Казанский государственный технологический университет
СПЕКТРОФОТОМЕТРИЧЕСКИИ ЭКСПРЕСС-АНАЛИЗ НА
РАЗДЕЛЬНОЕ СОДЕРЖАНИЕ В ГАЗОВОЙ СМЕСИ ОКСИДА
И ДИОКСИДА АЗОТА
Методические указания
2001
Министерство образования Российской Федерации
Казанский государственный технологический университет
СПЕКТРОФОТОМЕТРИЧЕСКИЙ ЭКСПРЕСС-АНАЛИЗ НА
РАЗДЕЛЬНОЕ СОДЕРЖАНИЕ В ГАЗОВОЙ СМЕСИ ОКСИДА
И ДИОКСИДА АЗОТА
Методические указания Казань 2001 Составители: проф. А.Ф.Махоткин ст.науч.сотр. А.Ф.Поздеева доц. В.И. Сосновский вед.науч.сотр. В.В.Жиляков ст.науч.сотр. Ф.Ш. Шарафисламов Спектрофотометрический экспресс-анализ на раздельное содержание в газовой смеси оксида и диоксида азота: Метод, указания / Сост.: А.Ф.Махоткин, А.Ф.Поздеева, В.И.Сосновский, В.В.Жиляков, Ф.Ш.Шарафисламов. Казан.гос.технол. ун-т. Казань, 2001. 12с Спектрофотометрический экспресс-анализ на Предложен Спектрофотометрический экспресс-анализ на раздельное содержание в газовой смеси оксида и раздельное содержание в газовой смеси оксида и диоксида азота.. диоксида азота Предназначены для учебной, научно-исследовательской работы студентов, аспирантов и научных сотрудников кафедры "Оборудование химических заводов" и Казанского межвузов- Окислы азота токсичны и представляют опасность для ского инженерного центра "Новые технологии". всего живого на земле. ПДК окислов азота в пересчете на двуокись азота составляет 0,085 мг/м3. Загрязнение атмосферы Печатается по решению методической комиссии ин- газовыми выбросами окислов азота вызывает прогрессирующую женерного химико-технологического факультета. коррозию строений, аппаратов, приборов. Поэтому в проблеме газоочистки от окислов азота существенное значение имеет вопрос, связанный с точностью и быстротой определения В.И.Коваленко Рецензенты: д-р хим. наук концентрации токсичных веществ в выбросе.
В.Г. Никитин вед.науч.сотр. Из известных химических и физико-химических методов анализа более распространен объемный анализ. Однако химические методы имеют ряд недостатков: медленная растворимость анализируемых газов, длительность выполнения аналитической операции, влияние точности приготовления рабочих растворов, температуры, давления.
В последние годы в промышленности внедряется высокоэффективный современный способ каталитической очистки отходящих газов в присутствии аммиака. Новый способ обеспечивает очистку газов от окислов азота до 0,001%об. Отходящие газы при этом имеют температуру до 350° С. Поэтому применение химических методов анализа затруднено. Кроме того, как в лабораторных, так и в промышленных условиях необходимы быстрые методы анализа. Например, в условиях производства нит- Рис. 1. Зависимость оптической ратов целлюлозы концентрация окислов азота и состав газовых плотности NO от изменения длины волны. Длина волны выбросов за несколько минут могут измениться в десятки раз. = 226 - один пик Применять химические методы с продолжительностью анализа около одного часа не имеет физического смысла.
Более высокой точностью и возможностью быстро определить концентрацию окислов азота обладает спектрофотометрический метод. Чувствительность метода 0,005 % об. Для этой цели могут быть использованы спектрофотометры, работающие в ультрафиолетовой и видимой областях спектра 200нм. Для создания методики потребовалась разработка соответствующих кювет и тарировка прибора на раздельное содержание компонентов.
Исследованием светопоглощения оксида и диоксида азота в диапазоне спектра 200-600 нм устанавливают рабочую длину Рис. 2. Зависимость Рис.3. Зависимость оптической плотности оптической плотности NО волны, при которой наблюдают максимум светопоглощения.
от изменения длины волны. от изменения длины волны.
Экспериментально установлено, что соответствующая длина Длина волны = 226, первый пик Длина волны = 410, волны для оксида азота 226 нм, а для диоксида азота 410 нм и второй пик 226 нм. Максимумы светопоглощения иллюстрируют рис. 1-3.
Тарировку спектрофотометра на определение концентраций оксида и диоксида азота осуществляют двумя дублирующими методами: проточным и методом проб.
Схемы установок для тарировки спектрофотометра представлены на рис. 4,5.
При проточном методе тарировки (см. рис.4) инертный газ при постоянном расходе подают из баллона 4 через ротаметр в смеситель 3, представляющий собой колбу с магнитной мешалкой.
Заданный объем пробы впрыскивают шприцем в смеситель.
Газовую смесь непрерывно пропускают через термостатируемую при 70°С кювету спектрофотометра, где через определенные промежутки времени замеряют оптическую плотность анализируемого газа. Термостатируемая кювета имеет три канала.
Длина кюветы 110мм. Кювета выполнена из стали марки Рис. 4. Схема градуировки прибора проточным Х18Н10Т. К торцам отверстий кюветы крепят кварцевые стекла. методом: 1- спектрофотометр; 2 -термостат; 3 -гаНачальную концентрацию компонента ( С0 ) после ввода его в зовый смеситель; 4 - баллон с азотом смеситель рассчитывают следующим образом:
где V0 - объем пробы, мл;
V - объем смесителя, л.
Текущую концентрацию ( С ) оксида азота определяют уравнением изменения оптической плотности в зависимости от концентрации вещества.
Для уточнения результатов, полученных проточным методом, применяют метод проб. С помощью шприца в герметическую газовую линию с циркулирующей газовой фазой вводят известное количество анализируемого газа (см. рис.5). Избыточное давление стравливают в атмосферу перед смешиванием газов так, чтобы не изменялось общее количество анализируемого газа в системе. После включения воздуходувки 5 и выравнивания концентраций по всему объему замеряют оптическую плотность анализируемого газа.
Тарировочные зависимости (рис.6,7) строят по усредненным результатам тарировки проточного метода и метода проб.
В связи с тем, что оксид и диоксид азота имеют максимум светопоглощения на длине волны 226 нм, необходимо раздельное определение концентраций этих газов. Методика раздельного определения оксида и диоксида азота в газовой смеси слеNO на длине волны =226 нм дующая:
- находят оптическую плотность кюветы при длинах излучения = 226 и 410 (DK226 и DK410);
- находят оптическую плотность кюветы, наполненной смесью (оксид и диоксид азота), на этих длинах волн Значением D 410 пренебрегают, так как оптическая плотность NO на длине волны 410 нм настолько мала, что не фиксируется прибором. Следовательно, оптическую плотность кюветы, наполненной смесью (оксид и диоксид азота), на длинах волн нм и 410 нм записывают следующим образом:
-из суммарной оптической плотности вычитают величину оптической плотности кюветы, находят таким образом оптическую плотность газовой смеси на каждой из длин волн - по графику зависимости D = f (C NO ) (см. рис.7 верхняя линия) при NO = 410 им находят концентрацию диоксида азота; Библиографический список - определяют D NO при NO = 226 нм (см. рис.7 нижняя линия);
- для определения концентрации NO из суммарной опти- Спектроскопические методы в химии комплексных соческой плотности D 226+ NO вычитают D 226 и получают концентрацию единений / Под ред. чл.-кор. АН СССР В.М. Вдовенко.
NO2 от 5·10–3 до 2% об. Максимальная ошибка при измерениях не Пешкова В.М., Громова М.И. Методы абсорбционной
СПЕКТРОФОТОМЕТРИЧЕСКИИ ЭКСПРЕСС-АНАЛИЗ НА
РАЗДЕЛЬНОЕ СОДЕРЖАНИЕ В ГАЗОВОЙ СМЕСИ ОКСИДА
И ДИОКСИДА АЗОТА
Подписано в печать 23.05.2001. Формат 60x84 1/ 0,75 уч.-изд.л. Тираж 100 экз. Заказ 179 « с » Издательство Казанского государственного технологического университета Офсетная лаборатория Казанского государственного
«