Повна версія

Головна arrow Екологія arrow ЕКОЛОГІЧНИЙ МОНІТОРИНГ

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   ЗМІСТ   >>

ПОЛЯРОГРАФИЧЕСКИЕ ГАЗОАНАЛІЗАТОРИ

Полярографический метод (див. Параграф 4.3) газового аналізу заснований на електролізі електролітів, що містять хімічно активні речовини, кількість яких пропорційно парціальному тиску цих речовин в газі, безперервно продувається (барботують) через електроліт. При постійній товщині дифузійного шару 5 сила струму електролізу I = kC.

Полярографический метод використовують для визначення 0 2 , СО, S0 2 , Cl 2 , H 2 S, NO та інших газів.

Робота полярографічних газоаналізаторів заснована на вимірі граничної сили дифузійного струму в ланцюзі трьохелектродної електролітичної осередки з індикаторним, порівняльним і допоміжним електродами. В процесі вимірювання контролюється різниця потенціалів між індикаторним і порівняльним електродами. Різниця потенціалів порівнюється із заданою, і при се зміні автоматично змінюється подається на електроди напруга до відновлення змінилася різниці потенціалів.

Електрохімічний осередок - перетворювач неелектричних величин в електричні сигнали, заснований на використанні електрохімічних явищ.

Електрохімічний осередок зазвичай складається з двох напівелементів, кожен з яких представляє собою електрод, занурений в свій електроліт. Електроди виготовляють з електропровідного матеріалу (металу або вуглецю), рідше - з напівпровідника. Носіями заряду в електродах є електрони, а в електроліті - іони. Конструкції електрохімічних осередків надзвичайно різноманітні.

Електрохімічні осередки бувають двох типів: гальванічні елементи і електролітичні комірки (електролізери).

Твердими електролітами називають тверді речовини, електропровідність яких обумовлена перенесенням іонів. Найбільш широкого поширення набули тверді електроліти на основі діоксиду цирконію. Зазначені речовини мають провідність іонів кисню при температурах вище 500 ° С.

Електрохімічні осередки з твердим електролітом, призначені для вимірювання концентрації кисню в повітрі робочої зони, функціонують в потенциометрическом режимі (рис. 8.17).

Схема електрохімічної комірки з твердим електролітом

Мал. 8.17. Схема електрохімічної комірки з твердим електролітом

В даному випадку вимірюється ЕРС між електродами, нанесеними на перегородку з твердого електроліту. Один електрод розташовується в камері з аналізованої, а другий - в камері з порівняльною газовою сумішшю. В області розділу трьох фаз (електрод - твердий електроліт - газова суміш) виникає потенціал, пропорційний парціальному тиску кисню в газовій суміші. Вимірюється ЕРС відповідає зміненим рівняння Нернста

де Р, Р ср - парціальний тиск кисню в аналізованої і порівняльної газової суміші.

У разі рівного розподілу тисків в аналізованої і порівняльної газових сумішей співвідношення (8.6) може бути переписано наступним чином:

де С, С з р - об'ємна частка кисню в аналізованої і порівняльної газової суміші.

Відповідно до виразами (8.6) і (8.7) яка вимірюється ЕРС залежить від температури газової суміші, що знаходиться в електрохімічної осередку, що обумовлює необхідність точної стабілізації її температури.

В електрохімічних вимірювальних перетворювачах з твердим електролітом використовують диференціальну схему, що характеризується найменшою похибкою вимірювань при концентрації кисню в аналізованої газової суміші, близької до його концентрації в суміші порівняння, тому в якості порівняльної газової суміші доцільно використовувати атмосферне повітря.

Основна відносна похибка вимірювання об'ємної частки кисню в діапазоні від 5 до 25% нс перевищує ± 4%.

Електрохімічний метод з рідким (загущених) електролітом характеризується вимірюванням ЕРС, що виникає між вимірювальним і порівняльним електродами при сталому рівноважному стані рідкого (загущенного) електроліту, яка має контакт з аналізованої газової сумішшю (рис. 8.18). Кисень, що міститься в аналізованої газової суміші, дифундує через полімерну мембрану, розчиняється в рідкому (загущених) електроліті і електрохімічних відновлюється на вимірювальному електроді. Внаслідок цього в електричному ланцюзі, що об'єднує вимірювальний і порівняльний електроди, виникає струм, пропорційний парціальному тиску кисню в аналізованої газової суміші. Полімерна мембрана підвищує вибірковість дифузії кисню. Крім мембрани, електрохімічна комірка може містити гідрофобний фільтр.

Схема електрохімічної комірки з рідким (загущених)

Мал. 8.18. Схема електрохімічної комірки з рідким (загущених)

електролітом

У разі, коли електрохімічний метод з рідким (загущених) електролітом застосовується для вимірювання об'ємної частки кисню С, можна записати

де Р - тиск аналізованої газової суміші.

Основна абсолютна похибка вимірювання об'ємної частки кисню в діапазоні від 5 до 25% не перевищує + 0,5%.

Датчики водню полярографічні (рис. 8.19) являють собою універсальний тип електрохімічних датчиків з рідким електролітом. Вони призначені для перетворення парціального тиску водню (рН 2 ) в газових сумішах в електричний аналоговий сигнал постійного струму.

Датчики водню полярографічні

Мал. 8.19. Датчики водню полярографічні

Діапазон вимірювання такого датчика рН 2 0-5, 0-40 кПа, а основна приведена похибка не перевищує 1,5%.

 
<<   ЗМІСТ   >>