Н.С. Зефиров - Химическая энциклопедия, том 1 (1110090), страница 285
Текст из файла (страница 285)
Недостатки этих Г.— низкая избирательность н длительность установления показаний при измерения малык концентраций Кондухтометрич. Г. широко примевцот для определения О„СО, БО, Изб, )ч(Н Действие потенциометрических Г, основано иа зависимости потенциала Е индикаторного электрода от активности а злектрохимически акгнвных ионов, образовавшихся прн растворенвн определяемого компонента: йт Ео+ лр где Ео-стадшартиый ЭлЕктРолный потенциал, Н вЂ” универ сальная газовая постовннав, Т-абц т-ра, Р-число Фарадея, н — число электронов, участвующих в электрохим.
р-цни. Измеряемое значение Е пропорционально концентрации контролируемого компонента, растворенного в электполите. Этн Г. применяют для определения СО, НЗ,НР,НН,ВО ндр. Большое распространение подучили потенциометрич. Г. с твердым электролитом дпя измерения содержания Оз. Керамич. пластина на основе СаО н ьгОз при высокой т-ре начинает проводить ионы кислорода, т.е. ведет себя как электролит. На пов-сть такой пластины с обеих сторон наносят тонкие слои пористой платины (платиновые электроды).
С одной стороны пластины подают анализируемую газовую смесь, с другой-сравнительвмй газ. Разность потенциалов между электродами-мера содержания О . Термостат поддерзкивает т-ру электрохим. ячейки в нужном диапазоне. С помощью таких Г. определяют О, в широком диапазоне концентраций (10 а-100;уе по объему). Присутствие углеводородов в анализируемой смеси приводит к искахсению результатов из-за нх окисления при высокой т ре.
892 ) Гаа рнс. !3 Радносзотопный аанпзап гвзоапслнзатор ! -наннэса «амера; 2-нстачннк н пнмпнн; У- электроды, 4-нсточннк пап!плесна; 3-усплптель; 6-аторнчный прибор Действие амнерометрическнх Г. основано на зависимости между электрич. током и кол-вом определяемого компонента, прореагнровавшим на индикаторном электроде. Если контролируемый компонент полностью вступает в электрохим. р-цию, то выполняется закон Фарадея: 1 иРДС„ где 1-ток, Ц-расход газа, С-концентрация определаемого компонента, Р†чис Фарадея, и-число электронов, участвующих в р-ции. Электрохим, превращение данного компонента газовой смеси со !ООУ;ным выходом по току (т.е. отсутствие побочных электродных Рций) обеспечивается выбором индикаторного электрода и его потенциала.
Необходимое по,стоянное значение разности потенциалов поддерзкивается благодаря тому, что сравнит. и индикаторный эдектроды выполюпот из двух разных специально подобранных металлож напр из Ан и Узх Ап и РЬ, РН и Сб (ячейки гальванич. типа). Разность потенциалов можно стабилизировать и посредством электронной системы с использованием третьего вспомогат. электрода (ячейки потеициостатич. тнпау Рпе. з2.
Аыпсромсграч. ппааналнзвтор: у-электр кпм. лчейкн; 2-аспомог т. электрод,з-нзмерат. электрод; 4-помнпдосзат; у-электрод орване а; 6-усплнтсль; 7-аторпчнмй дрвбор; й-побулптель раскал» газа; Р-камера с запасным алек ролнтоьь Амперометрич. Г. применяют для определения газов, обладающих окислит.-восстановит, св-вами, напр. БО„ )т(Оз, Нзй, Оу, С1, О,. В Г.
для измерения содержания ЯО в воздухе (рйс. 16) анализируемый газ поступает на измерят. электрод 3 электрохнм. ячейки и по газовому каналу-в камеру с запасным электролитом 9, в к-рый помещен электрод сравнения 5. Вспомогат. электрод 2 расположен в отдельной камере, к.рая, как н камера 9, соединена с камерой измерит.
электрода зчектролитич, каналом. Достоинства амперометрич. Г;высокая чувствительность и избирательность. Кроме рассмотренной выше конструкции электрохнм. ячейки барботажного типа (с непосредств. продуванием смеси через электролит) широкое применение находят ячейки с т.
иаз. газодиффузнонными электродамл, где газ отделен от электролита пористой газопроницаемой полимерной мембраной. Со стороны, контактирующей с электролитом, на мембрану наносят мелкодисперсный электродный материал (Ру, Рд, Ап). Такие системы отличаются более высокой чувствительностью и стабильностью характеристик. В основе кулон ометрическ их Г. компенсац. типа лежит метод кулонометрич. титрования, к-рый заключается в электрохнм. получении (генерирования) реагента-титранта, способного быстро взаимод. с определяемым компонентам газовой смеси, распюренным в электролите.
Этот Г. включает цепи генерирования и индикации. Электрохим. ячейка содержит соотв. две пары электродов-катод и анод, на к-рых идет электролиз н генерируется титрант, а также индикаторный электрод и электрод сравнения. Ток электролиза автоматически поддерживается постоянным. После того как все контролируемое в-во полностью прореагирует е,электрогеиернроваиным титрантом, окислит.-восстановит. 893 ГАЗОАНАЛИЗАТОРЫ 459 потенциал системы резко изменяется, что обнаруживается по скачку потенциала ицликаторного электрода. Кол-во электричества, прошедшее через ячейку до завершения р-иии, эквивалентно концентрации определяемого компонента.
Ионазациониме гаэоаиализатеры. Их действие основано на зависимости злектрич. проводимости ионизов, газов от их состава. Появление в газе примесей оказывает дополнит. воздействие на процесс образования ионов или на их подвижность и, следовательно, рекомбинацию. Возникающее при этом изменение проводимости пропорционально содержанию примесей Все ионнзац. Г. содержат проточную полизал. камеру (как на рнс. 13), на электроды к-рой налагают определенную разность потенциалоа Эти приборы широко применяют для контроля микропримесей в воздухе, а также в кач-ве детекторов в газовых хроматографах.
Ниже рассмотрены наиб, распространенные типы ионизац. Га используемьге без предварительного хроматографич, разделения пробы. К ради о из ото пиы м Г. (рнс. 13), в к-рых нонизапню газов осуществляют радиоактивным излучением, относятся приборы на основе сечения ионизации, электронно-захватные и аэрозольно-ионизационные, В первых используют разницу в сечениях (вероятности) нонизации компонентов смеси. Ионизацию осуществляют обычно ))-излучением юбг, Н, аэЫь 'стргп. Эти Г. не избирательны, их пРименЯют дла анализа смесей Нэ — Ыз, )ч(з — СОэ, Н,-этилен, Нз-СН, Н -СНзб!С)з, Нэ-ВС!з и т.й.; лиапазон измерения 001 — 100%; время установлении показаний-до 0,1 с. Действие электронно-захватных Г.
основано на способности молекул ряда в-в (О,, Н,О, галогены, галогенсодержащие орг. соедч ароматйч. углеводороды, спирты, карбонильные соед, и др.] захватыиать сноб. электроны, возникающие при ионизация газов, и превращаться при этом в ионы. Последние имеют меньшую подвижность, чем электроны, в результате чего ионизац. ток падает пропорционально концентрации в-ва. Электронно-захватные Г. применяют для контроля примесей (в частности, галогенов п и их концентрации!О ' — !Ос%) в чистых газах и воздухе. ри определении примесей в возлухе на входе в Г, обычно помещают полимерные мембраны, задерживающие О,. В основе действия аэрозольно-ионизационных Г, лежит зависимость нонизац. тока от концентрапии аэрозольных частить образующихся после предварительного избнрат.
перевода определяемого компонента смеси в аэрозоль. Этот перевод осуществляют обычно хим. р-цией с соответствуюшнм реагентом или фотохим. р-цией в газовой фазе, пнролизом исследуемого в-ва, а также сочетанием пиролиза с послед. хнм. р-цией с реагентом.
Напр., при определе. нин ЫНз в кач-ве реагента можно использовать пары соляной к-ты; в результате обтпазуется аэрозоль ЫНсС!. Размер аэрозольных частиц 1Π— 10 * см, Конпентрации анализируемых компонентов 10 ' — 10 э%. Азрозольно-ионизационный Г. используют, в частности, для определения мнкропримесей )ч(Нз аминов, НС1, НР, ХОз, паров НХО„ карбонилов М й Со, фосгена и ряда др. соед. в возлухе пром. помещений. 894 460 ГАЗОВ В пламенно-иониэационных Г.
анализируемые орг. соед ионизуют в водородном пламени. Эффективность нонизации пропорциональна числу атомов С, поступающих ым ми ем мз Рнс. 84. Пламенно-нанизал. газаанализатар; ! -но зап. «амера; 2-горелка; 3-коллектор имй электрол; 4-источник напева енин; 5 -усилитель; 6 †вторичпмй прибор битт а геуе е меняют для контроля примесей ароматич. и непредельных углеводородоух альдегидозь кетонов, спиртов и друугих оарг. соед. в воздухе с пределами обнаружения 1О -1О %. Подбирая излучение с подходящей энергией, можно избирательно определять, напр., ароматич. соединения в присут. алканов и кислородсодержаших орг, соедэ меркаптаны в присут. Н 8. Полуироввдиюеовые газоаиалиэатвры.
Их действие основано на изменении сопротивления полупроводника (плеики или монокристалла) при воздействии анализируемого компонента смеси. В основе работы полупроводниковых о к и с н ы х Г. лежит изменение проводимости чувотвит. слоя (смеси оксидов металлов) при хемосорбции иа его лов-сти молекул химически активных газов (рис. 15). Такие Г.
применяют для определения горючих газов (в частности, Н,, СН, пропана1 а также О„СОэ и др. Селективность анализа достигается варьированием состава чувствит. слоя в пламя в единицу времени, но зависит также от наличия в молекуле в-ва атомов др. элементов. Схема такого прибора представлена на рис. 14. Горелка служит одним из электродов ионизац. камеры. Второй электрод (пколлекторный»)-тонкостенный цилиндр или кольцо. Эти Г. используют для определения орг.
в-в в воздухе и технол. газах. При совместном присутствии ряда орг. компонентов находят либо их сумму, либо конпентрацию компонентов со значительно большей эффективностью ионизации, С помощью пламенно-ионизациоиных Г, контролируют изменения суммарного содержания углеводородов в атмосфере и токсичные примеси в воздухе пром. помещений, чистоту выхлопных газов автомобилей, утечки газов из трубопроводов и подземных коммуникаций. Диапазон измеряемых концентраций 10 ' — !%. Имеется непосредств. взаимосвязь между эффективностью ионизации орг. газов и паров и степенью взрывоопасности их смесей с воздухом.
Это позволяет контролировать довзрывиые концентрации орг. в-в в иром. помещениях, шахтах, туннелях. В поверхностно-ион и зацио нных Г. образуются положит. ионы при адсорбции газов на нагретых лов-стях металлов или их оксидов. Ионизоваться могут компоненты с достаточно низкими потенциалами ионизации, сравнимыми по величине с работой выхода электронов из нагретой лов-сти (эмиттера). Обычно ионизуются не контролируемые компоненты смеси, а продукты их р-ций на катали- тически активной пов-сти.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
