Методы и приборы для анализа состава и измерения параметров веществ общие сведения. Классификация методов и приборов для анализа состава и измерения параметров веществ

ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ ГАЗОАНАЛИЗАТОРЫ

Электрохимические методы используют для непрерывного автоматического анализа газов и паров. Особенно широко эти методы применяют для определения микроконцентраций примесей токсичных веществ в атмосфере. В то же время использование полимерных пленок в качестве диффузионных барьеров позволило расширить область применения электрохимических методов на большие концентрации веществ. Эти газоанализаторы применяют также для определения концентрации газов, растворенных в жидкостях. Ниже рассмотрены приборы, получившие наиболее широкое распространение.

1. КОНДУКТОМЕТРИЧЕСКИЕ ГАЗОАНАЛИЗАТОРЫ

Эти газоанализаторы основаны на измерении электрической проводимости поглотительных растворов, абсорбирующих измеряемый компонент газовой смеси.

Рис. 1. Схема кондуктометрического газоанализатора
Контактные кондуктометрические методы характеризуются тем, что поглотительный раствор непосредственно контактирует с электродами измерительной ячейки. Участие в реакции всего подаваемого вещества обеспечивает высокую чувствительность измерений без применения усилителей. Кондуктометрические приборы не требуют сложных устройств, обеспечивают непосредственный отсчет показаний, просты в изготовлении и эксплуатации.
В качестве поглотительного обычно подбирают такой раствор, который взаимодействует с анализируемым компонентом по необратимой реакции, например, СО₂ + Ва(ОН)₂ →ВаСО₃ ↓, + Н₂О.
В результате уменьшения числа диссоциированных молекул электрическая проводимость раствора уменьшается пропорционально количеству поглощенного компонента. В результате необратимых реакций поглотительных растворов с анализируемым компонентом образуются осадки на стенках коммуникаций прибора и измерительных электродах, что значительно искажает результаты измерений и ограничивает применение газоанализаторов' для определения макроконцентраций компонентов.
Для кондуктометрических измерений можно использовать и обратимые реакции абсорбции измеряемого компонента; их преимущества: отсутствие при реакциях абсорбции осадков и возможность регенерации поглотительных растворов. Однако в большинстве случаев такие поглотительные растворы в меньшей степени избирательны. Примером такой реакции является абсорбция сероводорода водным раствором моноэтаноламина (МЭА): 2RNH₂ + H₂S ↔ (RHNH₂)₂S; (RHNH₂)₂S + H₂S ↔ 2RHNH₂HS; здесь R — группа CH₂CH₂OH.
При температуре 25—40 °C осуществляется реакция слева направо, т. е. происходит процесс абсорбции сероводорода. При повышении температуры до 100—130 °С равновесие реакций смещается влево, на чем и основан процесс регенерации раствора МЭА.
На рис. 1 приведена схема газоанализатора, работающего на принципе кондуктометрии. Анализируемый газ проходит через капиллярную трубку 1 и подается в реакционную емкость 2 и змеевик 3, где определяемый компонент абсорбируется раствором электролита, подаваемым с постоянной скоростью. Далее раствор электролита проходит через измерительную ячейку 4 с парой электродов 5, а газовая фаза выводится из газоанализатора через трубку 6. Сравнительные электроды 7 находятся в трубке, по которой подается свежий раствор электролита.
Таким образом, в газоанализаторе измеряется электрическая проводимость раствора электролита до и после абсорбции измеряемого компонента. Разность значений проводимости пропорциональна концентрации определяемого компонента, фиксируемой вторичным прибором 8. Для предотвращения при электролизе отложения осадков на электроды ячеек подается переменное напряжение, которое затем выпрямляется. Прибор градуируют с использованием газа известной концентрации.
Газоанализаторы, основанные на измерении электрической проводимости, можно применять для анализа О₂, СО₂, H₂S, SO₂, NH₃ водяного пара и других компонентов.