RU1772664C - Method of selective analysis of component in gas mixture - Google Patents

Abstract

Использование аналитическое приборостроение . Сущность изобретени  способ селективного анализа заключаетс  в пропускании анализируемой смеси через два первичных преобразовател , промежуточный химический реактор, установленный между ними, сравнении сигналов первичных преобразователей . В анализируемый воздух добавл ют поток (шестифториста  сера или тиогексафторид) не менее 1 /3 верхнего предела потока сероводорода, промежуточный реактор нагревают до 400 ± 10°С, а первичные преобразователи выбирают из условий их селективной чувствительности к фтористому водороду и элементарной сере и нечувствительности к шести фтор и сто и сере или тиогексафториду.Use analytical instrumentation. SUMMARY OF THE INVENTION A selective analysis method consists in passing an analyte mixture through two primary converters, an intermediate chemical reactor installed between them, comparing the signals of the primary converters. A stream (sulfur hexafluoride or thiohexafluoride) of at least 1/3 of the upper limit of the hydrogen sulfide stream is added to the analyzed air, the intermediate reactor is heated to 400 ± 10 ° C, and the primary transducers are selected from the conditions of their selective sensitivity to hydrogen fluoride and elemental sulfur and insensitive to six fluorine and one hundred and sulfur or thiohexafluoride.

Description

Изобретение относитс  к аналитическому приборостроению, а именно к способам селективного анализа и может быть использовано дл  селективного детектировани  сероводорода(HaS) в частности дл  обнаружени  следов живых организмов под завалами или под землейThe invention relates to analytical instrumentation, and in particular to methods of selective analysis and can be used for the selective detection of hydrogen sulfide (HaS), in particular for detecting traces of living organisms under the rubble or underground

Известны способы детектировани  сероводорода (HaS) путем колориметрического определени  сероводорода. Метод основан на поглощении сероводорода (H2S) из воздуха составным раствором арсенида натри  и карбоната аммони  В присутствии сероводорода образуетс  устойчива  суль- фосоль аммони , котора  при прибавлении кислого раствора АдМОз переходит в суль- фосоль серебра, быстро разлагающуюс  до сульфида серебра, сообщающего раствору желто-бурую окраску. Содержание сероводорода определ етс  колориметрически по стандартной шкале. Чувствительность метоVJ VJKnown methods for detecting hydrogen sulfide (HaS) by colorimetric determination of hydrogen sulfide. The method is based on the absorption of hydrogen sulfide (H2S) from air by a composite solution of sodium arsenide and ammonium carbonate. In the presence of hydrogen sulfide, ammonium sulfosol is formed, which, when an acid solution of AdMOS is added, transforms to silver sulfosol, which quickly decomposes to silver sulfide, which yields a solution of yellow brown color. The hydrogen sulfide content is determined colorimetrically on a standard scale. Sensitivity MetoVJ VJ

юYu

СЬ О4C O4

да 1 мг/м . Предельно допустима  концент- 5 раци  сероводорода в воздухе 10 мг/м .yes 1 mg / m. The maximum permissible concentration of hydrogen sulfide in the air is 10 mg / m.

Общим недостатком колориметрического метода определени   вл етс  недоста точна  чувствительность и больша  погрешность за счет инерционности определени .A common disadvantage of the colorimetric determination method is a lack of sensitivity and a large error due to the inertia of the determination.

Наиболее близким по технической сущности  вл етс  способ детектировани , основанный на использовании промежуточной химической реакции. При использовании промежуточной химической реакции измерение сводитс  к сравнению теплопроводности газовой смеси до и после поглощени  или сжигани  измер емого компонента.The closest in technical essence is a detection method based on the use of an intermediate chemical reaction. Using an intermediate chemical reaction, the measurement is reduced to comparing the thermal conductivity of the gas mixture before and after absorption or burning of the measured component.

Существенным недостатком этого способа  вл етс  недостаточна  чувствительность и селективность определени  HaS в воздухе.A significant disadvantage of this method is the insufficient sensitivity and selectivity of the determination of HaS in air.

Целью данного изобретени   вл етс  высокочувствительный селективный анализThe aim of this invention is a highly sensitive selective analysis.

НзЗ в воздухе и устранение указанных недостатков .NZZ in the air and the elimination of these shortcomings.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в способе селективного анализа компонента в газовой смеси, заключающийс  в том, что анализируемую смесь пропускают последовательно через два идентичных первичных преобразовател  и расположенный между ними реактор, в котором анализируемый компонент перевод т в активное вещество , к которому чувствительны первичные преобразователи и по величине разности сигнала с первичных преобразователей суд т о содержании анализируемого компонента в газовой смеси, отличающийс  тем, что, с целью селективного определени  сероводорода в воздухе, предварительно в анализируемую смесь, содержащую сероводород с заданным нижним пределом определени  превышающим чувствительность анализа, добавл ют шес- тифтористую серу, наход т объемное соотношение сероводорода и шестифтористой серы, при котором возникает разностный сигнал с первичных преобразователей при проведении анализа в поток анализируемой смеси добавл ют шестифтористую серу, в количестве не менее найденного предварительно , в качестве первичных преобразователей используют ионизационные, а в качестве реактора - термический реактор, нагретый до температуры разложени  шестифтористой серы.The goal is achieved in that in a method for the selective analysis of a component in a gas mixture, namely, that the analyzed mixture is passed sequentially through two identical primary transducers and a reactor located between them, in which the analyzed component is converted into an active substance to which the primary transducers are sensitive and the value of the difference of the signal from the primary converters determines the content of the analyzed component in the gas mixture, characterized in that, in order to selectively about the determination of hydrogen sulfide in air, preliminary to the test mixture containing hydrogen sulfide with a predetermined lower limit of determination exceeding the sensitivity of the analysis, sulfur hexafluoride is added, the volume ratio of hydrogen sulfide and sulfur hexafluoride is found, in which a difference signal arises from the primary converters during analysis in sulfur hexafluoride is added to the flow of the analyzed mixture, in an amount not less than previously found, ionization is used as primary converters heats, and as a reactor, a thermal reactor heated to the decomposition temperature of sulfur hexafluoride.

Така  последовательность операций обеспечивает достижение поставленной цели за счет превращени  H2S, к которому малочувствителен первичный преобразователь , в фтористый водород(НР) и элементарную серу (S), к которым преобразователь чрезвычайно чувствителен.Such a sequence of operations ensures the achievement of the goal by converting H2S, to which the primary converter is insensitive, into hydrogen fluoride (HP) and elemental sulfur (S), to which the converter is extremely sensitive.

Как показали результаты патентных исследований , ранее в способах селективного анализа газоз в анализируемый воздух не добавл ют поток SFe, промежуточный реактор не нагревают до 400 ± 10°С, а первичные преобразователи не выбирают из услови  селективной чувствительности к HF и S, и нечувствительности к SFe.As shown by the results of patent studies, previously in the methods of selective analysis of gas, the SFe stream was not added to the analyzed air, the intermediate reactor was not heated to 400 ± 10 ° C, and the primary transducers were not selected from the condition of selective sensitivity to HF and S, and insensitivity to SFe .

Это и определ ет существенные отличи  предлагаемого способа селективного и высокочувствительного анализа HaS в воздухе .This determines the significant differences of the proposed method for the selective and highly sensitive analysis of HaS in air.

Действительно, при подаче анализируемого воздуха через первичные преобразователи , которые чувствительны к HF и S, и нечувствительны к SFe при нагревании реактора до 400 ± 10°С происходит реакци : SF6 + 3H2S 6HF + 4S (1)Indeed, when the analyzed air is supplied through primary transducers that are sensitive to HF and S and insensitive to SFe, when the reactor is heated to 400 ± 10 ° С, the reaction occurs: SF6 + 3H2S 6HF + 4S (1)

Эта реакци  чрезвычайно селективна, так как SFe представл ет собой исключительно химически инертное вещество, термически устойчивое до 800°С.This reaction is extremely selective, since SFe is an exceptionally chemically inert substance, thermally stable up to 800 ° C.

Предложенный способ анализа реализуетс  г помощью устройства, изображенного на чертеже.The proposed analysis method is implemented using the device shown in the drawing.

Устройство содержит две трехэлектрод- ные ионизационные камеры 1 и 2, запитан- ные от источника переменного напр жени  3, с заземленной средней точкой. На входеThe device comprises two three-electrode ionization chambers 1 and 2, powered from an alternating voltage source 3, with a grounded midpoint. At the entrance

0 4 анализируемого воздуха подключен источник шестифтористой серы (SFe) 5, выход 6 трехэлектродной ионизационной камеры 1 соединен с входом 7 трехэлектродной ионизационной камеры 2 с помощью химическо5 го реактора 8, на котором установлен нагреватель 9, выход трехэлектродной камеры 2 соединен с вакуумным насосом 10. Средние электроды трехэлектродных ионизационных камер 1, 2 соедин ютс  с землейA source of sulfur hexafluoride (SFe) 5 is connected to the analyzed air 4, the output 6 of the three-electrode ionization chamber 1 is connected to the input 7 of the three-electrode ionization chamber 2 using a chemical reactor 5, on which the heater 9 is installed, the output of the three-electrode chamber 2 is connected to the vacuum pump 10. The middle electrodes of the three-electrode ionization chambers 1, 2 are connected to the ground

0 с помощью высокоомных сопротивлений PI и 2. Разностный ионизационный ток средних электродов трехэлектродных ионизационных камер 1 и 2 измер етс  с помощью электрометра 11. Дл  ионизации анализиру5 емого газа в воздухе на крайних электродах трехэлектродных ионизационных камер 1 и 2 установлены радиоактивные источники 12.0 using high-resistance resistances PI and 2. The differential ionization current of the middle electrodes of the three-electrode ionization chambers 1 and 2 is measured using an electrometer 11. To ionize the gas to be analyzed in air, radioactive sources 12 are installed at the extreme electrodes of the three-electrode ionization chambers 1 and 2.

В динамике работу устройства можноIn the dynamics of the device, you can

0 описать следующим образом. При пропускании анализируемого воздуха последовательно через первичные преобразователи, в качестве которых выбраны трехэлектрод- ные ионизационные камеры 1 и 2 и химиче5 ский реактор 8, в котором поддерживаетс  температура 400 ± 10°С с помощью нагревател  9 и дополнительного потока SFe, под воздействием радиоактивных источников 12 образуютс  ионы, которые с помощью0 to describe as follows. When passing the analyzed air sequentially through the primary transducers, which are selected as three-electrode ionization chambers 1 and 2 and a chemical reactor 8, in which the temperature is maintained at 400 ± 10 ° C using a heater 9 and an additional stream of SFe, under the influence of radioactive sources 12 ions are formed that with

0 электрического пол , создаваемого источником питани  3, собираютс  на средних электродах камер и через сопротивлени  Pi и 2 отвод тс  на землю.0, the electric field generated by power supply 3 is collected at the middle electrodes of the chambers and, through resistances Pi and 2, are taken to the ground.

При равенстве активностей источниковWith the equality of the activities of the sources

5 12 и геометрии ионизационных камер 1 и 2 падение напр жений на сопротивлени х RI и R. равно, разностный сигнал, измер емый электрометром 1 равен нулю (при отсутствии равенства ионизационных токов трех0 электродных ионизационных камер разностный сигнал отличен от нул  и он учитываетс  при измерении полезного сигнала , или компенсируетс  при установке нул  электрометром).5 12 and the geometry of the ionization chambers 1 and 2, the voltage drop across the resistances RI and R. is equal, the difference signal measured by electrometer 1 is equal to zero (in the absence of equal ionization currents of the three-electrode ionization chambers, the difference signal is different from zero and it is taken into account when measuring useful signal, or compensated by setting zero with an electrometer).

5 При попадании bteS в поток анализируемого воздуха ионизационный ток трехэлек- тродной камеры 1 практически не изменитс , а ионизационный ток трехэлектродной камеры 2 измен етс  в определенном диапазоне пропорционально5 When bteS enters the stream of analyzed air, the ionization current of the three-electrode chamber 1 practically does not change, and the ionization current of the three-electrode chamber 2 changes in a certain range proportionally

концентрации в потоке воздуха, за счет того , что при прохождении воздуха через реактор 8 происходит реакци  (1). Продукты реакции (1), взаимодейству  с ионами в чувствительном объеме ионизационной каме- ры 2, измен ют величину ионизационного тока среднего электрода.concentration in the air stream, due to the fact that reaction (1) occurs when air passes through the reactor 8. The products of reaction (1), interacting with ions in the sensitive volume of ionization chamber 2, change the ionization current of the middle electrode.

Так, например, чувствительность трех- электродной камеры к HF и элементарной S в воздухе находитс  на уровне об.%. При этом чувствительность к SFs в воздухе незначительна (веро тно из-за того, что ди- польный момент молекулы SFe равен нулю).Thus, for example, the sensitivity of the three-electrode chamber to HF and elemental S in air is at the volume level. In this case, the sensitivity to SFs in air is insignificant (probably due to the fact that the dipole moment of the SFe molecule is equal to zero).

Ионизаци  воздуха с помощью источника 12 приводит к образованию носителей положительных и отрицательных зар дов, в основном, в виде 02 и №+, они и образуют ток через средние электроды камер 1 и 2,Ionization of air using source 12 leads to the formation of carriers of positive and negative charges, mainly in the form of 02 and No. +, they form a current through the middle electrodes of chambers 1 and 2,

Существенный вклад в полезный сигнал трехэлектродной ионизационной камеры дает ионмолекул рна  реакци  перезар дки:A significant contribution to the useful signal of the three-electrode ionization chamber is made by the ion-molecular recharging reaction:

02 + ,02 +,

к тому же, эта реакци  приводит к существенному повышению чувствительности за счет образовани  комплексов HF(H20)n при наличии влаги в воздухе, где п - зависит от влажности и температуры. Элементарна  сера (S) также принимает участие в перезар дке с образованием комплексов, этим и объ сн етс  высока  чувствительность трехэлектродной ионизационной камеры к элементарной сере.moreover, this reaction leads to a significant increase in sensitivity due to the formation of HF (H20) n complexes in the presence of moisture in the air, where n depends on humidity and temperature. Elemental sulfur (S) also takes part in the recharging with the formation of complexes, which explains the high sensitivity of the three-electrode ionization chamber to elemental sulfur.

Необходимо отметить, что в качестве первичного преобразовател  можно использовать любой из известных датчиков HF, например - аэрозольно-ионизацион- ный, в котором в качестве реагента исполь5 It should be noted that any of the known HF sensors can be used as a primary transducer, for example, aerosol-ionization ones, in which

0 0

5 5

0 0

55

0 50 5

0 0

зуют аммиак, этот преобразователь реализует шкалу по HF(0-5 10 А об. %), фотоколориметрический детектор реализует шкалу (0-0,002 мг/л) no HF.ammonia, this converter implements a scale according to HF (0-5 10 A vol.%), the photocolorimetric detector implements a scale (0-0.002 mg / l) no HF.

Применение предложенного способа высокочувствительного селективного анализа H2S в воздухе позволит внести существенный вклад в проблему санитарного контрол  производственных помещений и охраны окружающей среды.The application of the proposed method of highly sensitive selective analysis of H2S in air will make a significant contribution to the problem of sanitary control of industrial premises and environmental protection.

Claims (1)

Формула изобретени  Способ селективного анализа компонента в газовой смеси, заключающийс  в том, что анализируемую смесь пропускают последовательно через два идентичных первичных преобразовател  и расположенный между ними реактор, в котором анализируемый компонент перевод т в активное вещество , к которому чувствительны первичные преобразователи, и по величине разностного сигнала с первичных преобразователей суд т о содержании анализируемого компонента в газовой смеси, отличающийс  тем, что, с целью селективного определени  сероводорода в воздухе, предварительно в анализируемую смесь, содержащую сероводород с заданным нижним пределом определени , превышающим чувствительность анализа, добавл ют шести- фтористую серу, наход т объемное соотношение сероводорода и шестифтори- стой серы, при котором возникнет разностный сигнал с первичных преобразователей при проведении анализа, в поток анализируемой смеси добавл ют шестифтористую серу в количестве не менее найденного предварительно, в качестве первичных преобразователей используют ионизационные, а в качестве реактора - термический реактор , нагретый до температуры разложени  шестифтористой серы.SUMMARY OF THE INVENTION A method for selectively analyzing a component in a gas mixture, the method comprising passing the analyzed mixture sequentially through two identical primary converters and a reactor located between them, in which the analyzed component is converted into the active substance to which the primary converters are sensitive, and by the difference the signal from the primary converters is judged on the content of the analyzed component in the gas mixture, characterized in that, for the purpose of selective determination of sulfur hydrogen in air, preliminary to the test mixture containing hydrogen sulfide with a predetermined lower limit of determination exceeding the sensitivity of the analysis, sulfur hexafluoride is added, the volume ratio of hydrogen sulfide and sulfur hexafluoride is found, at which a difference signal from the primary converters occurs during analysis , sulfur hexafluoride in the amount of not less than previously found is added to the stream of the analyzed mixture, ionization ones are used as primary converters, and as ve reactor - thermal reactor heated to the decomposition temperature of sulfur hexafluoride.