загрузка...
 
8.6. Сорбційні газоаналізатори
Повернутись до змісту

8.6. Сорбційні газоаналізатори

В основу роботи сорбційних газоаналізаторів покладені різні ефекти, що супроводжують процес сорбції (сорбція — поглинання твердим тілом або рідиною речовини з навколишнього середовища). Це явище давно використовується в аналітичному контролі (наприклад волосяні вимірювачі вологи повітря, у яких сигнал вимірювальної інформації формується за рахунок зміни довжини волосся зі зміною вологості повітря). У сорбційних газоаналізаторах використовуються механічні, теплові, оптичні та електричні ефекти, що супроводжують процес адсорбції газів і пари.

Дилатометричний газоаналізатор (рис.8.6 а) призначений для вимірювання концентрації водню. У камері 2, через яку прокачується аналізований газ, розміщена тонкостінна трубка 1, виготовлена з паладію. Водень, який знаходиться в аналізованому газі, розчиняється в паладії. При цьому довжина трубки 1 за рахунок ефекту набрякання зі зростанням концентрації водню збільшується, тому що верхній кінець трубки 1 закріплений на корпусі 2, то її нижній кінець вільно переміщається. За допомогою ємнісного, індуктивного або пневматичного перетворювача переміщень 4 виміряються переміщення пластини 3, закріпленої на нижньому кінці трубки 1. Ці переміщення пов'язані з концентрацією водню в багатокомпонентних газових сумішах.

Відомі сорбційні дилатометричні газоаналізатори призначені для вимірювання концентрації пропану, бутану, діоксиду вуглецю або інших технічних газів, у яких замість паладієвої трубки використовується стрижень, виготовлений з адсорбенту (активоване вугілля, алюмогель, силікагель).

Подпись: 
Рисунок 8.6 - Схеми сорбційних газоаналізаторів

На рис.8.6 б показана схема газоаналізатора, базованого на визначенні маси обраного компонента аналізованої суміші, який поглинається. Останнє здійснюється шляхом вимірювання частоти або амплітуди коливань п'єзоелектричної (звичайно кварцової) пластини 1 (розмірами 12?12?0,2 мм), на поверхні якої розміщені електроди 3 і нанесений шар сорбенту 2. Пластина увімкнена в коливальний контур високочастотного (5-15 МГц) генератора 5 і розміщена в камері 4, через яку прокачується аналізований газ. При зміні концентрації обраного компонента, що селективно поглинається шаром сорбенту 2, змінюється маса останнього, яка змінює частоту коливання пластини, а отже, і частоту коливань генератора 5. Вихідний сигнал цього генератора надходить у змішувач 6. Частота биття, що виникає на виході змішувача, визначається з рівняння

,                              (8.1)

де f — власна частота коливань пластини із шаром сорбенту;

N - частотний коефіцієнт, що залежить від типу зрізу кристала кварцу і форми пластини;

? і S — густина і площа поверхневого шару пластини;

m — маса сорбованої речовини.

Розглянутий газоаналізатор може використовуватися для вимірювання концентрації Н2, NО2, SO2, NН3, Н2S і пари НСl, Нg, Н2O ароматичних вуглеводнів та інших речовин при відповідному підборі шару сорбенту. За шар сорбенту звичайно використовуються різні рідкі фази, які використовуються в газорідинній хроматографії. При використанні газоаналізатора для вимірювання концентрації пари води, тобто як гігрометра, шар сорбенту виконують із діоксиду кремнію, пентоксиду фосфору та інших гігроскопічних полімерів і природних смол.

Інтенсивно розвивається напрямок автоматичного газового аналізу. Це такі методи і засоби, що базуються на використанні електричних явищ, які супроводжують процес сорбції. В основу роботи сорбційних електрокондуктометричних (кондуктометричних) газоаналізаторів покладено вимірювання провідності адсорбентів, виготовлених у вигляді гранул, пластин або плівок. Провідність істотно змінюється при сорбції газів або пари, як правило, матеріали, з яких виготовляють зазначені елементи, є напівпровідниками. При проходженні через камеру газоаналізатора аналізованого газу обраний компонент поглинається плівкою сорбенту і змінює її електричний опір.

На зазначеному принципі працюють хроматографічні газоаналізатори. Газова хроматографія є досить перспективним фізико-хімічним методом поділу газових сумішей на складові їх компонентів.

Xроматографічні газоаналізатори, побудовані на цьому принципі, служать для визначення складу у димових газах горючих компонентів (Н2, СО, СН4 та ін.), що характеризують хімічну неповноту палива, також і негорючих компонентів (СО2, О2, N2 та ін.). Дія цих приладів базується на адсорбційному способі поділу проби газової суміші при пропущенні її разом з потоком допоміжного газу (газу-носія) через шар пористої речовини (адсорбенту) і подальшому почерговому вимірюванні вмісту кожного компонента, що виділився, електричним методом.



загрузка...