Лекция 4 - chemistry.univer.kharkov.uachemistry.univer.kharkov.ua/files/EAX4.pdf ·...

ЭкоаналитическаяЭкоаналитическая химияхимияЛекция

4

20.10.2009Екоаналітична хімія. Лекція 4.2

АналитическаяАналитическая

химияхимия

воздухавоздуха. . ЭкспрессЭкспресс--методыметоды

определенияопределения

загрязненийзагрязнений..

Кулонометрическиегазоанализаторы.Стационарные ипереносныеприборы. Индикаторныетрубки.Газовые сенсоры.


РезультатРезультат анализаанализа

–– доверительныйдоверительный интервалинтервал

ВОЗДУХ

Проба

1

Проба

2

Проба

5

Проба

4

Проба

3

Результат1

Результат2

Результат3

Результат4

Результат5

ε__С±ε

ВОЗДУХ Проба

Результат

1

Результат

2

Результат

3

Результат

4

Результат

5

ε__С±ε

Вариант

1

Вариант

2


АнализАнализ пробпроб

вв лабораториилаборатории: : интерпретацияинтерпретация

результатоврезультатов

Определяемый компонент

Результат анализа,

мг/м3

ПДК, мг/м3

NO 0.3 0.4

NO20.1 0.085


АнализАнализ пробпроб

вв лабораториилаборатории: : интерпретацияинтерпретация

результатоврезультатов

Определяемый компонент

Результат анализа,

мг/м3

ПДК, мг/м3

NO 0.3 ±

0.5 0.4

NO20.1 ±

0.3 0.085


АнализАнализ вневне

лабораториилаборатории

Анализ

в

реальном

времени

и реальном

месте:

Мониторинг атмосферного воздуха;Контроль качества воздуха рабочей зоны;Контроль безопасности на рабочем местес системой предупреждения обопасности;Контроль выбросов в атмосферу.



лабораториилаборатории: : видывиды средствсредств

измеренийизмеренийСтационарные средства контролянепрерывного действия(мониторы; автоанализаторывоздуха; автоматическиестационарные и передвижныестанции );Портативные средства контроля-газоанализаторы; Персональные средстваконтроля;Микроаппаратура (сенсоры).


МониторингМониторинг атмосферногоатмосферного

воздухавоздухаМониторинг-

система

повторных

целенаправленных

наблюдений

за

параметрами

природной

среды

в

динамике


МониторингМониторинг атмосферногоатмосферного

воздухавоздухаСтупени

мониторинга:--наблюдение;--оценка

состояния;--прогноз

возможныхизменений



лабораториилаборатории: : требованиятребования

кк методамметодам анализаанализа

Измерения

многократные, часто непрерывные, много

точек

контроля.

Специфические

требования:Пробоподготовка – как можно проще;Экспрессность;Возможность полной автоматизации;Небольшие габариты приборов; автономноеэлектропитание;Доступная стоимость приборов; Стабильность градуировочной характеристики.


КулонометрическиеКулонометрические газоанализаторыгазоанализаторы

Тitrilog –кулонометрическийтитратор; непрерывныйконтроль иприта ввоздухе;Кулонометрическиемониторы –стандартизованныйметод контроля SO2 в воздухе (ЕРА).

Иприт

-

бис-хлороэтилсульфид; минимальная

летальная

концентрация

163,3 мг/м3

SO2

, H2

S;меркаптаны, органические

сульфиды;Cl2

, O3

, HCl,

NO, NO2

, CO.



Автоматический режимкулонометрического титрования;Катодные реакции - помехи за счетвосстановления О2; чаще- анодныереакции;Электрогенерируемые титранты:I2

, Br2

для

определения

восстановителей;KBr, KI

для


окислителей.

e ;n(A)i=n F t3

3 3

( ) 1 ( ) ( )10 ( / )

n A мг мС Vt M г моль м сек

= ⋅ ⋅⋅

i С∼



В

растворе: SO2

+ Br2

+ 2H2

O ⇔ SO42-

+ 2Br-

+ 4H+.

[ ]22-

Br2.303RTE=E + lg2F Br

⊗

⎡ ⎤⎣ ⎦

Скорость

воздуха: 500 мл/мин;

Раствор:

0.001 моль/л

Br2

в 0.1 моль/л

KBr

На

аноде: 2Br-

- 2е

→ Br2

Электроаналитические

методы

в

контроле

окружающей

среды. М.: Химия, 1990, с.152



Вспомогательныеустройства

для

компенсации

помех:Потери брома из-завосстановления накатоде;Улетучивание бромапри пропусканиивоздуха;Удаление примесей:

Индикаторная

и генераторная

цепи должны

быть

независимы.

Преимущество –универсальность;Селективностьобеспечиваютселективнымифильтрами:

О3

и

NO2поглощают

KI

О3

-кристаллы

FeSO4

SO2

–асбест

и

твердый

NaOH

H2

S –Ag-

при

150°С

NO

в

NO2с

помощью

озона, NO2

-триэтаноламинили

ацетат

натрия


ГГазоанализаторыазоанализаторы электрохимическиеэлектрохимические


ГГазоанализаторыазоанализаторы: : принциппринцип флуоресценциифлуоресценции

ThermoThermo

EnvironmentalEnvironmental

InstrumentsInstruments (TEI) (TEI) ModelModel

43C 43C PulsedPulsed

FluorescenceFluorescence

AnalyzerAnalyzer

::

определение

SO2

осушитель

пылеулавли- ватель

Флуорес- центная

камераФЭУ

Регистрирую

щее

устройство

Источник излучения


ГГазоанализаторыазоанализаторы: : принциппринцип хемилюминесценциихемилюминесценции

ThermoThermo

EnvironmentalEnvironmental

InstrumentsInstruments (TEI)(TEI)

ModelModel

42C 42C ChemiluminescenceChemiluminescence

OxidesOxides

ofof

NitrogenNitrogen

AnalyzerAnalyzer::

Рекомендован

EPA как

стандартный метод

измерения

концентрации

NO2

NO + O3

→

NO2

* + O2

;

NO2

*→ NO2

+ hν(свечение);

O3

+ CH2

=CH2

→ Аддукт*→ Продукты

+ hν

(свечение)


ГГазоанализаторыазоанализаторы: : принциппринцип спектрофотометрииспектрофотометрии

Схема

ИК-анализатора

для определения

СО

УФ-спектры

поглощения оксидов

азота

и

серы


ГГазоанализаторыазоанализаторы: : принциппринцип колориметрииколориметрии

Насос

и

ампулы для


HCNНасос

и

ампулы

для


иприта

Индикаторные трубки, насос

и

ампулы

с реагентами


ГазоанализаторыГазоанализаторы: : ПИДПИД ((FIDFID))

Портативный

газоанализатор

КОЛИОН

-1Вдля определения в воздухе рабочей зоныЛОС и других соединений с енергиейионизации не выше 10.6 eV ;диапазон 0-2000 мг/м3 ; время отклика 3 с; размеры 65 x 205 x 180 мм; вес 1.3 кг;питание – NiCd батареи.


ГазоанализаторыГазоанализаторы: : ПИДПИД ((FIDFID))

Газоанализатор

КОЛИОН

-1В-01С

для

непрерывного

контроля

в воздухе

рабочей

зоны

ЛОС и других соединений с енергией ионизации не выше 10.6 eV ;диапазон 0-2000 мг/м3 ; время отклика 3 с; Звуковой и световой сигналы тревоги.


ГазоанализаторыГазоанализаторы мультидетекторныемультидетекторные

2-детекторные

газоанализаторы

для

измерения загрязнений

воздуха:

ФИД для определения ЛОС и др. токсичных соединений; электрохимический детектор для определения СО(КОЛИОН -1V-02), H2S (КОЛИОН -1V-03), NO2 (КОЛИОН-1V-04)


ГГазоанализаторыазоанализаторы мультидетекторныемультидетекторныеПортативный

газовый

анализатор

PG-250 завода

Horiba

Измеряемые

компоненты NOx

/SO2

/CO/CO2

/O2

(5 компонентов).

Принцип

анализа NOx

; хемилюминесценция

; SO2

/CO/CO2

: инфракрасная

абсорбция. O2

: гальваническая

ячейка.

Габариты 260 х

260 х

510 мм.

Вес Приблизительно

17 кг.


Газовые сенсоры

Основные

типы

газовых

сенсоров: •

Полупроводниковые.

•

Твердоэлектролитные.•

Химически

чувствительные

полевые

транзисторы

(ХЧПТ).•

Масс-чувствительные

сенсоры.

Чувствительныйэлемент Сенсор

ИЮПАК:Миниатюрный

автоматический прибор

для


какого- то

компонента,

сочетающий детектор

(сам

сенсор) и устройство

для

обработки

сигнала


Полупроводниковые

газовые сенсоры

ПолупроводникиПолупроводникиnn--

типатипа::

SnOSnO22

, , ZnOZnO, Fe, Fe22

OO33

, , TiOTiO22

, V, V22

OO77

, MnO, MnO22

, , WOWO33

, , ThOThO22

, , CdOCdO

ПолупроводникиПолупроводникиpp--

типатипа: : CoOCoO, Cu, Cu22

O, O, NiONiO, , CrCr22

OO33

.

OxRed




Taguchi Gas Sensor –

TGS:1 –

защитная

сетка;

2 –

полупроводник;3 –

никелевый

контакт;

4 –

спираль

нагревателя

an ISO9001 and 14001 Company




TGS 800 GAS SENSOR FIGARO

Высокая селективность

к

СО, метану, изобутану,

водороду, этанолу.

Ток

нагрева

около 150 mA.




Влияние

размера

частиц на

чувствительность SnO2

–газового

сенсора

к CO и

H2

Управление чувствительностью

сенсоров:

•Легирующие

добавки;

•Режим

температурной обработки;

•Температура (нагревающее напряжение);

•Размер

частиц

оксида.


Твердоэлектролитные


Твердый

электролит

ZrO2

и

CaO; имеет

проводимость

по

кислороду

(О2-).

Поверхность

покрыта

тонким

слоем

Pt, на

которой

адсорбируются

молекулы

кислорода.

(O2

) Pt | ZrO2

, CaO

| Pt (O2

)

P1

>

P2

, возникает

разность потенциалов

2

1

2,303 lg4RT PEF P

=

Лямбда-зонд

(λ-зонд) — Позволяет

оценивать

количество

оставшегося свободного

кислорода

в

выхлопных

газах. Сигнал используется

системой

управления

для поддержания

оптимального

(около

15:1) соотношения воздух

:бензин

в

камерах

сгорания.


Масс-чувствительные

газовые сенсоры: пьезоэлектрический

эффект

Кристалл кварца

Золотой

электроддиаметр

6 мм;

Толщина

0.01 мм

6 2 mΔF=-2,3×10 FS

ΔF –

изменение

частоты; F –

частота; m –

масса; S –

площадь, покрытая

золотой

пленкой

•Пары

воды-

желатин, силикагель;•SO2

–

амины

(квадрол);•Ртуть;•СО

–

оксид

ртути

HgO;

•Взрывчатые

вещества–

Карбовакс

1000

•Аммиак

–

В6

;•H2

S –

копоть

от

горенияхлорбензойной

кислоты

Квадрол

-N,N,N’,N’

– тетра-бис(2-гидрокси

пропил)этилендиамин


ДетекторДетектор запаховзапахов


СпасибоСпасибо заза вниманиевнимание!!


ФотоакустическийФотоакустический сенсорсенсорОпределение

СО2

, SF6, рефрижираторных

газов

Источник

ИК-света

Силиконовый

сенсор

Лекция 4 - chemistry.univer.kharkov.uachemistry.univer.kharkov.ua/files/EAX4.pdf ·...

Documents

Transcript of Лекция 4 - chemistry.univer.kharkov.uachemistry.univer.kharkov.ua/files/EAX4.pdf ·...