Способ измерения парциального давления кислорода

ОСУДАРСТВЕННЫИ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ(56) Чуфалов Г. И Мень А. И.,Балакирев В. ф Журавлева М. Г.,Щепеткин А. А. Термодинамика процессов восстановления окислов металлов. - М., Металлургия, 19 О.ЯЫогоч Ь. М., Яого 1 сдп Т. О.,БЛс.г.п М, 1., Я 1 сосап Е. Ч.,ЕНцвдоп Мег 1 ос Гог Регегшдпаг 1.опоГ гЬе Е 1 есгоп АНждсу апс НеваоГ Рогшасдоп оЙ Ие 8 агдче Ьопз.1 пг. 1. Мавв-вресгош 1 оп Раув,1981, ч. 39, р. 311-325.Рдасепге Ч 3. Магопве 1 с, Маввврессгошеггдс оегегшдпагоп оЕвос 1 ыш рагг 1.а 1 ргеввцгев очег гдевувгеш НаО 2 ЯдО Я 11.1 сагу ХЧ 11,1973, У 4, р, 269-279.(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРЦИАЛЬНОГОДАВЛЕНИЯ КИСЛОРОДА(57) Изобретение может быть использовано при определении парциальныхдавлений кислорода в высокотемпературных процессах, в частности МГДгенераторах, химии плазмы, при плавлении металлов. Способ измерения парциального давления кислорода состоитв следующем. В исследуемую системувводят добавку веществ, дающих внасыщенном паре системы отрицательныекислородсодержащие ионы, нагреваютисследуемую систему в эффузионнойкамере, измеряют ионы на масс"спек"трометре и рассчитывают парциальноедавление кислорода по ионно-молекулярному равновесию. Вещества, дающиеотрицательные кислородсодержащие ионы: ИаЯО КгЯО(ЯО, ЯОэ, ЯО),К,Сг 01 а,СгО, (СгО- СгО-),ИаРО(РО:, РО ). Способ высокочувствителен (до 10атм) и не требуетопределения константы чувствительности аппаратуры. 2 табл.Изобретение относится к измерениюпарциального давления газов н смесях,конкретно к измерению парциальногодавления кислорода н насьпенных парах 5сложного состава, и может быть использовано при определении парциальных давлений кислорода в высокотемпературных процессах, в частностиМГД-генераторах, химии плазмы, при 10плавлении металлов, а также в аналитических целях,Целью изобретения является повышение чувствительности.Способ заключается н том, что н 15исследуемую систему вводят добавкувеществ, дающих н насыщенном паресистемы отрицательные кислородсодержащие ионы, нагревают исследуемуюсистему в эффуэионной камере, измеряют ионы на масс-спектрометре ипроводят расчет парциального давления кислорода по ионно-молекулярномуравновесию,Вещества, дающие отрицательные 25кислородсодержащие ионы: НаБО;К БО(БО БО БО) КСт 04На СгО(СтО;, СтО ), НаРО(РО;, РО;)П р и м е р. В систему НаО Б 10,(50 мол,7 На 0), не дающую н насы-. 30щенном паре отрицательных кислородсодержащих ионов, вводят добавку хромата калия. Проводят два опыта сразным количеством добавки: н первом эксперименте на 150 мг На,О Б 10,35взято 10 мг К СгО, что составляет2,05 мол,Ж, но втором случае на130 мг НаО БО - 1,5 мг К Сг 04,что составляет О, 36 мол.7., Веществатщательно перетирают н агатовойступке, смесь помещают н эффуэионную камеру, нагревают до 1200-1344 КВ насыщенном паре появляются ионы,СгОСтО которые регистрируют массспектрометром. Через отношение эа"45регистрирон анных ионных токов рассчитывают отношения давления ионовР(СгО) 1(СгО ) М(СгО)3Р (СгО ) 1 (Сг 04 ) М(СгО )50гпе Р - парциапьное давление ионов;1 - измеряемый ионный ток;М - молекулярный вес ионов.По ионин-молекулярному равновесию55Сгк + 1/2 О = Сгпрассчитываю парциальное даял. ниекпс.ор.а Р Ст 0 4 1Р (СГО) Кр1(СГО+) М СгОд) 1аю 41(СгО,) М(СгО,) КрКонстанта равновесия (К ) рассчир тынается из термодинамических данных участников равновесия по известным формулам или измеряется н опытах с известным парциальным давлением кислорода.Верхний предел количества добавки определяется ее влиянием на активности компонентов системы и составляет 4 мол,7. Нижний предел определяется чувствительностью аппаратуры и составляет около 0,1 мол.7.Парциальное давление кислорода в системе На 0 . БО (50 мол.Ж На О) представлено в табл. 1.В табл. 2 приведены примеры ве ществ, которые могут быть использованы в качестве добавки для определения парциального давления кислорода, В последней колонке рассчитано минимальное парциальное давление кислорода Р, котброе может быть из" мерено предлагаемым способом.Максимальное парциальное давление, которое может быть определено предлагаемым способом, определяется кнудсеновским пределом испарения и равно 10 атм. Таким образом, предлагаемый способ измерения парциально" го давления кислорода по сравнению с известным позволяет значительно увеличить чувствительность измеряемых парциальных давлений кислорода (до 10 датм), а также исключить вклад давления остаточных газов в измеряемые величины и не требует определения константы чувствительности аппаратуры.Формула изобретенияСпособ измерения парциальногодавления кислорода в насыщенных парах сложного состава эффуэионным методом, включающим нагренание исследуемой системы в эффуэионной камере, масс-спектрометрическое измерение ионных токов компонентов пара с последующим расчетом парциального давления кислорода, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения чувствительнос.ти, в исследуемую снс1387072 Таблица Темпе- Р(О )хратура, 1 п - - т-1 пР(О) х 0 а, ат1(СгО)КоличествоК СгОмол.7 1200 8,54 0,73 2,05 6,73 7,96 1255 1344 7,51 0,63 0,36 1200 8,01 5,7 61 1344 7,55 Таблица 2 формула для парциального давления кис- лорода Ионы в насыщенномпаре Температур ный Вещество Рмннатм интервал,К Р(БО,)Р(О ) -Р(БО ) К 4 10 БО 1200-1400 МеБО,1 Р(Б 04) 1 11 Р(Р )- а р(БО ) КСгО СгО 1200-1500 Ме СгО10 П р и м е ч а н и е. Ме - Ма, К, РЬ, Св. тему вводят добавку веществ, дающихпри нагревании н насыщенном паре системы отрицательные кислородсодержащие ионы, измеряют их и проводят расчетпарциального давления кислорода поионно-молекулярному равновесию. 18,73 16,57 14,22 18,88 16,67 14,30