Значения концентрации (мг/м3) мешающих веществ

В газоанализаторе «Атмосфера-1» определение концентрации сернистого газа и сероводорода (табл. 9) основано на поглощении этих газов раствором йода в серной кислоте с последующим электроокислением образующихся иодид-ионов. На дне камеры измерительного электрода ячейки находятся кристаллы J2 в 3%-ном растворе H2SO4. Анализируемая газовая смесь попадает в камеру измерительного электрода и, если смесь содержит сернистый газ, то SO2 реагирует с йодом до образования йодоводорода:

+ J2 + 2H2O 2HJ + Н2SO4,

В результате этой реакции S+4 отдает 2ё и при этом окисляетсядо S+6:

+4-2e->S+6,

Йод восстанавливается из свободной (окисленной)формы

до йод-ионов:

°+2e->2j.

Чем больше SO2 поступает в электрохимическую ячейку, тем больше образуется вокруг измерительного электрода йодид-ионов, несущих отрицательный заряд, и тем более концентрированным будет раствор серной кислоты.

Серная кислота - сильный электролит. В водном растворе молекула серной кислоты диссоциирует на ионы:

Бром, образовавшийся в результате химической реакции, элек-тровосстанавливается на измерительном электроде, причем электрический ток, возникающий при этом, является мерой концентрации хлора в газе.

На измерительном электроде происходит следующая реакция:

(32) происходит

H2SO4 2H++SO2-4

При выделении озона из газовой смеси используется реакция озона с бромистым натрием с образованием брома, который затем количественно электровосстанавливается на измерительном электроде, причем электрический ток является мерой концентрации озона. В ячейке при этом происходят следующие реакции:

в измерительной камере (в растворе):

О3 + 2Вг  О2 + О2-+Br2

на измерительном электроде (катоде): Вг2 -2е- 2Вг-,

на вспомогательном электроде (аноде):

+O2- СО + 2е-,

Определение концентрации хлора основано на количественном определении свободного брома, имеющегося на катоде (измерительном электроде), который образуется в растворе по реакции:

2Вг + Cl 2C1 + Вг2,

Вг2 +2е- 2Вг-,

На вспомогательном электроде электроокисление углерода по реакции:

С + О2 СО+2e-

Инфракрасный метод. Для определения содержания в атмосферном воздухе оксида углерода используются газоанализаторы ГМК-3 и ГИАМ-1, в основу работы которых положен инфракрасный метод анализа. Принцип метода основан на измерении поглощения энергии излучения анализируемым газом.

Газоанализатор ГМК-3 представляет собой автоматический стационарный прибор, предназначенный для непрерывного измерения микроконцентраций оксида углерода в газовых смесях. Прибор может быть использован для анализа воздуха городов и производственных помещений, а также для выдачи командой информации в системах автоматического контроля, управления и регулирования. Газоанализатор имеет три диапазона измерения: 0-40, 0-80, 0-400 мг/м3. Основная погрешность на шкале 0-80 мг/м3 не превышает +5%, на шкале 0-40 и 0-400 мг/м3 - 10%.

Условия выполнения измерений должны быть следующими: температура окружающей среды 10-35°С: атмосферное давление 91-105 кПа (680-785 мм рт. ст.), относительная влажность 10-90%. Окружающая среда не должна быть агрессивной и взрывоопасной. Питание газоанализатора осуществляется от сети переменного тока частотой 50 Гц, напряжением 220 В.

Газоанализатор может быть использован как для анализа отдельных проб, так и для непрерывной регистрации. При анализе отдельных проб газоанализатор устанавливают в химлаборатории, а при использовании для непрерывной регистрации СО в атмосфере на стационарных постах.

При использовании газоанализатора для непрерывной регистрации СО необходимо следить за расходом газовой смеси, вести наблюдение за измерительными приборами, проверять и при необходимости регулировать нулевые показания и чувствительность газоанализатора. Расход воздуха контролируют по показаниям ротаметров, установленных на передней панели датчика. В газоанализаторах, где отсутствуют встроенные ротаметры, для проверки расхода воздуха на вход датчика подключают ротаметр с пределом измерений (1 0,2) л/мин.

Для анализа отдельных проб воздуха предварительно производят их отбор в емкости, в качестве которых обычно используются резиновые камеры, полиэтиленовые пакеты и стеклянные пипетки. Объем отобранной пробы должен быть не менее 1,5 л. Резиновые камеры заполняют анализируемым воздухом с помощью груши пульверизатора.

Оптико-акустический газоанализатор ГИАМ-1 предназначен для непрерывного измерения концентрации оксида углерода на стационарных постах, а также автоматических станциях контроля загрязнения атмосферы. По сравнению с газоанализатором ГМК-3 он обладает рядом преимуществ:

·   имеет более высокий класс точности (класс 5);

·   предусмотрена автоматическая коррекция нуля и чувствительности;

·   осуществляется интегрирование измеряемой концентрации за каждые 20 мин;

·   предусмотрена очистка анализируемой газовой смеси от влаги, механических примесей и пыли; возможно дистанционное управление газоанализатором;

·   имеет реперное устройство для проверки работоспособности газоанализатора без контрольных газовых смесей;

·   для коррекции нулевых показаний используется атмосферный воздух, очищаемый от оксида углерода при помощи реактора расположенного в блоке пробоподготовки, что позволяет сократить потребность в газовых смесях при эксплуатации газоанализатора.

Люминесцентный метод. Люминесценцией называется излучение света телами, превышающее тепловое при той же собственной температуре тел, и имеющее длительность более 10-10 с. Это излучение может быть вызвано бомбардировкой вещества электронами и другими заряженными частицами, пропусканием через вещество электрического тока (нетепловое действие), освещением вещества видимым светом, рентгеновскими и гамма лучами, а также некоторыми химическими реакциями в веществе.

Для определения концентрации оксидов азота (NO, N02), углерода (СО), серы (S02), озона (О3), аммиака (МН4) и др. применяют высокочувствительные газоанализаторы, работающие на принципе хемилюминесценции.

Химические реакции, сопровождающиеся хемилюминесценцией, могут протекать как при повышенных, так и при комнатных температурах. Так, определение концентрации оксида углерода возможно за счет хемилюминесценции, возникающей при горении оксида углерода в атомарном кислороде:

CO + O CO2+hv,

где h - постоянная планка, v - частота испускаемого света.

Хемилюминесцентное излучение обнаруживается в видимой области света по длине волны =400 мм. Предел обнаружения СО-0,5 мг/м3.

Концентрацию оксида азота определяют по экзотермической реакции (с выделением тепла) между NO и О3, в результате которой получаются NO2, O2 и около 10% электронно-возбужденного NO2. При переходе NO2 в невозбужденное состояние возникает излучение, интенсивность которого пропорциональна количеству NO в реакционной камере. При определении суммарного содержания NO и NO2 в воздухе NO2 предварительно восстанавливают до NO.

Газоанализатор 667 ФФ-01 предназначен для определений концентрации диоксида серы в атмосферном воздухе в составе газоизмерительной автоматической многоканальной системы (ГАМС), автоматической станции контроля загрязнения атмосферы (АСКЗА) или комплекса лабораторий «Воздух» и «Пост-2». Метод измерения, положенный в основу работы газоанализатора, флюоресцентный. Сущность метода состоит в регистрации флюоресцентного излучения молекул диоксида серы (802), возникающего под действием возбуждающего ультрафиолетового излучения. Возбуждение молекул диоксида серы происходит в спектральной области 220-240 нм, выделяемой с помощью первичного светофильтра, из спектра излучения импульсной ксеновой лампы ИСК 20-1. В этой области спектра молекулы воды и оксидов азота не влияют на флюоресценцию. Процесс возбуждения описывается формулой:

2 +hvi ->S0 2,

где h - постоянная Планка и Vi - частота возбуждающего излучения.

Возбужденная SO*2 переходит в основное состояние с излучением кванта света:

2 SO2+hv2,

где v2 - частота излучения при флюоресценции.

Газоанализатор имеет три диапазона измерения концентрации О2: 0-0,5 мг/м3, 0-1,5 мг/м3; 0-5,0 мг/м3. Цена деления шкалы каждого диапазона 0,01 мг/м , 0,1 мг/м соответственно.

Газоанализатор может эксплуатироваться как в ручном режиме управления («Нуль», «Репер», «Анализ»), так и в автоматическом. В автоматическом режиме конструкция газоанализатора обеспечивает: возможность дистанционного управления по командам от устройства сбора и обработки информации (УСОИ); автоматическое переключение диапазонов измерения концентрации диоксида серы со световой сигнализацией о номере диапазона.

Электрическое питание газоанализатора осуществляется переменным однофазным током напряжением 220 В, частой 50 Гц.

Дальнейшим развитием автоматических методов газового анализа является использование для этих целей лазерных лучей. На этой основе созданы портативные анализаторы атмосферных газов (например, типа Маран 1Б2), портативные приборы для определения концентрации пыли в воздухе и анализа ее частиц (типа ГРИММ) и другие.

Современные методы анализа загрязнения воды и почвы основаны на использовании спектрофотометров (работающих на батареях от аккумуляторов или сети переменного тока). Оптическая система спектрофотометра показана на рисунке 1. (приложение №3).

Свет, излучаемый вольфрамовой лампой, преломляется параболическим зеркалом и рассеивается, дважды проходя через высокодисперсную призму. Волны избранной длины проходят через подвижную щель, повышающую равномерность спектральной полосы пропускания. Луч света определенной длины волны, проходя через образец (вода, грунт, грязь) попадает на фотодетектор. Работа спектрофотометра возможна в трех режимах: определение концентрации загрязнителя, абсорбции и коэффициента пропускания (для оценки замутненности воды).

Рис. 1. Оптическая система спектрофотометра:

- источник света; 2 - параболическое зеркало; 3 - призма;

- зеркало; 5 - подвижная щель; 6 - кювета из оптического

стекла с образцом; 7 - фотодетектор

автомобильный экологический загрязненность транспорт