Способ определения кислорода

(54) СПОСОБ ОПРЕ (57) Использование при разработке г ность изобретения среде определяют стора из вольфрама тый слоем гексабор 1400-1700 К,ДЕЛЕНИЯ КИСЛОРОДА : аналитическая техника азоанализаторов, Сущ: кислород в инертной с помощью терморези, Терморезистор, покрыида лантана, нагревают ки А. Мето-, кислорода 8, с. 39-42. кий А. Мекислорода 9, с. 43-48. 8)ов А., Шарнопольс для определения 3); - М.; Химия, 198 ов АШарнопольс ы для определения з). - М.: Химия, 198 тсяоОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР 5Бюл. М 23 мов, 3. Н; Нормурадов и Х. М Изобретение относится к аналитическойтехнике, а именно к способам селективногоанализа, и может быть использовано при разработке газоанализаторов, предназначенныхдля селективного анализа кислорода в инертной среде.Известен электрохимический способ измерения концентрации кислорода,. заключающийся в пропускании анализируемой смесичерез твердые электролиты, электропроводность которых обусловлена переносом ионов,Электрохимические ячейки е твердыми электролитами используют в двух режимах: потенциометрическом и кулонометрическом, Ипотенциометрическом режиме ЭДС возникает непосредственно в области границ трехфаз электрод - твердый электролит - газоваяфаза. Причем ЭДС не зависит от того, какойэлектропроводящий материал применяют вкачестве электрода (плотный и порошкообраэный), так как для образования потенциаларастворение компонентов газа в электродном слое не является необходимым,Электродвижущую силу твердоэлектролитной ячейки в потенциометрическом ре,5 О ы 1742700 жиме определяют как разность двух элект)родных потенциалов: потенциала рабочего электрода (электрода; реагирующего на определяемый компонент пробы анализируемой газовой смеси) и электрода сравнения. В твердоэлектролитных. ячейках, работающих в кулонометрическом режиме, эти недостатки отсутствуют. Под напряжением ионы кисло- ф рода переносятся черезэлектролит к внешнему 4 электроду, на котором ионы, отдавая электро- ф)ны во внешнюю. цепь, рекомбинируют до молекулярного кислорода, отходящего вокружающую атмосферу. Таким образом, во внешней цепи . электрохимической ячейки возникает электрический ток. Преимущества- С ми этих ячеек является широкий диапазон измерений, малая инерционность, возможность расчета градуировочной характеристи- а ки, простота аппаратурного оформления, Твердые электролиты обладают устойчивостью к механическим воздействиям, работоспособностью в широком интервале температур, имеют большой срок службы.Недостатками этого способа являю необходимость иметь сравнительную газвую смесь и с высокой точностью поддерживать заданную температуру в рабочей зоне, трудность обеспечения хорошей адгезии электронов к твердому электролиту в течение длительного времени работы при высоких температурах.Наиболее близким по техническим свойствам и достигаемому эффекту является способ анализа кислорода в инертной среде, заключающийся в измерении теплопроводности между нагретой нитью и холодной стенкой датчика, Определение состава газовых смесей термокондуктометрическим методом сводится к измерению теплового потока при заданном распределении температуры или к определению температуры в той или иной точке (на поверхности) исследуемого объема при заданном значении теплового потока.Недостатками известною способа являются отсутствие избирательности, опоеделение концентрации кислорода ограничивается кислородоводородной и гелиевокислородной смесями, способ непригоден для определения концентрации молекулярного кислорода в присутствии азота. на показания прибора влияют температура и давление как окружающей среды, так и анализируемой газовойсмеси, а также влажность анализируемой газовой смеси.Целью изобретения является обеспечение селективного определения кислорода в широком диапазоне концентраций,Согласно способу определения кислорода в инертной среде, заключающемуся в пропускании анализируемой среды над поверхностью нагретого терморезистивного чувствительного элемента и измерении с помощью мостовой схемы его сопротивления, но изменению величины которого судят о концентрации кислорода, в качестве терморезистора используют терморезистор из вольфрама, покрытый слоем гексаборида лантана, который нагревают до 1400-1700 КПри 1400-1700 К имеет место большее испарение молекул гексаборида лантана в присутствии молекул кислорода, при этом за счет сублимации гексаборида лантана его температура уменьшается, Уменьшение температуры гексаборида лантана приводит к изменению температуры терморезистора, выполненного в виде нагретой нити, в результате изменяется его сопротивление. Если такой терморезистор установлен в электрический измерительный мост, то, в конечном итоге испарение гексаборида лантана преобразуется в электрический сигнал, Поскольку при прочих равных условиях количество сублимирующего гексаборида лантана пропорционально парциальному5 10 1.5 20 давлению кислорода над его поверхностью, то электрический сигнал пропорционален концентрации кислорода, Таким образом, предлагаемый способ позволяет определять концентрацию кислорода в инертной среде в широком диапазоне концентраций.Как показали результаты исследований, ранее не использовали терморезистор, покрытый слоем гексаборида лантана, и не нагревали его до 1400-1700 К, Способ реализован и проведен на макете датчика,. представлякуцего собой измерительный мост, одним из плеч которого является вольфрамовая нить, покрытая гексаборидом лантана, Сопротивление вольфрамовой нити змеряют при комнатной температуре, а температуру 1400-1700 К устанавливают с помощью тока моста, Значение температуры рассчитывают по формуле, описывающей зависимость сопротивления металлов от температуры вот) = в(т.)р+а Гг-т.) +Р (т-т.,25 где ВЩ - сопротивление при температуре Т,, измеряемое методом амперметр-вольтметр, К(Т)=И;Я(то) - сопротивление при температуреТ, (То - температура при 0 С);30 а- температурный коэффициент сопротивления;Р - степенной температурный коэффициент сопротивления:Начальное сопротивление вольфрамо вой нити при комнатной температуре составляет 20 Ом (используют чувствительный элемент детектора теплопроводности),Проводят анализ смеси азот-кислород вконцентрации 0,1-10 об.%, Предел обнару женил кислорода составляет величину 10 2об,%, Сигнал пропорционален в диапазоне концентраций кислорода 10 - 7,5 об.%,-2Для проверки селективности способа в смесь кислород - . азот добавляют поток гелия, чувствительность к кислороду в этой смеси практически не изменяется.Результаты экспериментов показали,что способ работоспособен и позволяет селективно измерять кислород в инертнойсреде в широком диапазоне концентраций,При внедрении предлагаемого способав аналитическую практику экономический эффект получают за счет улучшения селективности и расширения диапазона концентраций измерения кислорода в инертной среде,Формула изобретения Способ определения кислорода в инертной среде, заключающийся в пропускании1742700 Составитель А.НасимовТехред М,Моргентал Корректор Т.Вашкович Редактор И,Шулла Заказ 2280 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина; 101 анализируемой среды над поверхностью нагретого термореэистивного чувствительного элемента и измерении с помощью мостовой схемы его сопротивления, по изменению величины которого судят о концентрации кислорода, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения диапазона определения, в качестве терморезистора используют терморезистор из вольфрама, покрытый слоем гексаборида лантана, ко торый нагревают до температуры от 1400до 1700 К,