Диссертация (Проточные методы анализа для обеспечения химико-технологического контроля в атомной энергетике), страница 6

Блок-схема приставки приведена на рис.1.12VIVIII34IIIРис. 1. Блок-схема ПИА-приставки к КФКЛинии ввода в анализатор: I – проба/стандартный раствор;II-V – растворыреагентов. 1 – кран-переключатель потоков; 2 – насос-дозатор; 3 – реакционнаяспираль; 4 – фотометр с проточной кюветойПриставка включает переключатель потоков на 4 входа и 2 выхода,трехканальный перистальтический насос с регулируемым расходом до 10мл/мин и проточную кювету, встроенную в кюветное отделение фотометра.Объем проточной кюветы варьируется от 50 мкл до 30 мкл с длинойоптического пути (10 – 30) мм. Коммутация элементов гидравлическойсхемы осуществляется с помощью полиэтиленовых трубок внутреннимдиаметром 1,0 мм. Управление приставкой и обработка результатов29производится от внешнего компьютера или с использованием внутреннегомикропроцессора.

Детектирование аналитического сигнала выполняется нафотоприемнике измерительной схемы фотометра. С учетом возможностей,заложенных в используемом фотометре, в зависимости от конкретнойметодики анализа с его помощью обеспечивается детектирование вспектральном диапазоне 320-700 нм.Вконструкциюсменногофильтр-патрона,устанавливаемоговприставке на линии подачи пробы, входит предколонка со слоемгранулированного фторопласта, удаляющая крупные частицы размеромболее 0,1 мм. Очистка пробы от мелкодисперсных частиц размером до 10мкм производится на фильтре, изготовленном из пористого фторопласта.Внешний вид проточно-инжекционного анализатора, скомпонованногоиз разработанной приставки и фотоколориметра КФК-2, и блок схемаразмещения проточной кюветы приведены на рис. 2, 3.Рис.

2. Проточно-инжекционный анализатор, скомпонованный из ПИА-приставки ифотометра КФК-230выход анализируемогорастворадетекторфотоколориметрасветофильтрРис. 3 Блок-схема модификации фотоколориметра с ПИА-приставкойПроточная фотометрическая кювета закрепляется на внутреннейстороне крышки отсека установки кювет фотоколориметра КФК-2(3).Наличие таймера в схеме управления переключателем потоков даетвозможностьрегулироватьрежимыработыанализатора"измерение - концентрирование" и получать дискретный аналитическийсигнал с необходимым набором статистических данных. Регистрацияаналитическогофотоколориметра,испециальноаналитическогосигнала,сформированногопроизводитсяразработанногосигнала,сизмерительнойпомощьюпрограммногопредставляющегосистемойкомпьютераобеспечения.собойФормуизменениеконцентрационного профиля зоны аналита, инжектированного в потокносителя с реагентом при прохождении через проточную ячейку сфотометрическим детектором, иллюстрирует рис.

431Рис. 4. Форма аналитического сигнала ПИА.В состав прибора входят блоки преобразования аналоговых идискретных сигналов типа 1ndustro - 7017, 1-7050, а также адаптер связи сЭВМ типа CP-1321S в последовательный код в стандарте RS-485. ПИАприставка имеет три режима управления: «Ручной», «Циклический» и«ЭВМ». В каждом режиме управления обеспечивается два режима работыприставки: КОНЦЕНТРИРОВАНИЕ и ИЗМЕРЕНИЕ.ВрежимеКОНЦЕНТРИРОВАНИЕпереключательпотоковустанавливается в положение, при котором анализируемая проба с помощьюперистальтического насоса прокачивается через концентрирующую колонку,смешивается с промывочным раствором, поступает в фотометрическуюкювету и далее - на сброс.В режиме ИЗМЕРЕНИЕ переключатель потоков устанавливается вположение, при котором элюент с помощью перистальтического насосапрокачивается через концентрирующую колонку, элюат смешивается среагентом, через деаэратор поступает в фотометрическую кювету и далее - насброс.В ручном управлении ПИА-приставкой изменение положенияпереключателя потоков, включение и выключение перистальтического32насоса,заданиережимовКОНЦЕНТРИРОВАНИЕиИЗМЕРЕНИЕ,производится оператором с помощью органовуправления, расположенных напередней панели прибора.

При этом блок управления формирует сигналы,которыевоздействуютнаприводыпереключателяпотоковиперистальтического насоса.В циклическом режиме управления ПИА-приставкой изменениеположенияпереключателяперистальтическогопотоков,насосавыполняетсявключениеиавтоматическивыключениечерезблокуправления.

Задание и индикация времени режимов КОНЦЕНТРИРОВАНИЕи ИЗМЕРЕНИЕ обеспечивается с помощью таймера, и отображаются нацифровом индикаторе.При управлении ПИА-приставкой от ЭВМ изменение положенияпереключателя потоков, включение и выключение перистальтическогонасоса, задание времен КОНЦЕНТРИРОВАНИЕ и ИЗМЕРЕНИЕ, а такжеизмерение производительности перистальтического насоса производится спомощью ЭВМ по специально разработанной программе.Во избежание гидравлических нагрузок на коммуникации, деаэратор иконцентрирующую колонку, блок управления ПИА-приставки автоматическиостанавливает перистальтический насос во время изменения положенияпереключателя потоков при всех режимах управления.Представленный на рис.3 анализатор в равной степени обеспечиваетвозможностьавтоматизациифотометрическихметодиканализатеплоносителей 1-ых контуров ЯЭУ и ЖРО.

Различия проявляются только всервисныхсредствахтеплоносителейэтоих–дополнительногосорбционныеоснащения.колонкисВслучаеионитамидляпредварительного концентрирования аналитов, присутствующих в них вмикроконцентрациях, таких как хлорид- и сульфат-ионы. При анализе ЖРО,учитывая их специфику, как объектов анализа, проявляющуюся в наличии в33них нефтепродуктов, поверхностно-активных веществ и взвесей продуктовкоррозии, требуется более сложная пробоподготовка.При анализе проб, содержащих взвешенные частицы различнойстепени дисперсности, для защиты проточной системы приставки отзагрязнений используется двухступенчатая фильтрация.Проблема очистки пробы от коллоидных частиц решается методомдиализа через целлофановые мембраны.

Проточная диализная ячейкалабиринтного типа объемом 10 см3 с противоточной подачей отдающего ипринимающегорастворовустанавливаетсяналинииподачипробынепосредственно после двухступенчатого фильтра. Принципиальная схемапроточной диализной ячейки представлена на рис. 5.Рис. 5. Схема проточной диализной ячейкиЭффективная площадь мембраны в ячейке, составляющая 30 см2,выбрананаоснованиирезультатовпредварительныхисследованийэффективности массообмена между ее отдающей и принимающей камерами.Влияние гидродинамических условий процесса диализа на эффективностьмассопереноса контролируемых примесей через мембраны исследовано вдиапазоне объемной скорости растворов от 0,5 до 10 см 3/мин. Установлено,что при включении проточного диализатора в гидравлическую схемупроточно-инжекционного анализатора, удается обеспечить содержание34ионных форм аналитов в принимающей камере на уровне от 10 до 20 % от ихначальной концентрации в пробе ЖРО.

С целью оперативной проверкиэффективностипереносаконтролируемыхпримесейпериодическипроизводится подача в отдающую камеру диализной ячейки стандартныхрастворов.Приобработкеориентированныхнавсехверсийобъектыметодикатомнойпроточногоэнергетики,дляанализа,проверкиправильности результатов, получаемых с помощью разработанных методик,использовались реперные методы, адекватные анализируемым средам иопределяемым в них аналитам. В случае методик определения хлорид- исульфат-ионов в водных теплоносителях основным реперным методомявляласьионнаяхроматография(ИХ).Основныминструментальнымсредством служил специализированный ионный хроматограф для анализавысокочистых сред на АЭС «Стайер-А», изготовленный фирмой «Аквилон»(г.

Москва). При выполнении сравнительных анализов к серийным ионнымхроматографам дополнительно подключались разработанные в НИТИ им.А.П. Александрова генераторы щелочного элюента и электродиализныеподавители с мембранно-электродными блоками [91, 92]. При разработкеметодики определения микроконцентраций урана в качестве референтногоиспользовался люминесцентный метод [93]. С учетом обсуждавшихся вышев обзоре литературы преимуществ равновесных проточных методов переднеравновесными, таких как возможность добиваться более низких пределовобнаружения и минимизировать объемы расходуемых растворов реагентов и,соответственно, водных сбросов, при разработке методик определения ураназаосновубылвзятциклическийинжекционныйанализ(ЦИА).Соответственно, при разработке методики использовался универсальныйпроточный анализатор «ПИАКОН-С» производства ООО «Росаналит» сфотометрической ячейкой.

Объём проточной кюветы составлял 300 мкл придлине поглощающего слоя 20 мм. Предел абсолютной погрешности35анализатора при измерении коэффициента пропускания равен 1,5%.Указанный анализатор рассчитан, в частности на адаптацию методик ЦИА.Для разработки методик химико-аналитического контроля ЖРО,учитываянепостоянствоихсостава,потребовалисьдополнительныеисследования с целью определения диапазонов содержания в них наиболеетипичныхкомпонентов,содержаниекоторыхтребуетпостоянногоаналитического контроля. Предварительные исследования состава ЖРОвыполнялисиспользованиемстандартныхметодиканализа,рекомендованных для этой цели [94], которые в дальнейшем служилипрототипами разрабатываемых методик в варианте ПИА. ПИА-приставка кКФКвэтомслучаедополнительнокомплектоваласьсменнымидвухступенчатыми фильтрами и проточным диализатором. При отработкеметодикнамодельныхрастворахвеличинурНконтролировалисиспользованием иономера- рН-метра «Экотест-120» с комбинированнымстеклянным электродом.