ИЗМЕРЕНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ И СОСТАВА ВЕЩЕСТВА

Для автоматического анализа газов (классификация по ГОСТ 13320—81): без предварительного преобразования пробы—

• абсорбционно-оптические (инфракрасного и ультрафиолетового поглощения),

• термокондуктометрический,

• термомагнитный,

• пневматический;

с предварительным преобразованием пробы —

• электрохимический (кондуктометрический, кулонометрический, полярографический, потенциометрический),

• термохимический,

• фотоколориметрический,

• пламенно-ионизационный,

• аэрозольно-ионизационный,

• хроматографический,

• масс-спектрометрический.

Абсорбционный метод спектрального анализа газов основан на свойстве веществ избирательно поглощать часть проходящего через них электромагнитного излучения. Спектры поглощения различных веществ (газов, жидкостей, твердых тел) охватывают все диапазоны электромагнитного излучения от γ-лучей до радиоволн. Для газового анализа в настоящее время используют в основном ультрафиолетовый (λ= 0,2...0,4 мкм) и инфракрасный (λ= 2...10 мкм) диапазоны электромагнитного спектра.

Количественное соотношение между концентрацией С определяемого компонента и изменением интенсивности поглощаемого этим компонентом излучения устанавливается законом Бугера — Ламберта — Бера:

 

 

где Φ λ; – монохроматический поток излучения, выходящий из анализируемого слоя толщиной l; Φ0 λ; – монохроматический поток излучения, входящий в анализируемый слой; ελ – коэффициент поглощения излучения веществом.

 

Основные газы, анализируемые с помощью оптико-абсорбционного метода
Длина волны, нм	Рентгеновское излучение 10-2 ¸ 10	УФ 10 ¸ 5× 102	Видимое 5× 102 ¸ 8× 102	ИК 8× 102 ¸ 106
Основные анализируемые газы	H2S, газообразные кислоты	O2, O3, SO2, NH3, Hg	Cl2, ClO2, NOx, H2O	H2O, CO, CO2, NO, N2O, NH3, SO2, SO3, алканы, алкены
Следовые количества     Высокие концентрации	—	NH3, SO2, O3, Hg	+	+
+	O3, SO2	+	+

В основу работы термокондуктометрических газоанализаторов положен метод, использующий зависимость электрического сопротивления проводника с большим температурным коэффициентом сопротивления (терморезистора), помещенного в камеру с анализируемой газовой смесью и нагреваемого током, от теплопроводности окружающей терморезистор смеси. Закономерности, связывающие теплопроводность газовой смеси с ее составом, проявляются при условии сведения к минимуму (или поддержания постоянной) доли теплоты, передаваемой от терморезистора конвекцией и излучением. Этого условия достигают оптимизацией режима работы терморезистора, выбором конструктивных характеристик терморезистора и камеры, ограничением рабочей температуры терморезистора (как правило, не выше 200 °С).

Кислород обладает особым физическим свойством — парамагнетизмом. Магнитные свойства веществ проявляются в способности намагничиваться под действием внешнего магнитного поля. Для газов, которые относятся к неферромагнитным веществам, намагниченность J = кН, где Н — напряженность магнитного поля; к — коэффициент пропорциональности, называемый объемной магнитной восприимчивостью вещества. Для парамагнитных веществ, которые притягиваются магнитным полем, к > 0, а для диамагнитных веществ, которые выталкиваются из магнитного поля, к < 0.

Из всех газов наибольшей магнитной восприимчивостью обладает кислород, магнитная восприимчивость которого на 2— 3 порядка больше по сравнению с другими газами (кроме кислорода, парамагнитными газами можно считать только NO и NO2, но эти газы не подчиняются закону Кюри). Это позволяет использовать магнитные свойства кислорода для избирательного измерения его концентрации в промышленных газовых смесях.