Спосіб безперервного хемілюмінесцентного аналізу оксиду азоту та озону

1. Спосіб безперервного хемілюмінесцентного аналізу оксиду азоту (NО) та озону (О3), в якому створюють в реакційній камері хемілюмінесцентну реакцію між газом, що аналізується, та газомреактантом і за допомогою фотоелектронного помножувача реєструють інтенсивність, яка виникає в ближньому інфрачервоному діапазоні, хемілюмінесцентного випромінювання для визначення концентрації газу, що аналізується, який відрізняється тим, що періодично на короткий проміжок часу автоматично зупиняють генерацію газу-реактанту, тобто припиняють хемілюмінесцентну реакцію, визначають величину нульового фонового сигналу, в цей же проміжок часу на декілька секунд включають світлодіод і передають випромінювання в інфрачервоному U 2 (19) 1 3 28326 4 в результаті газофазної хімічної реакції між NО і зменшується похибка виміру, підвищуються О3 випромінювання через оптичний світлофільтр, чутливість та стабільність виміру газоаналізаторів який є одночасно вікном реакційної камери, озону та оксидів азоту. попадає на фотоелектронний помножувач, що Поставлена задача вирішується тим, що: реєструє його інтенсивність у ближній у способі безперервного хемілюмінесцентного інфрачервоній області. аналізу оксиду азоту та озону (NО, О3), в якому Недоліком відомих хемілюмінесцентних створюють в реакційній камері хемілюмінесцентну способів аналізу є зниження точності виміру реакцію поміж газом, що аналізується, та газомконцентрації газу при безперервній роботі реактантом і за допомогою фотоелектронного газоаналізатора протягом тривалого періоду часу помножувача реєструють інтенсивність, (сотні і тисячі годин) за рахунок флуктуацій виникаючого в ближньому інфрачервоному темпового струму фотоприймача, зміни згодом діапазоні, хемілюмінесцентного випромінювання його характеристик, забруднення оптичного для визначення концентрації газу, що світлофільтра. аналізується, періодично на короткий проміжок З відомих способів хемілюмінесцентного часу автоматично зупиняють генерацію газуаналізу більш близьким за технічною суттю й реактанту, тобто припиняють хемілюмінесцентну прийнятим за найближчий аналог [див. реакцію, визначають величину нульового хемілюмінесцентні газоаналізатори оксидів азоту фонового сигналу, в цей же проміжок часу на моделі АС 30М і АС 31М фірми Environment s.a. декілька секунд включають світлодіод і передають Настанова з експлуатації та технічному випромінювання в інфрачервоному діапазоні обслуговуванні. Франція. 1983p., проспект фірми, через реакційну камеру, оптичний світлофільтр на 2001p.] є спосіб безперервного фотокатод фотоелектронного помножувача та хемілюмінесцентного аналізу оксидів азоту (NO, визначають величину каліброваного сигналу NO2), в якому в реакційній камері створюють чутливості, яку зрівнюють з величиною сигналу хемілюмінесцентну реакцію поміж газом, що одержаного при першій калібровці газоаналізатора аналізується (NО), та газом-реактантом (О3) і за за допомогою повірочних газових сумішей, та допомогою фотоелектронного помножувача визначають з урахуванням від'ємної величини реєструють інтенсивність, виникаючого в нульового фонового сигналу поправочний ближньому інфрачервоному діапазоні, коефіцієнт, за допомогою якого автоматично хемілюмінесцентного випромінювання для коригують результати подальшого аналізу. При визначення концентрації газу, що аналізується. цьому у запропонованому способі безперервного Визначення концентрації діоксиду азоту (NО2) в хемілюмінесцентного аналізу оксиду азоту та аналізованій суміші здійснюється після озону: термокаталітичного перетворення його в NО. 1 періодичність визначення поправочного Даний спосіб є більш ефективним, оскільки в коефіцієнту при безперервній роботі якості газу-реактанту застосований газ, який не встановлюють в залежності від витрат володіє вибухонебезпечністю, крім цього він може аналізованої газової суміші та газу-реактанту, які бути застосованим в безперервному режимі прокачуються через реакційну камеру (наприклад, роботи, оскільки в газоаналізаторі для зменшення 2-3 хвилини); впливу флуктуацій темпового струму 2 для аналізу оксиду азоту (NО) в якості газуфотоелектронного помножувача застосована реактанту вибирають озон (О2); механічна модуляція світлового потоку за рахунок 3 для аналізу озону (О3) в якості газуобтюратора, який встановлений проміж реактанту вибирають оксид азоту (NО). реакційною камерою та фотокатодом Суть запропонованого способу безперервного фотопомножувача. хемілюмінесцентного аналізу оксиду азоту та Однак суттєвими недоліками відомого способу озону полягає в наступному. Для проведення є те, що при повністю закритому фотокатоді не аналізу газу створюють хемілюмінесцентну враховується вплив фонового потоку реакцію поміж газом, що аналізується, та газомвипромінювання, який утворюється навіть тоді, реактантом. Для цього в реакційну камеру через коли в реакційну камеру подається аналізована один вхід подають газову суміш з газом, що газова суміш (наприклад, атмосферне повітря), аналізується, а через другий вхід подають газяка очищена з максимальною чистотою від реактант. В результаті змішування зазначених збудників хемілюмінесцентних реакцій між озоном двох потоків в реакційній камері протікає та іншими забруднювачами ("нульовий газ"). Крім газофазна хімічна реакція. Ця реакція цього присутність в атмосферному повітрі в супроводжується хемілюмінесцентним реальних умовах озону та оксиду азоту може випромінюванням в ближньому інфрачервоному також вносити непередбачену похибку виміру. діапазоні, інтенсивність якого пропорційна В основу корисної моделі поставлена задача концентрації відповідного компоненту газу, та створення такого способу хемілюмінесцентного реєструється за допомогою фотоелектронного аналізу газу, в якому шляхом забезпечення помножувача. високоточного автоматичного коригування При налагодженні та калібровці нульового фонового сигналу і величини газоаналітичної апаратури спочатку при каліброваного сигналу чутливості в безперервному прокачуванні через реакційну камеру чистого режимі роботи та визначення поправочного "нульового газу", визначають і запам'ятовують коефіцієнту для автоматичного коригування величину нульового фонового сигналу а потім, при результатів подальшого аналізу суттєво прокачуванні через реакційну камеру повірочної 5 28326 6 газової суміші, визначають величину сумішей різних концентрацій. Кожна суміш каліброваного сигналу чутливості, яку подавалась на протязі 1 години. запам'ятовують для коригування вимірів при В таблиці 2 наведені експериментальні дані подальшій безперервній роботі. при тривалій роботі макету. Кожна повірочна При безперервній роботі газоаналітичної газова суміш подавалась 1 раз на 3 доби (через 72 апаратури на об'єкті експлуатації для години) на протязі 1 місяця безперервної роботи забезпечення постійної величини чутливості приладу. періодично на короткий проміжок часу автоматично зупиняють генерацію газу-реактанту, тобто припиняють хемілюмінесцентну реакцію, визначають величину нульового фонового сигналу Концентрації вимірюваного Показання без подачі чистого, так званого, "нульового газу". компоненту в ПГС, мг/м3 газоаналізатора, мг/м3 Але слід відзначити, що в цьому випадку NО NО2 О3 NO NО2 О3 враховується не тільки величина темпового 1 0,005 0,005 0,000 0,004 0,003 0,000 струму фотоприймача, а також вплив 2 0,107 0,152 0,037 0,106 0,150 0,036 хемілюмінесцентного випромінювання в результаті 3 0,221 0,317 0,075 0,222 0,320 0,074 хемілюмінесцентних реакцій між їх збуджувачами, 4 0,465 0,642 0,150 0,467 0,638 0,148 які знаходяться в аналізованій суміші. При цьому 5 0,931 1,355 0,300 0,934 1,351 0,298 об'єми камер для генерації озону чи оксиду азоту 6 1,850 2,740 0,600 1,854 2,743 0,600 повинні бути максимально малими (не більше 3 7 3,700 5,540 1,200 3,705 5,547 1,205 1см ) для зменшення похибки вимірювання і зменшення часу циклу аналізу за рахунок виключення впливу інертності газових потоків. Для корегування чутливості в циклі, коли виключені генератори озону чи оксиду азоту на короткий проміжок часу (4с.) включають світлодіод, який розміщений перед фотокатодом фотоелектронного помножувача та працює в інфрачервоному діапазоні випромінювання, і запам'ятовують величину імпульсів випромінювання. Цю величину порівнюють з величиною, каліброваного сигналу чутливості, яку визначено при першій калібровці за допомогою повірочних газових сумішей. В подальшому визначають поправочний коефіцієнт, на який помножують результати аналізу після віднімання величини фонового сигналу. При цьому враховуються коливання чутливості фотоелектронного помножувача, які відбуваються при зміні температури навколишнього середовища та напруги живлення фотоелектронного помножувача, а також зміна згодом характеристик оптичного світлофільтра, запиленість вікна реакційної камери. Перевага пропонованого способу в порівнянні з відомими складається також у тім, що висока точність і стабільність вимірів зберігається протягом тривалого часу роботи газоаналізатора без підстроювання по повірочних газових сумішах. Такі фактори як нестабільність у часі характеристик фотоприймача, зміна з часом характеристик оптичного світлофільтра, запиленість вікна реакційної камери, флуктуації темпового струму майже не впливають на результати вимірів оскільки враховуються при корегуванні нульових показів та чутливості газоаналізатору у запропонованому способі. В таблиці 1 наведені експериментальні дані, які підтверджують позитивні якості запропонованого способу безперервного хемілюмінесцентного аналізу оксиду азоту та озону. Експерименти проведені на макеті газоаналітичного приладу для виміру концентрацій NO, NO2, О3 в атмосферному повітрі при подачі на пневмовхід газоаналізатору повірочних газових Концентрації вимірюваного компоненту в ПГС, мг/м3 NО NО2 О3 0,465 0,642 0,300 З Показання га тривалій безп 1 72 144 216 288 0,465 0,461 0,470 0,468 0,46 0,642 0,640 0,638 0,645 0,63 0,300 0,302 0,305 0,298 0,29