Способ определения концентрации газов

 

Использование: измерение концентрации легкоиспаримых включений, находящихся в исследуемой жидкости. Сущность изобретения: разделение газонасыщенной жидкости на жидкую и газовую фазы производят в уравновешенных мерных объемах, выполненных в виде сифона, в которые подают термостабилизированную жидкость, прошедшую и непрошедшую газонасыщение. Концентрацию газов определяют путем сравнения веса мерных объемов. 1 ил.

Изобретение относится к способам измерения концентрации газов, находящихся в жидкости, и может быть использовано на очистных сооружениях для измерения концентрации остаточного хлора при хлорировании сточных вод, а также для определения количества растворенного воздуха в сточных водах перед сбросом в природный водоем.

Известен способ определения концентрации хлора, находящегося в жидкости, путем измерения предельного диффузионного тока поляризованного электрода, цепь которого замыкается при электролизе [1] Недостатком описанного способа является то, что при производстве измерений необходимы дополнительные химические реактивы, а также низкое предельно допустимое содержание взвешенных загрязнений в анализируемой жидкости.

Наиболее близким техническим решением является способ, заключающийся в разделении газонасыщенной жидкости на жидкую и газовую фазы в мерном объеме, выполненном в виде сифона, получении газонасыщенной жидкости путем смешивания исследуемого газа с исходной жидкостью, измерении веса мерного объема при полном его заполнении жидкостью и при поступлении в него газожидкостной смеси, определении приращения веса мерного объема, по которому определяют расход газа [2] Однако известный способ имеет недостатки, заключающиеся в том, что он не позволяет измерять концентрацию свободного газа, находящегося при нормальных условиях в жидкости при изменениях температуры этой жидкости, а также не позволяет определять приращение концентрации газа, подаваемого в жидкость при ее предварительном газонасыщении, что не позволяет контролировать качество работы газонасыщаемого устройства.

Технический результат изобретения состоит в повышении точности измерения концентрации газов, растворенных в жидкости. Сущность изобретения состоит в том, что газонасыщенную жидкость подают в два уравновешенных мерных объема, в мерные объемы подают термостабилизированную жидкость, прошедшую и непрошедшую газонасыщение, концентрацию газа определяют путем сравнения веса мерных объемов.

Заявленное техническое решение отличается от прототипа тем, что для измерения концентрации газа, находящегося при нормальном давлении в жидкости, его выделяют из нее с помощью сифонного трубопровода под действием разрежения за счет кавитации, а для определения приращения концентрации газа в жидкости, прошедшей газонасыщение, используют два уравновешенных сифонных трубопровода, в один из которых подают жидкость, прошедшую газонасыщение, причем оба потока жидкости перед подачей в трубопроводы приводят к одинаковой и стабилизированной на одном значении температуре, что предотвращает внесение искажений в измерения за счет изменения дегазации жидкости при изменении температуры жидкости и за счет изменения количества легкоиспаримых включений в паре, находящемся в пузырьках, при изменении температуры жидкости.

На чертеже представлено устройство.

Оно содержит сифонные трубопроводы 1,2; заборные и сливные емкости 3,4,5,6; стабилизатор температуры анализируемой жидкости 7; двуплечее весовое устройство 8; датчик веса 9; регистрирующий прибор 10; газонасыщающее устройство 11; трубопровод запуска сифонных трубопроводов с вентилями 12, 13, 14.

Перед запуском в работу измерительного устройства производится заполнение сифонных трубопроводов путем открывания вентилей 12, 13, 14 и одновременной подачи анализируемой жидкости в заборные и сливные емкости 3,4,5,6, после чего вентили, связывающие трубопровод запуска с сифонным трубопроводом закрывают и измерительное устройство включается в работу. Жидкость, подаваемая от подводящего и отводящего трубопроводов газонасыщающего устройства к измерителю газонасыщения, поступает в устройство стабилизации температуры 7, пройдя по змеевикам которого она приобретает температуру воды, находящейся в емкости, и которая поддерживается на одном значении температуры.

Тарировку измерительного устройства осуществляют путем подачи в сифонный трубопровод 1 жидкости, не прошедшей газонасыщающее устройство 11, а в трубопровод 2 подают жидкость с известным содержанием газа в ней. Изменяя концентрацию газа при неизменной температуре, производят градуировку шкалы регистрирующего прибора 10.

При измерениях газонасыщения жидкости, прошедшей газонасыщающее устройство, которая до подачи на это устройство не содержала газов, что бывает в технологических процессах, на второе плечо весоизмерительного устройства вместо сифонного трубопровода с мерным объемом подвешивают противовес.

П р и м е р. Заявленный способ был осуществлен при измерениях концентрации СО₂ в ферментаторе, для чего заборную емкость трубопровода сравнения, расположенном выше заборной емкости измерительного трубопровода на высоте 2 м от заборной емкости измерительного трубопровода. Температуру жидкости, поступающей в трубопроводы, поддерживали постоянной и равной 39^оС. рН жидкости также поддерживали постоянным и равным 4,2 ± 0,1. Внутренний диаметр сифонного трубопровода выбран из условия создания непрерывного потока жидкости в нем при одновременном создании наилучших условий для ее дегазации и минимального расхода для нужд измерений. Поэтому, исходя из этих условий диаметр трубопровода составил 1,2 1,3 d, где d диаметр пузырьков, выходящих из мерного объема. При этом длина сливной ветви сифонного трубопровода составила 7 м, длина заборной ветви 4 м, а внутренний диаметр трубопровода 4 мм.

В результате проведенных измерений оказалось возможным контролировать концентрацию углекислого газа в ферментаторе, изменения которого характеризует активность процесса ферментации.

Формула изобретения

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ГАЗОВ путем измерения расхода газа, заключающийся в разделении газонасыщенной жидкости на жидкую и газовую фазы в мерном объеме, выполненном в виде сифона, получении газонасыщенной жидкости путем смешивания исследуемого газа с исходной жидкостью, измерении веса мерного объема при полном его заполнении жидкостью и при поступлении в него газожидкостной смеси, определении приращения веса мерного объема, по которому определяют расход газа, отличающийся тем, что в уравновешенные мерные объемы подают термостабилизированную жидкость, прошедшую и непрошедшую газонасыщение, а концентрацию газов определяют путем сравнения веса мерных объемов.

РИСУНКИ

Рисунок 1