Навігація
Головна
Характеристика шкірного аналізатораСмаковий аналізаторСтруктура, функції та вікові особливості аналізаторівСтруктура, функції та вікові особливості аналізаторів 475Провідні шляхи і корковий кінець шкірного аналізатораВестибулярний аналізаторТактильний аналізаторРуховий аналізаторХроматографія. Види аналізаторівСенсорні аналізатори
 
Головна arrow БЖД arrow Нагляд та контроль у сфері безпеки
< Попередня   ЗМІСТ   Наступна >

Полум'яно-іонізаційні аналізатори

Вимірювання іонізації полум'я можна використовувати для прямого виявлення углеродсодержащих органічних сполук. Цей метод дозволяє вимірювати концентрації від декількох пропромілле до декількох відсотків. Тому детектори іонізації полум'я набули широкого поширення в газовій хроматографії. Зростаючий інтерес до вимірювань забруднень навколишнього середовища і контролю повітря у виробничих приміщеннях привів до розробки полум'яно-іонізаційних приладів для виявлення вуглеводнів в атмосфері. Для контролю чистоти повітря в області концентрацій <1 ррт вимірюють поглинання випромінювання полум'ям, у той час як при вимірюванні високих концентрацій, особливо при аналізі незгорілих вуглеводнів у вихлопних газах автомобілів, вимірюють інтенсивність випромінювання полум'я. Наступною областю застосування полум'яно-іонізаційних детекторів як датчиків сумарного вмісту вуглеводнів є виявлення небезпечних концентрацій парів розчинників на установках або в приміщеннях, виявлення витоків і контроль на складах пального та в трубопроводах. У зазначених випадках застосування полум'яно-іонізаційних аналізаторів переважно в порівнянні з приладами, заснованими на вимірюванні теплоти реакції, так як необхідність точних вимірювань низьких концентрацій виправдовує більш високу вартість приладів.

Полум'яно-іонізаційний метод заснований на вимірюванні іонного струму полум'я при спалюванні вуглеводнів з повітрям в електричному полі. Полум'я чистого водню має низьку електропровідність. Введення в полум'я углеводородсодержащсго газу сильно її збільшує. Потік іонів при цьому змінюється приблизно пропорційно числу атомів вуглецю в молекулах, що потрапляють в полум'я в одиницю часу. У пальник надходять водень, повітря і аналізований газ і спалахує полум'я. Над полум'ям встановлений ізольований вихідний електрод (колектор) для відводу іонного струму, а між пальником і електродом докладено напруга, як правило> 100 В, величина іонного струму від 10 14 до 10 серпня А. Іонний струм посилюється високоомним підсилювачем постійного струму і сигнал надходить на показує прилад. При необхідності безперервного контролю показує прилад повинен мати гарну швидкодію. Найкраща пропорційність показань приладу від вимірюваній концентрації вуглеводнів досягається при контролі вмісту метану, тому часто прилади калібруються по метану. У приладах, використовуваних для контролю вихлопних газів автомобілів, прийнято в якості калібрувального компонента використовувати гексан. Показання полум'яно-іонізаційного датчика не завжди пропорційні числу атомів вуглецю в молекулі вуглеводнів, відхилення можуть бути значними [1] (табл. 6.4). Явище іонної провідності полум'я відомо вже дуже давно, проте до теперішнього часу немає єдиної думки про теоретичному механізмі "хімічної іонізації". Очевидно, атоми вуглецю і іони СО більше впливають на величину іонного струму, ніж атоми вуглецю, пов'язані з киснем або атомами галогенів. Різну величину іонного струму дають також насичені і ненасичені сполуки, незважаючи на однакове число атомів вуглецю в молекулі. При аналізі суміші різних компонентів можливий значний розкид свідчень, проте є ряд методів його зниження.

data-override-format="true" data-page-url = "http://stud.com.ua">

Полум'яно-іонізаційний датчик змісту вуглеводнів у повітрі складається з трьох основних вузлів: система подачі аналізованого і горючого газу, пальник і електронна частина. Водень, використовуваний в якості пального газу, зазвичай подають в пальник з балона через понижуючий редуктор і регулятор витрати.

Іноді водень отримують електролізом води. Для спалювання горючого газу використовують чистий атмосферне або стиснене повітря. Якщо в ньому містяться сліди вуглеводнів і потрібна висока точність визначення, то необхідно проводити додаткове очищення повітря. Найпростішим пристроєм очищення повітря є піч допалювання. Аналізований газ змішують з пальним газом, а іноді використовують безпосередньо в якості пального газу. Для стабілізації тиску, значно впливає на положення нульової точки аналізатора і його чутливість, подачу газу регулюють і подають його через капіляри або мікродросселі.

Запізнення детектора складається з часу транспортування аналізованого газу і запізнювання електричної частини приладу. Для зниження транспортного запізнювання аналізований газ подають у детектор по байпасній лінії, включеної паралельно основному потоку газу. Для підтримки температури вище точки роси для вологи і висококонцентрованих вуглеводнів і виключення впливу температури на елементи системи часто всю газову частину детектора термостатируют.

Таблиця 6.4

Залежність показань полум'яно-іонізаційного детектора від числа атомів вуглецю в молекулі

Речовина

Кількість атомів вуглецю в молекулі

data-override-format="true" data-page-url = "http://stud.com.ua">

Збільшення показань (щодо гептана)

Відхилення від пропорційності

Речовина

Кількість атомів вуглецю в молекулі

Метан

1

1,0

0

н-бутанол

4

Етан

2

2,0

0

изо-Бутанол

4

Пропан

3

3,0

0

Гексанол

6

Бутан

4

3,8

-5,0

Октанол

8

Пентан

5

5

0

Йодоформ

1

Гексан

6

6,1

+ 1,7

Хлороформ

1

Гептан

7

7

0

Чотирихлористий вуглець

1

Октан

8

7,8

-2,5

-

0

Нонан

9

8,8

-2,2

Сірковуглець

1

Ацетилен

2

2,6

+30,0

Трихлоретилен

2

Етилен

2

1,9

-5,0

Чотирихлористий етилен

2

Пропілен

3

2,9

-3,3

0

1-Бутилен

4

3,8

-5,0

Вінілхлорид

2

2-Бутилен

4

3,7

-7,5

Оцтова кислота

0

1,3-Бутадієн

4

3,8

-5,0

-

0

Бензол

6

5,8

-3,3

Ацетон

3

Толуол

7

7,0

0

Метил ацетат

3

П-ксилол

8

7,4

-7,5

Пропіонова

кислота

3

О-ксилол

8

7,7

-5,0

-

0

М-ксилол

8

7,7

-3,8

Етилацетат

4

Етилбензол

8

7,6

-5,0

Масляна кислота

4

Метанол

1

0,77

-23,0

-

0

Етанол

2

168

-10.0

Діетиловий ефір

4

N-нропанол

3

2,6

-13,3

0

Ізопропанол

3

2,2

-26,7

-

0

Розроблено два виду конструкції полум'яно-іонізаційних датчиків. У датчиках одного виду аналізований газ подасться в детектор під тиском за допомогою насоса. У датчиках іншого виду насос встановлений після детектора і газова система знаходиться під розрідженням. Датчики, що працюють під розрідженням, більш чутливі, ніж датчики під тиском. Це пояснюється тим, що у вакуумі ступінь рекомбінації іонів і електронів в полум'ї менше. Безпосередньо на детектор температура не впливає.

Однак при аналізі ряду видів вуглеводнів на похибка показань впливає температура полум'я. При зниженні температури полум'я розкид показань для ряду вуглеводнів дещо знижується. Для охолодження полум`я в пальник подають інертні гази (гелій, СО2). Більш холодну полум'я покращує чутливість вимірювань. Полум'яно-іонізаційний детектор нечутливий до неорганічних речовин, до з'єднань сірки, СО, СО2, Н2, О2 і до благородних (інертним) газам до високих концентрацій, що призводять до охолодження полум'я. Не впливає також вода, що дозволяє аналізувати навіть водні розчини органічних речовин (але не суспензій).

Електронна частина детектора складається з високочутливого підсилювача постійного струму і блоку живлення детектора. Іноді електронна частина міститься у термостатований корпус.

Хоча принцип пристрою полум'яно-іонізаційного аналізатора простий, при його створенні виникає ряд конструктивних і технологічних труднощів. Особливо це важливо при вимірюванні микроконцентраций і у випадках, коли необхідний підігрів газопровідної ліній і детекторів. Так, при аналізі органічних аерозолів (дизельного палива та інших речовин з високою температурою кипіння) лінію подачі аналізованого газу аж до пальника необхідно підігрівати до 100-200 ° С, щоб уникнути конденсації парів. Це висуває підвищені вимоги до додаткового устаткування (насос, фільтрам, регуляторам, капілярах та ін.), Яке теж повинно нагріватися. Для забезпечення безпеки полум'яно-іонізаційний аналізатор містить сигналізатор полум'я (терморезистор або термоелемент), встановлений в камері згоряння і прекращающий при випадковому загасанні полум'я подачу водню. Причиною загасання полум'я може бути занадто висока концентрація вуглеводнів в аналізованому газі.

В якості додаткової міри безпеки при обриві підвідної газ лінії і виході з ладу сигналізатора полум'я застосовують примусову продувку повітрям корпусу аналізатора. Запалювання полум'я при включенні приладу відбувається за допомогою електрики. Продукти згоряння після приладу викидаються в атмосферу.

Так як область вимірювання загального змісту вуглеводнів порівняно молода, слід очікувати появи нових приладів, можливо також у вибухобезпечному виконанні, що при використанні водневого полум'я, очевидно, нелегко здійснити. При пошуку витоків природного газу вдається знизити число помилкових вимірювань, пов'язаних з наявністю слідів бензину і масла, з 90 до 10%, якщо аналізований газ пропускати через спеціальний каталізатор, допалюють все вуглеводні, за винятком метану, до діоксиду вуглецю. Є пламенноіонізаціонние детектори, виконані у вигляді простих газових хроматографів. Такий прилад не тільки визначає концентрацію вуглеводнів, але додатково відокремлює один або кілька компонентів (наприклад, СН4, СО, С3Н4, СаН2) із зазначенням їх концентрації та спеціально пристосований для контролю повітря.

 
Якщо Ви помітили помилку в тексті позначте слово та натисніть Shift + Enter
< Попередня   ЗМІСТ   Наступна >

Cхожі теми

Характеристика шкірного аналізатора
Смаковий аналізатор
Структура, функції та вікові особливості аналізаторів
Структура, функції та вікові особливості аналізаторів 475
Провідні шляхи і корковий кінець шкірного аналізатора
Вестибулярний аналізатор
Тактильний аналізатор
Руховий аналізатор
Хроматографія. Види аналізаторів
Сенсорні аналізатори
 
Дисципліни
Аудит та Бухоблік
Банківська справа
БЖД
Географія
Документознавство
Екологія
Економіка
Етика та Естетика
Журналістика
Інвестування
Інформатика
Історія
Культурологія
Література
Логіка
Логістика
Маркетинг
Медицина
Менеджмент
Педагогіка
Політологія
Політекономія
Право
Психологія
Релігієзнавство
Риторика
Соціологія
Статистика
Страхова справа
Товарознавство
Туризм
Філософія
Фінанси
Пошук