Газохроматографический способ раздельного определения окислов азота в газовой смеси

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (и>965998 (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 040131 (2 ) 3260884/23-26

Р1 М К з

С 01 В 21/36

G 01 N 31/08 с присоединением заявки ¹â€”

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 151082. Бюллетень ¹38 (531УДК 543. 272. .32:543.544 (088.8) Дата опубликования описания 1510.82 (72) Авторы изобретения

A.Â. Соколов, Н.Ф. Мухортов и Н.В. Еже (71) 3aявитель (54) ГАЗОХРОМАТОГРАФИЧЕСКИЙ СПОСОБ РАЗДЕЛЬНОГО

ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОКИСЛОВ АЗОТА В ГАЗОВОЙ СМЕСИ

Изобретение относится к аналити ческой химии и может быть использовано в химической промышленности для анализа отходящих технологических газов. химических производств.

При ведении химических технологических процессов в отходящих технологических газах йаряду с водородом, кислородом, азотом, окисью и двуокисью углерода содержится окись, двуокись и закись азота.

С целью исследования и ведения технологических процессов необходим точный контроль за содержанием каждого компонента гоэовой. смеси. В настоящее время аналитическая химия располагает достаточным количеством газохроматографических методов анализа подобных газовых сред (1).

Общий недостаток известных методов заключается в том, что двуокись азота контактирует непосредственно с насадками колонок и с чувствительными элементами детектора при высоких температурах, в результате чего выделяется дополнительно кислород, окись и закись азота, что не позволяет точно определить содержание этих компонентов в газовой смеси.

Наиболее близким к изобретении по технической сущности н достигаемому результату является газохроматографический способ раздельного определения окислов азота в газах, который заключается в том, что двуокись азота отделяют от других газов на термообработанном тефлоне 4Д при -78 С, десорбируют при +90 C.

Остальные газы, входящие в эту смесь, разделяют в колонке с углем СКТ, модифицированным сернокислым никелем при +150 С, разделенные в колонке компоненты, .в том числе и окислы азота детектируют катарометром при

+150 С Г23.

Однако данный способ не позволяет достаточно точно определять окислы азота и кислород, так как наряду с двуокисью азота на тефлоне частично адсорбируется окись азота, а к частично вымороженной окиси азота

О при разогретой ловушке до +90 С прибавляется окись азота, полученная в результате разложения двуокиси азота, что вносит весомую ошибку в расчет этих. компонентов.

Кроме того, двуокись азота контактирует в колонке с насадкой иэ угля марки СКТ, модифицированного. серно965998

Количественное определение водорода, кислорода, азота, окиси и двуокиси углерода, окиси и закиси азота проводят способом абсолютной ,калибровки, а двуокиси азота — по азоту.

Для установления точности способа готовят газовую смесь с заданным содержанием компонентов. Эту смесь анализируют газохроматографическим

,известным и предлагаемым способами.

В таблице представлены результаты анализа предложенным и известным ,способами.

Концентрация эталонной смеси, измеренная по способу, об.В

Компоненты газовой смеси

Концентрация в эталонной газо-, вой смеси, об.Ъ предлагаемому известному

1,810,07

1,18 0,03

2,20+0 06

1,42+0,06

2,21t0,07

2,04й0,07

1,04+0,03

2,04+0,07

2,00

Двуокись азота

Окись азота

1, 0 0

Закись азота

2,10

1,2310,О4

1,30

Кислород !

Окись углерода

2,22 0,07

2,20

Двуокись углерода

3 01+0,09

2,0040,06

3,00

3,00 0,09

2,01Ж,06

2,10

Водород

П р и м е ч а н и е. В качестве разбавителя при составлении эталонной газовой смеси используется. .азот высокой частоты.

Как видно из таблицы, точйость оп- предложенном способе выше в 3 раза, ределения окиси и двуокиси азота в 65 а кислорода и эакиси..азота — в 1,5 ракислым никелем и чувствительными элементами при +150 С, .так как при хроO матографировании двуокиси азота при вышеназванных условиях на хроматограмме появляются дополнительные пики окиси и эакиси азота, что свидетельствует, очевидно, о протекании реакции двуокиси азота с насадкой колонки при +150 С, причем снижение температуры колонки до .+120 С не приводит к уменьшению разложения 10 двуокиси азота на адсорбенте.

Цель изобретения — повышение точности определения в газовой смеси кислорода и окислов азота.

Поставленная цель достигается 15 тем, что согласно способу, включающему предварительное улавливание и концентрирование двуокиси азота при -78 С и последующее разделение остальных компонентов газовой смеси в хроматографической колонке, десорбцию двуокиси и окиси азота, де-. тектирование и регистрацию компонентов, улавливание двуокиси азота проводят на термообработанном при 375

+100С без наполнителей фторопласте-4 с удельной плотностью 0.49-0,51 г/см1 суммарным объемом пор 74,8-75,2Ъ, .десорбированную двуокись азота-восстанавливают непосредственно над. медью при 790-810 С до свободного З0 азота, а разделение остальных компонентов газовой смеси проводят на цеолите СаА и полисорбе-1 при нормальной температуре.

У фторопласта-4, термообработанного без наполнителей, вероятно, нет.тех пор, в которых бы сорбирд.вались наряду с двуокисью азота молекулы окиси азота. Тефлон-4Д, очевидно, является более сильным адсорбентом по отношению к молекулам двуокиси и окиси азота.

О

На фторопласте-4 при -78 С из газовой смеси адсорбируется только двуокись азота. Остальные газы проходят при этой температуре ловушку, не адсорбируясь, и разделяются,на. цеолите СаА и полисорбе-1 при комнатной температуре.

965998

6S за по сравнению с известным спосо- . бом.

Занижение результата анализа по двуокиси азота и завышение — по окиси и эакиси азот а и кислорода в известном глетоде объясняется тем, 5 что в результате высоких температур, вероятно, происходит химическое разложение двуокиси азота. Суммарный объем пор термообработанного при

365-385 С фторопласта-4 с удельной 10 плотностью 0,49-0,51 г/сгл должен находиться в пределах 74,8-75,2%.

Предлагаемый температурный режим термообработки фторопласта-4 позволяет получить адсорбент с таки- f5

О ми порами, в которых при -78 С улавливается IIQJIHocTbE) только двуокись азота.

Выбранный оптимальный температурный режигл восстановления двуокиси г0

|азота 790 — 810 С позволяет получить пик азота симглетричным и острым, что дает возможность более точно определять двуокиси азота в газах.

Анализ газовой смеси проводят на хроматографе, схема которого пред- . ставлена иа чертеже.

Йз газовой пробы,. введенной в поток газоносителя гелия в точке 1 (расход газоносителя 50 см /глин) в стеклянной ловушке 2 с размерами

25х0,4 сгл, заполненной фтороплас- . том-4 с размерами зерна 0,25-0,5 мм и термостатированной при -78 С, адсор бируется NO . Разделенные в колонке

3, заполненной полисорбогл-1 с раз- 35 мерами 400х0,4 см,компоненты пробы поступают в детектор 4. Ток детекто-1 ра устанавливают равным 140 мА. Элек- трические сигналы детектора, величины которых пропорциональны концент- 40 рациям компонентов в смеси, регистрируются самописцем 5 в виде трех симглетричных пиков. Водород, кислород, азот, окись углерода и азота выходят из колонки на первой минуте 45 и записываются на хроматограмме в виде обцего пика; двуокись углеро. да — на второй, а закись азота— на третьей минуте. После записи на хроматограмме пика эакиси азота пробку стеклянного крана б потока газоносителя поворачивают на. 90, разогревают ловушку 2 водой, нагретой в сосуде до кипения, и десорбированную двуокись азота направляют с потоком газоносителя в реактор 7 с размерами 25õ0,4 мм, выполненный из плавленного кварца., заполненный медью с размерами зерна 0,25-0,5 мм и разогретой до 800 С (медь периодически восстанавливают, водородом путегл ввода его в поток гаэоносителя гелия, при этом непрореагировавший водород и влага сбрасываются вместе с газоносителем в атмосферу воздуха через трехходовой кран.

Азот, полученный от двуокиси азота, пройдя колонку 3, детектируется катарометром и регистрируется на хроматограмме самописца 5 в виде острого почти симметричного пика.

После записи пика азота в хроматограф вводят при этом режиме известный объем чистого азота. Путем, сравнения величин обоих пиков. азота оценивают количество двуокиси азота в газах.

После определения двуокиси азота . пробку переключателя 8 потока газоносителя поворачивают на 120, а пробку крана .6 †. на 90, замораживают ловушку 2 и вводят новую газовую пробу в точке 1 для определения водорода, кислорода, азота, окиси азота, окиси углерода. В ловушке 2 из газовой пробы адсорбируется двуокись азота, а остальные газы поступают в колонку 9 с размерами

100-0,4 см, эаполненнув цеолитом

СаА -с диаметром зерна 0,25-0,5 мм и термостатированнув при комнатной теглпературе (Цеолит СаА перед анализом разглалывалт„ отбиравт заданнув фракцию и активируют при 410 С в течение 12 ч. Одновременно через слой адсорбента пропускают ток сухоro гелия. Последуюцую активацию про водят по мере ухудШения разделения компонентов сглеси).

Разделенные в колонке водород, кислород, азот, окись углерода пос-. тупают в детектор 4, далее электрические сигналы детектора регистрируются самописцем в виде острых пиков на хроматограмме. Двуокись углерода и закись азота иэ колонки не выходят. После определения этих компонентов пробку переключателя потока газоносителя 8 поворачивают на

120, а пробку крана б — на 90, разогревают ловушку 2 и восстанавливают двуокись азота в реакторе-7, до свободного азота. Последний де- тектируется и регистрируется на хроматограмме в виде острого пика.

Таким образом, предлагаемый газохроматографический способ раздельного определения окислов азота и кислорода в газовой смеси по сравнению с известным способом позволяет повысить точность определения окиси и двуокиси азота в 3 раза, эакиси азота и кислорода в 1,5 раза. Кроме того, снижаются затраты электроэнергии на одно элементоопределение и предусматривается значительное упрощение подготовки адсорбентов.

Формула изобретения

Газохроматографический способ раздельного определения окислов аэота в газовой смеси, состояцей, преимущественно, иэ водорода, окиси и двуокиси углерода, кислорода, окиси, 965998

Составитель A. Жаворонкова

Редактор М. Келемеш Техред М.Рейвес

Корректор О. Билак

Заказ 7763/32 Тираж 509

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 двуокиси и закиси азота, включающий предварительное улавливание и концентрирование двуокиси азота на адсорбенте при -78 С последующее разделение оставшихся компонентов смеси в колонке,.дессрбцию двуокиси азота, детектирование и регистрацию компонентов, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения окислов азота и кислорода, в качестве адсорбента двуокиси азота используют термообработанный при 365-385 С фторопласт-4 с удельной плотностью 0,49-0,51 г/см и суммарным обьемом пор 74,8-75,2%, десорбированную двуокись азота восстанавливают непосредственно над медью при 790-810 С, а разделение остальных компонентов газовой смеси проводят на цеолите СаА и полисорбе-1 при нормальной температуре.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Лнваер Б.И., Другов Ю.С. Газовая хроматография неорганических веществ, М., "Химия", 1976, с. 183184.

2. "Заводская лаборатория". Т.28,,1972, Р 2, с. 154-155.