Хемілюмінесцентний газоаналізатор озону

Хемілюмінесцентний газоаналізатор озону, який містить проточну реакційну камеру з оснащеним каліброваним отвором першим входом для надходження газу, що аналізується, з другим вхо дом, оснащеним каліброваним отвором і з'єднаним з джерелом оксиду азоту, як допоміжного peaктант-газу, та виходом, під'єднаним до всмоктувального насоса, який відрізняється тим, що джерело оксиду азоту виконане як високовольтний електророзрядник, корпус якого оснащено вхідним отвором для надходження навколишнього повітря та вихідним отвором, під'єднаним через ХІМІЧНИЙ перетворювач вищих оксидів азоту в оксид азоту до другого входу реакційної камери, при цьому електроди розрядника виконані з рівновіддалених одна від одної пластин з пористого металу, розташованих усередині корпусу розрядника поперек газового потоку Винахід належить до галузі газоаналітичного приладобудування і може бути використаний для контролю вмісту озону в атмосферному повітрі, а також в технологічних газах Відомий хемілюмінесцентний газоаналізатор озону побудовано на основі газофазної реакції озону з газом-реактантом і містить реакційну проточну камеру, з'єднану одним із своїх входів з балоном, заповненим етиленом, як газомреактантом, (дат пат США №3710107 G01N 31/00, 1973, "Хемілюмінесцентний монітор для атмосфери") Основний недолік відомого газоаналізатора полягає у вибухонебезпечності етилену, що зумовлює додаткові витрата на організацію техніки безпеки під час експлуатації газоаналізатора Прототипом винаходу, що заявляється, є хемілюмінесцентний газоаналізатор озону, який містить реакційну проточну камеру, під'єднану одним із входів до ємкості, заповненої оксидом азоту, як газом-реактантом (див пат США №3528779 G01N 21/22, 1970, "Хемілюмінесцентний метод детектування озону") Недолік прототипу зумовлений необхідністю поповнення ємкості з оксидом азоту в міру його витрачання, що спричиняє значні матеріальні та трудові витрати на проведення експлуатації газоаналізатора, особливо при його неперервній роботі Задачею винаходу є зменшення пов'язаних з експлуатацією газоаналізатора матеріальних і трудових витрат шляхом оснащення зазначеного газоаналізатора джерелом оксиду азоту з практично необмеженим ресурсом роботи Поставлена задача вирішується тим, у що у відомому газоаналізаторі озону, що містить проточну реакційну камеру з оснащеним каліброваним отвором першим входом для надходження газу, що аналізується, другим входом, оснащеним каліброваним отвором і з'єднаним з джерелом оксиду азоту як допоміжного реакгант-газу та виходом, під'єднаним до високовольтного насосу, джерело оксиду азоту виконано як високовольтний електророзрядник, корпус якого споряджено вхідним отвором для надходження навколишнього повітря та вихідним отвором, під'єднаним через ХІМІЧНИЙ перетворювач вищих оксидів азоту в оксид азоту до другого входу реакційної камери, при цьому електроди розрядника виконано з рівновіддалених одна від одної пористих металевих пластин, розташованих усередині корпусу розрядника поперек газового потоку Схема заявленого газоаналізатора зображена на Фіг 1 Газоаналізатор містить реакційну камеру 1 із входами 2 і З Вхід 2 оснащений каліброваним отвором (капіляром) 4 і призначений для надходження в камеру газу, що аналізується Вхід 3 оснащений каліброваним отвором (капіляром) 5 і призначений для надходження в камеру оксиду азоту, як допоміжного газу-ректанта Джерело оксиду азоту ви ю 00 ю 51875 конане у вигляді елеісгророзрядника 6 із входом навколишнього повітря 7 і виходом 8, з'єднаним із входом 9 ХІМІЧНОГО перетворювача 10 вищих оксидів в оксид азоту Вихід 11 перетворювача через капіляр 5 під'єднано до входу 3 камери 1 Вихід 12 реакційної камери під єднано до всмоктувального насосу 13 Газоаналізатор працює так Всмоктувальний насос 13 створює в реакційній камері понижений тиск (розрідження), що спричиняє надходження в електророзрядник 6 навколишнього повітря Під ДІЄЮ електричного розряду азот повітря окислюється до оксидів азоту (переважно вищих) (див В Г Самойлович, В Н Гибалов, К В Козлов "Физическая химия барьерного разряда", М , изд-во МГУ, 1989, стр 121) Потрапляючи далі в ХІМІЧНИЙ перетворювач 10 вищі оксиди азоту відновлюються до оксиду азоту Внаслідок цього в реакційну камеру через вхід З надходить потік суміші повітря переважно з оксидом азоту Одночасно в реакційну камеру через вхід 2 надходить потік газової суміші з озоном, що аналізується В результаті змішування зазначених двох потоків в реакційній камері протікає хімічна реакція між озоном і оксидом азоту Ця реакція супроводжується оптичним випромінюванням, яке через прозоре віконце в реакційній камері реєструється фотоприймачем (на Фіг 1 не зображено) Завдяки тому, що необхідний для роботи газоаналізатора оксид азоту, як газ-реактант, неперервно під дією електричного розряду генерується з навколишнього повітря, ресурс роботи такого джерела оксиду азоту практично необмежений, що і зумовлює зменшення матеріальних і трудових витрат, пов'язаних з технічним обслуговуванням газоаналізатора Окрім оксидів азоту в електророзряднику може утворюватись озон, наявність якого в реактант-газі є небажаною, оскільки в протилежному випадку результати аналізу будуть спотворені Саме відсутність озону в реактант-газі забезпечується пропонованою конструкцією електророзрядника, в якому електроди виконано з рівновіддалених одна від одної пористих металічних пластин, розташованих усередині корпусу розрядника поперек газового потоку Функціональна блок-схема реалізованого газоаналізатора озону згідно заявленого винаходу зображена на Фіг 2 При побудові зазначеного газоаналізатора були використані блоки і вузли серійного хемілюмінесцентного газоанализатора оксидів азоту 645ХЛ04 (ТУ25-7401 0078-91), а саме 1) реакційна камера 1 2) капіляри 4,5 3) термічний перетворювач 8 4) електророзрядник 7 5) всмоктувальний насос 6 6) фільтр-осушувач 10 7) фільтр від пилу 11 8) блок детектора 12 9) блок високовольтний 13 10) блок терморегулятора 14 11) блок електронного перетворювача 15 12) блок низьковольтного живлення 16 Реакційна камера 1 (V « 10см3) була виготовлена із нержавіючої сталі і містила прозоре віконце із скла, два штуцери для входу газу, що аналізується (2) і оксиду азоту як газу-peaктанта (3), а також штуцер 9 для виходу газової суміші Всмоктувальний насос мембранного типу 6 створював у реакційній камері розрідження 0,5 атм Величини газових потоків через капіляри 5,4 становили при цьому ВІДПОВІДНО 10мл/хв і 1200мл/хв ХІМІЧНИЙ перетворювач вищих оксидів азоту в оксид азоту з підігрівною металевою камерою (V « 25см ) був заповнений вуглецевим каталізатором УК-1 Електроди розрядника 7 були виготовлені у вигляді двох шайб (0 = 10мм) з пористої нержавіючої сталі марки ПНС-10 Шайби розташовувались усередині корпусу з фторопласту поперек газового потоку на віддалі одна від одної (1,0 ± 0,05)мм Електроди під'єднувались до джерела змінної нагрузки в 5-1 ОкВ Фільтр-осушувач повітря 10 заповнювався сілікагелем, а фільтр від пилу було виготовлено з пористого скла Блок детектора 12 побудований на основі фотоелектронного помножувача типу ФЭУ 84-3, який за допомогою термоелектричного холодильника, з'єднаного з терморегулятором 14, охолоджувався до температури (3-5)°С Блок живлення 16 забезпечував низьковольтною напругою попередній підсилювач, а також блок електронного перетворювача 15, вихідний сигнал якого реєструвався самописцем 17 типу КСУ-4 Джерелом озоно-повітряної суміші, що аналізувалась, служив зразковий генератор озону 652 ГС01 (ТУ25-0571 0132-85) В таблиці наведені результати вимірювання запропонованим газоаналізатором озону в діапазоні від 0,025 до 1,2мг/м3 Як видно з таблиці, вихідний сигнал газоаналізатора ЛІНІЙНО залежить від концентрації озону, що свідчить про наявність достатнього надлишку NO по відношенню до озону в зазначеному діапазоні концентрацій На даний час технічне рішення, запропоноване даним винаходом, реалізовано в ХЛгазоаналізаторі озону типа 652 ХЛ 04, який пройшов державні випробування і рекомендований до серійного випуску Залежність вихідного сигналу газоаналізатора від концентрацій озону Таблиця Концентрація озону на вході ГА (мг/м3) 1,20 0,75 0,4 0,25 0,12 0,075 0,04 0,025 Вихідний сигнал ГА (від од) 39,5 ±0,5 24,0 ±0,5 13,0 ±0,2 7,8 ±0,1 33 ±0,1 2,1 ±0,1 1,5 ±0,1 1,0 ±0,1 51875 8& 11,5,3 6 10 1 12 13 Фіг1 ІЗ II ) повітуя В 5 2 1 I 7 'з б 9 15 І__ 14 12 — "її 1 6 14 Фіг.2 ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна ( 0 4 4 ) 4 5 6 - 2 0 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71