Способ определения состава газа

.Е.Жур лев о СССР 1973.СССР 1976. етельс И 27/4 ельств И 27/4 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОСТАВЛ ГА(57) Изобретение относится к области аналитического приборостроения и может быть использовано в газовом анализе неорганических веществ, например, при определении кислорода, водорода, галоидов. Целью изобретения является повышение точности измерения. Для измерения концентрации определяемого компонента анализируемый газ с постоянным расходом направляют в рабочую камеру 2 твердоэлектролитной ячейки. Из камеры 2 поток газа поступает в генератор 8 и далее в сравнительную камеру 62 2 ячеики. Концентрацию определяемогокомпонента в газе, поступающим в сравнительную камеру измеряют с помощью устройства 9. Для этого на электродах 3 и 4 ячейки устанавливают заданное значение напряжения и измеряют количество добавляемого определяемого компонента, необходимое для установления заданного значения напряжения. Концентрацию определяемого компонента расчитывают по формуле С = Ч, /(Ч, + 0) Е" 03 где С - концентрация определяемого компонента в анализируемом газе; Ч, - количество добавляемого определяеЖ мого компонента; Я - расход анализируемого газа; Р - количество электричества, необходимое для переноса 1 моля определяемого, компонента; К - годовая постоянная; Т - температура твердоэлектролитной ячейки; 11 - напряжение, поддерживаемое на электродах твердоэлектролитной ячейки ; Это позволяет проводить измерение проще, так как не требует газа в , но" сителя для сравнительной среды. 1 ил. ФфаадИзобретение относится к аналити- ческому контролю, в частности к аналитическому приборостроению наибслее эффективно может быть использовано в газоном анализе неорганических веществ, например, при определении кислорода, водорода, галаидав и др.Цель изобретения ю повышение точности измерения,На чертеже показана схема устройства для реализации способа.Устройство содержит дроссель 1, рабочую камеру 2 твердаэлектролитной ячейки, электроды 3 и 4 тверцаэлектролитной ячейки, мембрану 5 из твердого электролита, сравнительную камеру 6 ячейки, измеритель 7 напряжения генератор 8 определяемого компонента, устройство 9 для регулирования количества определяемого компонента и его измерения. Дроссель 1 предназначен для установления и поддержания постояннога расхода анализируемого газа. Он соединен газопроводящей трубкой с рабочей камерой 2 твердоэлектролитной ячейки, Рабочая камера соединена с. генератором определяемого компонента 8, который в свою очередь, соединен са сравниЗО тельной камерой б ячейки. Генератор 8 соединен с устройством 9, предназначенным для регулирования задаваемого количества определяемого компонента и его измерения. На твердоэлектралитную мембрану 5 нанесены с обеих сторон электрапроводящие пористые электроды 3 и 4 к которым подсоединен измеритель напряжения 7.Для измерения концентрации определяемого компонента анализируемый газ с постоянным известным расходом направляют в рабочую камеру 2 твердоэлектролитнай ячейки, из которой поток газа поступает в генератор 8 и далее в сравнительную камеру б ячейки, Концентрацию определяемого компонента в газе, поступающем в сравнительную камеру ячейки, изменяют с помощью устройства 9 таким образом, чтобы на электродах ячейки установилось постоянное наперед заданное напряжение Б и измеряют количество определяемого компонента, необходимое для установления напряжения Б.Если в качестве генератора использовать, например, электролизер, та задание концентрации асушествляетсяизменением ток, протекающего череззлектрализер, П( току же судят и аколичестве опаеделяемого компонента определяемого компонента, задаваемого генератором, и другими параметрами содержит следующие обозначения:С - концентрация определяемого компонента в анализируемом газеконцентрация определяемого компонента в газе поступающем в сравнительную камеру; расход анализируемого газа на входе в рабочую камеру ячейки; количество определяемого компонента, задаваемое генераторам в единицу времени,На электродах твердаэлектралитнай ячейки установится заданное напряжение 1), если в соответствии с формулой Перста аудет выполняться соатношенин Н1 ппР С , (1) 1 е К - универсальная газовая пастаянная; температура твердаэлектралитнай ячейке; количества электричестванеобходимое цля переносамаля определяемого компачекэ Учитывая, чта концентрация С зависит как ат количества компонента, присутствующего в анализируемом газе, так и задаваемого генерагарам, а также ат суммарно. а расхода газа, концентрацию С , можно выразить как 11тгч(4) Подставляя значение С из уравнеl /иия ( ) в формулу (1) и решая полупоступающего в газ,Формула, связывающая концентрацию определяемого компонента в анализируемом газе с добавляемым количеством(6) П р и м е р. Реализация способадля определения водорода с помощью15твердоэлектролитной ячейки,Анализируемый газ (смесь азота сводородом) с постоянным известнымрасходом,в пределах от 50 до100 см /мин устанавливаемым дроссе 3Э20лем 1, направляется в сравнительнуюкамеру твердоэлектролитной ячейки.2 и одновременно в анализируемыйгаз добавляют определенный компонент.С помощью электролизера, изменениемтока через него, задают такую концентрацию водорода, чтобы напряжение на электродах ячейки было постоянным и равным 20 мВ,Выбор напряжения на ячейке опре 30деляется в данпом случае следующимиобстоятельствами. Примерно до 20 мВпогрешность, вызванная натеканиемводорода вследствие проницаемоститвердоэлектролитной таблетки, пренебрежимо мала. Таким образом, понятно, 35что выбранное нами Б = 20 мВ в данном случае является верхним пределомдопустимых значений напряжений. Меньше, чем 20 мВ, значения напряжениятакже могут быть взяты, но при этом 40будет возрастать погрешность измерения, вызванная неточностью измерениянапряжения, Установление показанийячейки, равных 20 мВ, фиксируют подиаграмме самопишущего потенциометра,45подключаемого к электродам ячейкичерез высокоомный милливольтметр. Определение водорода осуществляют в- 5диапазоне концентраций от 1,10 7,до 17. Учитывая, что измеряют микроконцентрации водорода, для расчетовиспользуют формулу (6), в которойколичество задаваемого электролизером в единицу времени водорода Ч1определяют по току электролиза в соответствии с формулойВ 3 12608 ченное уравнение относительно С, по- лучим= 0,00244 см/сЧ 1 О К = 1 з/ )вычисления измеряемои концентрацииможно пользоваться формулой (8),Значения параметров, входящих в формулу(6): Я = 1 см /с; и = 4; Б = 0,02 В ; й = 8,31 -- ;Дж Т = 1007 К. С = О 0024 = 0,00161 об.д0,3617 Р 4965000 02 - 1 8,31.1007 Данный способ реализуется проще, чем известные, так как не требует газа - носителя для сравнительной среды. Ф о р м у л а изобретения Способ определения состава газа с помощью устройства, содержащего твердоэлектролитнуЬ ячейку, состоящую из рабочей и сравнительной камеры, и измеритель напряжения, включающий подачу анализируемого газа с постоянной известной скоростью потока в рабочую камеру твердоэлектролитной ячейки и измерение содержания оп" ределяемого компонента, о т л и чаю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерения, анализиру" емый гаэ направляют в сравнительную 4- соответственно грамм -эквивалент и моль1водорода;1 - ток, протекающий черезэлектролизер;Ч - объем моля водорода.оРасчет концентраций водорода, определенных по заданному способу.Вначале в соответствии с формулой (7) определяют объем водорода, дозируемого в 1 с при установившемся зна-чении напряже.ния на ячейке (О = 0,02 В). Другие значения величин, входящих в формулу (7): Э = 1 г;3 З А с Ч = 22,4; 10 см ; Е = 96500С - концентрация определяемого компонента в анализируемом 7иГОРТФИ+Я)1; -Ч Составитель А,Боровик Редактор И.Сегляник Техред Л,Олейник Корректор А,ТяскоЩ Е5222/43 Тираж 778 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж"35, Раушская наб., д. 4/5 Заказ Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4 5 1260817 камеру твердоэлектролитной ячейки где и одновременно с этим в анализируемый гаэ добавляют определяемый компонент до установления на электродах твердоэлектролитной ячейки заданной величины напряжения, причем поддерживаютее постоянной, измеряют количестводобавляемого определяемого компонен" та и рассчитывают исходную концентрацию определяемого компонента в 10 анализируемом газе по формуле газе;Ч - количество добавляемого компонента;Ч - расход анализируемого газа;пР - количество электричества,необходимое для переноса 1моля определяемого ком.юнента;К - газовая постоянная:Т - температура твердоэлектролитной ячейки;П - напряжение, поддерживаемоена электродах твердоэлектролитной ячейки,