблица 1

Таблица 2 рый определяет максимально измеряемую предлагаемым способом концентрацию

CO), составляет 5,5/1,7 = 3,2.

При концентрациях NO, равных 10,6

ppm и 22 ppm верхние пределы линейных участков расширяются до значений 3,5 и 5,6

ppm, а соответствующие избытки NO составляют 3,0 и 3,9.

В табл. 2 приведены величины указанных избытков NO при температурах термопреобразователя от 500 до 650 С.

Данные табл. 2 свидетельствуют о том, что в температурном интервале от 500 до

650 С избыток NO должен быть не менее 3-4 кратным, для того чтобы исключить влияние избыточной концентрации NO на выходной (полезный) сигнал устройства.

Формула изобретения

Способ определения содержания окиси углерода в атмосферном воздухе, включающий регистрацию интенсивности хемилюминисцентного излучения, возникающего при смешивании потока анализируемого воздуха с газом-реактантом, о т л и ч а ю5 шийся тем, что, с целью снижения предела обнаружения и обеспечения воэможности определения окиси углерода на уровне предельно допустимых концентраций, используют два газа-реактанта: окись азота и

10 озон, при этом анализируемый воздух смешивают с окисью азота, взятой в 3-4кратном избытке по отношению к уровню определяемых концентраций, полученную смесь разделяют на два потока, один

15 из которых прогревают в интервале температур 500 — 650 С, затем каждый из потоков смешивают с избытком озона и по разности возникающего в потоках излучения определяют содержание окиси

20 углерода.

1762200

ФУ 77 ррах 4» 1РФррт

55pym

Фиг z

Составитель О, Бадтиева

Техред М.Моргентал Корректор, Н. Гунько

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, yn,Гагарина, 101

Заказ 3255 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, МОсква, Ж-35, Раушская наб.. 4/5