Инертные газы - Фастовский В.Г.
Скачать (прямая ссылка):
приближением справедливо только для смесей гелия с азотом или углеводородами. Однако такие приборы совершенно неприемлемы для анализа смесей, компоненты которых обладают соизмеримыми величинами адсорбции (Не — Ые, Кг — Хе и др.). При анализе неоно-гелиевых смесей, например, неадсорбиро-
ванная и адсорбированная фазы содержат оба компонента. Для таких случаев предложена простая и достаточно надежная методика адсорбционного анализа [65], идея которого заключается в следующем. При постоянных количестве адсорбента в, объема сорбата V и неизменной температуре Т состав и главным образом объем неадсорбироваиной фазы однозначно определяются составом исходной анализируемой смеси. Анализ, таким образом, сводится к количественному определению неадсорбироваиной фазы, что может быть проделано двумя методами: а) измерением давления неадсорбироваиной фазы при постоянном объеме ее и б) измерением объема при неизменном давлении.
На рис. 5.18, а схематически изображен прибор с измерением давления неадсорбироваиной фазы при постоянном объеме. Система откачивается вакуум-насосом через кран / и заполняется анализируемым газом через кран 2. С помощью ртутного резервуара 3 уровень ртути в бюретке 4 доводят до метки / и по манометру 5 определяют начальное давление. Адсорбер 6 охлаждают в сосуде 7 с жидким азотом, открывают кран 8 и, поднимая уровень ртути до метки //, передавливают весь газ в адсорбер. Затем вновь опускают уровень ртути до метки / и через несколько минут наблюдают конечное давление. Расчет состава анализируемого газа проводят с учетом объема свободного пространства адсорбера ниже крана 8.
В приборе для измерений при постоянном давлении (см. рис. 5.18, б) имеются градуированная бюретка 9 и небольшой манометр 10, по которому с помощью зрительной трубки 11 следят за воспроизводимостью давления до адсорбции смеси и после нее.
При выборе прибора для конкретных аналитических целей следует учитывать, что газоанализатор с постоянным объемом характеризуется относительной простотой и высокой чувствительностью, практически одинаковой во всем диапазоне составов смесей данных компонентов. Прибор с постоянным давлением пригоден для полумикроанализа бинарных смесей и позволяет выбором геометрических размеров изменять чувствительность анализа в широких пределах. Но он характеризуется также значительным изменением чувствительности в различных областях составов смеси двух компонентов, вследствие чего этот прибор более удобен для проведения анализов в относительно узком диапазоне концентраций компонентов. Принцип прибора с постоянным 'объемом использован также в газоанализаторе портативного типа [66].
Во всех описанных выше адсорбционных газоанализаторах объем пробы невелик, и они не могут использоваться для определения небольших примесей в газах, так как в этом случае необходимо через адсорбер пропустить большие количества адсорбируемого газа. Б приборе такого типа [67] определенный
330
328
объем анализируемого водорода или гелия в количестве, регистрируемом газовым счетчиком, пропускают через адсорбер, охлажденный в сосуде с жидким азотом. При этом в адсорбере задерживаются все примеси азота и кислорода и лишь небольшое количество водорода или гелия. После откачки адсорбера до остаточного давления примерно Ю-4 мм рт. ст. водород, а тем более гелий практически полностью удаляются из угля, а сорбент нагревается до комнатной температуры. Азот и кислород десорбируются, и по результирующему давлению рассчитывается концентрация примесей в анализируемом газе. Анализатор позволяет определять содержание примеси азота и кислорода в водороде или гелии до 10-9%. Адсорбер содержит до 30 г угля, скорость пропускания газа около 2 м3/ч. При анализе концентраций в области Ю-8-—10-9% необходимо пропустить до 1 м5 газа. При концентрациях примесей 10-7% и выше погрешность показаний около 5%, при концентрациях Ю-8— 10~9% — соответственно 10 и 30%. При наименьших концентрациях примесей продолжительность анализа 1,5 ч.
Селективная адсорбция примесей азота, кислорода, аргона и других газов из потока гелия, водорода или неона широко используется для обогащения пробы и повышения чувствительности при анализе чистоты этих газов. Примеси достаточно полно адсорбируются на активированном угле, цеолите или си-ликагеле при оптимальных условиях. Затем измеряются объем поглощенной газовой смеси и ее состав с последующим пересчетом результатов; при этом учитывается объем пропущенного через адсорбер анализируемого газа [68, 69].
Определение содержания основных активных компонентов в газах
Кислород. В технологии инертных газов необходимы газоанализаторы для определения кислорода в широком диапазоне пределов изменения концентрации: практически от 100% (например, в бедном криптоновом концентрате) до 10~4% и ниже (при определении чистоты газов).
Из автоматических газоанализаторов для определения кислорода в диапазоне концентраций 100—0,1% наиболее широко используются магнитные приборы. В области меньших концентраций применяются деполяризационные, а при очень низких содержаниях кислорода — гальванические газоанализаторы.
