Способ ик определения концентрации газов

 

Изобретение относится к молекуо1ярному спектральному анализу преимущественно газов, растворенных в жидкости, и может быть использовано в химической, нефтехимической и др. областях промьтшенности. Целью является расширение информативности молекулярного спектрального анализа. Предварительно снимают ИК-спектр поглощения растворителя, в качестве которого можно использовать сероуглерод , хлороформ, четьфеххлористый углерод , а также сжиженные газы, такие как азот, кислород, окись углерода, закись азота и д р. Если раствор спектрально прозрачен, в нем растворяют исследуемые газы. Далее снимают ИК- спектр поглощения полученной системы и вьщеляют полосы одновременных переходов, отвечающие сумме частот молекул растворителя и растворенного - газа. Для каждой порции измеряют интегральные интенсивности полос одновременного перехода и находят концентрацию газа. (Л сл 4

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (19) (11) (5D 4 G 01 N 21 35 ГГ(! и?ю g g

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3980785/31-25 (22) 26. 11.85 (46) 23.05.87, Бюл. Р 19 (/1) Самаркандский государственный университет им. А. Навои (72) P.À. Ахмеджанов (53) 543.42 (088,8) (56) ЕР заявка Р 007656, кл. G 01 N 21/31, 1984.

Берцев В.В., Буланин M.Î., Жигула Л.A. и Коломейцева Т.Д. Молекулярная спектроскопия. Изд-во ЛГУ, 1973, в. 2, с, 81. (54) СПОСОБ ИК ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ГАЗОВ (57) Изобретение относится к молекулярному спектральному анализу преимущественно газов, растворенных в жидкости, и может быть использовано в химической, нефтехимической и др. областях промышленности. Целью является расширение информативности молекулярного спектрального анализа.

Предварительно снимают ИК-спектр поглощения растворителя, в качестве которого можно использовать сероуглерод, хлороформ, четыреххлористый углерод, а также сжиженные газы, такие как азот, кислород, окись углерода, закись азота и др. Если раствор спектрально прозрачен, в нем растворяют исследуемые газы. Далее снимают ИКспектр поглощения полученной системы и выделяют полосы одновременных переходов, отвечающие сумме частот молекул растворителя и растворенногогаза. Для каждой порции измеряют интегральные интенсивности полос одновременного перехода и находят концентрацию газа.

1312454

А

n =

В n„P где А— измеренная интегральная интенсивность выделенной полосы одновременного перехода; плотность растворителя; плотность растворенного

n— (ив а газа; длина поглощающего слоя; бинарный интегральный коэффициент поглощения данной системы, Значения В не зависят от агрегат ного состояния вещества и для многих смесей, находящихся в газовой или жидкой фазах, величины В известны.

В тех случаях, когда нет данных по

В для данной смеси, ее можно найти по величине измеренной интегральной интенсивности А полосы одновременноИзобретение относится к молекулярному спектральному анализу преимущественно газов растворенных в жидкости, и может быть использовано в химической, нефтехимической и других областях промышленности.

Целью изобретения является расширение информативности молекулярного спектрального анализа эа счет определения концентрации газов, не имеющих собственных разрешенных инфракрасных спектров поглощения.

Сущность способа определения концентрации газа заключается в следующем: кювету наполняют растворителем и помещают в кюветное отделение спектрального прибора. В качестве растворителя можно испольэовать сероуглерод, хлороформ, четыреххлористый углерод, а также сжиженные газы, такие как азот, кислород, окись углерода, двуокись углерода, закись азота и др. Проведя съемки ИК-спектров поглощения чистой жидкости и убедившись в ее прозрачности в необходимой спектральной области, растворяем в ней порциями исследуемый газ или газовую смесь. Далее снимается ИК-спектр поглощения полученной системы и выделяются полосы одновременных переходов, отвечающие сумме частот молекул растворителя и растворенного газа. Для каждой порции измеряют интегральные интенсивности полос одновременного перехода и находят концентрацию растворенного газа по формуле

ro перехода системы, задавая концентрацию растворенного газа.

Одновременные переходы, индуцируемые при взаимодействии молекул, приводят к поглощению на суммарных, реже на разностных, собственных частотах каждой из сталкивающихся частиц.

Интенсивности полос одновременных переходов пропорциональны произведению плотностей компонентов смеси. Это обстоятельство используется для определения концентрации растворенного вещества при известной плотности растворителя. Существенное отличие одновременных переходов от обычных разрешенных инфракрасных переходов заключается в том, что в спектре проявляются колебания неполярных молекул, таких как кислород, водород, азот и др, Теоретически одновременные переходы возможны в смесях, находящихся в любых агрегатных состояниях. Практически удается наблюдать ограниченное число одновременных переходов, так как вероятность их обнаружения на 3-4 порядка. меньше соответствующей вероятности разрешенных инфракрасных спектров поглощения. Поэтому растворы составляются таким образом, чтобы полосы одновременных переходов не попадали на собственные инфракрасные полосы поглощения компонентов смеси.

Целесообразно использовать малоатомные молекулы в качестве раствоÇ5 рителя, так как в этом случае больше вероятности обнаружить окна прозрачности в разных спектральных областях. Оптические слои, необходимые для регистрации полос одновременных

40 переходов в растворе, лежат в интер- вале 1-50 см.

Съемки инфракрасных спектров поглощения растворов в области полос одновременных переходов можно вести

4 на любом ИК-спектрометре. Использованы кюветы высокого давления, рассчитанные на 150 атм, слоями 4 и

50 см, 1

50 II p H M е р 1 ° При комнатной температуре в слое 50 см получают спектр ИК-поглощения в области полосы одновременного перехода (СО )+

+1(СО) на частоте 4490 см в растворе, содержащим окиси углерода и жидкую углекислоту. Для данной порции растворенной окиси углерода измеряют интегральную интенсивность

1 полосы, которая равна А = 18,6 см

А

) п В 1

30 гдеАизмеренная интегральная интенсивность выделенной полосы одновременного перехода; плотность растворителя; длина поглощающего слоя, бинарный интегральный коэффициент поглощения данной системы. и 1

735 ВСоставитель В. Дорофеев

Редактор Г. Волкова Техред М.Ходанич

Корректор О.Тигор

Заказ 1966/42 Тираж 777

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35» Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

3 13

Используя значение коэффициента В =

= 38,8 см"/г для системы СО + СО по формуле (1) находят концентрацию окиси углерода в растворе п =

= 0,0128 г/см . Для контроля точности данного метода определения количества растворенной окиси углерода параллельно проведены съемки спектров разрешенных в ИК вЂ облас первого обертона колебаний 2 (СО) 4260 см того же раствора в слое 4 см. Значение концентрации СО в растворе, найденного этим методом, равном п = 0,0124 г/см

Пример 2. Исследуют ИКспектр поглощения растворов водорода в жидкой углекислоте в слое

50 см. Выделяют полосу одновременно-1

ro перехода на частоте 6500 см которая равна сумме частот колебаний з(СО ) + 1 (Н ). Измерив интегральную интенсивность полосы A=210, 5 см

-1 и используя значение В = 359,3 см /г

Ф из работы, определяют концентрацию водорода в жидкой углекислоте и =

= 0,0156 г/см .

Точность определения концентраций растворенных газов по данной методике составляет 3-57..

Изобретение позволяет значительно расширить возможности молекулярного спектрального анализа, так как позволяет работать с веществами, анализ которых не мог быть осуществлен ранее. Стало возможным определение концентраций таких газов, как кислород, водород, азот и др., которые

12454 4 не обладают собственными разрешенны ми инфракрасными спектрами поглощения. При этом точность способа опте деления концентрации достаточно высока и не уступает известному способу.

Предлагаемый способ также позволяет проводить одновременный анализ смеси, содержащей полярные и неполярные молекулы.

Формула изобретения

Способ ИК определения концентрации газов, растворенных в жидкоСти, вклю15 чающий измерение интегральной интенсивности полос поглощения, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью увеличения информативности молекуляр* ного спектрального анализа, регистри20 руют интегральную интенсивность полос одновременного перехода, характерного для растворителя и примеси, а концентрацию примеси, выраженную через плотность растворенного газа, определяют по формуле