Помощь в написании студенческих работ
Антистрессовый сервис

Автоматическое определение аммиака термокаталитическим методом

Диссертация: Автоматическое определение аммиака термокаталитическим методом
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Основные положения, выносимые на защиту: автоматическое непрерывное термокаталитическое селективное определение аммиака в газовых средах в присутствии других горючих газоврезультаты исследования по созданию селективного термокаталитического сенсора, а также значения величин превращения газообразных веществ на различных катализаторахрезультаты определения основных метрологических характеристик… Читать ещё >

Автоматическое определение аммиака термокаталитическим методом (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Содержание

  • Введение
  • 1. Современное состояние методов, сенсоров, газоанализаторов для определения аммиака в газовых средах
  • 2. Экспериментальная часть
    • 2. 1. Реактивы, растворы, материалы, приборы и сенсоры аммиака
  • Растворы и реактивы
  • Приборы и термокаталитические сенсоры
    • 2. 2. Способы приготовления поверочных газовых смесей аммиака
    • 2. 3. Изучение окисления аммиака на катализаторах на основе оксидов переходных металлов
      • 2. 3. 1. Определение активности различных катализаторов на основе оксидов переходных металлов
      • 2. 3. 2. Окисление аммиака в модельных газовых смесях
      • 2. 3. 3. Выбор катализатора для селективного определения аммиака
    • 2. 4. Автоматическое термокаталитическое определение аммиака в газовых средах.,
      • 2. 4. 1. Изготовление термокаталитического сенсора и определение его метрологических характеристик
      • 2. 4. 2. Определение аммиака в газовых средах термокаталитическим методом
  • Выводы

Актуальность работы.

Поскольку аммиак относится к категории опасных веществ (ПДК рз = 20 мг/м3), практический интерес представляет организация постоянного контроля над содержанием аммиака в воздухе. В настоящее время для этого применяют фотометрический метод определения, предполагающий периодический отбор пробы, ее специальную подготовку, и характеризующийся высокой погрешностью определения. Кроме того, фотометрический метод и сенсоры, основанные на нем, обладают низкой селективностью в присутствии других веществ (например, сероводорода).

Наиболее перспективно для автоматического непрерывного определения аммиака в сложных газовых смесях использовать полупроводниковые и термохимические (термокаталитические) сенсоры, но эти методы имеют свои ограничения. В частности, погрешность определения с помощью полупроводниковых сенсоров зависит от состава анализируемой газовой смеси, влажности окружающей среды, наличия паров углеводородов, блокирующих поверхность чувствительного элемента. Существующие термокаталитические сенсоры с чувствительными элементами на основе платины недостаточно селективны, особенно при определении одного горючего компонента в присутствии других. Одновременно наблюдается отравление поверхности платины в присутствии сероводорода, что также приводит к увеличению погрешности определения.

Указанные недостатки заметно ограничивают возможности применения полупроводниковых и термокаталитических методов для мониторинга содержания аммиака в сложных газовых смесях.

Цель работы.

Цель работы заключалась в разработке и получении селективного термокаталигического сенсора для определения аммиака, его основных аналитических и метрологических характеристик и автоматического непрерывного метода анализа газовых сред на содержание аммиака.

Научная новизна.

Разработан селективный термокаталитический сенсор аммиака на основе оксидов переходных металлов-, обоснован выбор катализаторов д ля создания сенсора аммиака. Селективность сенсора обеспечивается за счет использования в чувствительном элементе катализаторов на основе оксидов переходных металлов, обладающих различной активностью к компонентам газовой смеси. Изучен процесс окисления аммиака в присутствии сопутствующих газов в зависимости от содержания пористого носителя в составе катализатора и от способа его изготовления. Разработана методика приготовления поверочных газовых смесей с различным содержанием аммиака с погрешностью, не превышающей 2,5%, основанная на смешивании в потоке первичных газов в присутствии газа-разбавителя.

Изучены основные и дополнительные метрологические характеристики разработанного селективного термокаталитического сенсора аммиака в условиях его эксплуатации на реальных объектах. Разработан автоматический непрерывный метод анализа газовых сред на содержание аммиака, основанный на использовании дифференциальной схемы измерения.

Вклад автора.

Автору принадлежат.

— обоснование, выбор и приготовление катализаторов на основе оксидов переходных металлов для создания селективного термокаталитического сенсора аммиакапроведение всей экспериментальной работы по отработке методики определения содержания аммиака, результаты определения основных метрологических характеристик, а также данные по оценке воздействия различных факторов на погрешность определения аммиака термокаталитическим методом в газовых средахпроведение научных испытаний автоматизированного газоанализатора с разработанным сенсором по созданной методике.

Практическая ценность работы.

Разработана методика, созданы сенсоры на основе термокаталитического метода для автоматического непрерывного определения аммиака в газовых средах. Предложенная методика, сенсоры могут быть использованы на химических предприятиях с целью сбора информации и создания аналитической системы, позволяющей принимать опережающие меры по предотвращению загрязнений окружающей среды аммиаком в результате нарушения технологии процесса его производства, транспортировки и хранения.

Разработанные селективные термокаталитические сенсоры реализованы в выпускаемых газоанализаторах для автоматического контроля над содержанием аммиака в различных газовоздушных средах.

Основные положения, выносимые на защиту: автоматическое непрерывное термокаталитическое селективное определение аммиака в газовых средах в присутствии других горючих газоврезультаты исследования по созданию селективного термокаталитического сенсора, а также значения величин превращения газообразных веществ на различных катализаторахрезультаты определения основных метрологических характеристик термокаталитического сенсора аммиакаданные метрологической аттестации малогабаритного автоматического газоанализатора аммиака (МАГЫН3) — данные по непрерывному автоматическому определению аммиака в атмосфере животноводческих комплексов и в газовых смесях, образующихся при производстве аммиака и азотной кислоты.

Апробация работы.

Основные результаты проведенных исследований, а также данные их практического применения докладывались на конференции молодых ученых Сочинского НИЦ РАН (1999 г.) и на I международной конференции «Транстур-98» (Сочи, 1998 г.).

По материалам диссертации опубликовано 4 работы:

1. Деменчук Е. Ю., Хамракулов Т. К. Термокаталитический метод и сенсор для селективного определения аммиака в смеси горючих газов// Инж. экология, 1999. № 8. С. 52−55.

2. Хамракулов Т. К., Деменчук Е. Ю. Автоматическое определение аммиака в газовых средах термокаталитическим методом // Заводск. лаборатория. 1999. № 10. С.23−26. 7.

3. Хамракулов Т. К., Деменчук Е. Ю. Основные метрологические характеристики термокаталитического сенсора для определения аммиака II Заводск. лаборатория. 1999. № 11. С. 12−15.

4. Деменчук Е. Ю. Автоматическое определение аммиака в газовых средах/ Тезисы докл. 1-й международной конференции «Транстур-98». Сочи, 1998. С. 82.

Выводы.

1. Создан термокаталитический сенсор, селективность которого обеспечивается за счет использования в чувствительном элементе катализаторов на основе оксидов переходных металлов, обладающих различной активностью к компонентам газовой смеси.

2. Разработана методика приготовления поверочных газовых смесей с различным содержанием аммиака с погрешностью, не превышающей 2,5%, основанная на смешивании в потоке первичных газов в присутствии газа-разбавителя.

3. Обоснован выбор катализатора и установлены оптимальные условия эксплуатации чувствительных элементов термокаталитического сенсора, состоящих из смеси оксидов переходных металлов, обладающих различной окислительной активностью по отношению к аммиаку, водороду, оксиду углерода (II) и метану.

4. Разработан автоматический непрерывный термокаталитический метод селективного определения аммиака в газовых средах в присутствии других горючих газов на основе дифференциальной схемы измерения. Присутствие водорода, метана и оксида углерода в концентрациях соответственно 1,6., 1,50 и 1,78%0б не мешает определению аммиака.

5. Параметры внешней среды не оказывают влияния на основные метрологические характеристики сенсора и малогабаритного газоанализатора для определения аммиака.

6. Обоснованы целесообразность и преимущество применения разработанного термокаталитического метода и малогабаритного автоматического селективного газоанализатора для определения аммиака в воздухе рабочей зоны.

Показать весь текст

Список литературы

  1. В. Определение загрязнений воздуха в атмосфере и на рабочем месте. -Л.: Химия. 1980. 201 с.
  2. Е.А. Химический анализ воздуха. Л.:Химия. 1976. 205 с.
  3. Kim m el J., Niskanen A. The ammonia determination in the waste water. // Water and Waste Treat. 1992. V. 35 № 11. P. 69.
  4. Г. А., Бережная М. И., Попасенко A.B./ Способ изготовления индикаторной ленты для определения паров аммиака. Авторское свидетельство СССР № 4 210 296. Опубл. 07,02,89. БИ № 5.
  5. Э.С., Бартявиноте Р. Ц., Догене М. И., Кривошеева Л.В./В кн.: Образование канцерогенных N-нитросоединений в экологических системах. Тез. докл. 2 Всесоюзного симпозиума по экол. онкологии. Киев. 1990. С. 55−57.
  6. I.S., Colls I.L., Kinillos I.H., Linares P., Castro M.D. Одновременное определение аммиака и мочевины. //Analytical Chim. Acta.1989. V. 221. № 1. P. 173−177.
  7. Ю.С., Беликов А. Б., Дьякова Г. А., Тульчинский В. М. Методы анализа загрязнений воздуха. М.: Химия. 1984. 384 с.
  8. То scan о J., Donozzolo R. Улучшение условий определения аммиака. // Chemistry. 1990. V. 61. № 2. Р. 53.
  9. Н. Контроль за концентрацией аммиака в потоке дымовых газов // Chem. Ing. Techn. 1991. V. 63. № 8. P. 844−846.
  10. J., Donozzolo R. Определение аммиака гипохлоритным методом.// Anal. Chem. 1988. № 9. P. 567−573.
  11. RootR.A., Verhade A.J.L., Woaters L.W. A highly sensitive ammonia gas sensor. // Appl. 0pl. l990. V. 29. № 25. P. 3645−3653.
  12. Vuso K.5 VoshiakiK. Ферментный циклический метод определения аммиака.// Бунсэки кагаку. 1989. Т. 38. № 4. С. 188−192.
  13. А. Прикладная ИК-спектроскопия . М.: Мир. 1982. 240 с.
  14. Preininger С., Mohr G.J., Klimant J., Wolfbeins O.S. Ammonia fluorosensors based on reversible lactonization of polymer-entrapped rhodamine dues.// Analytical Chim. Acta, 1996. V. 334. № 1−2. P. 113−123.
  15. B.B., Борисов В. Б., Немец B.M., Соловьев А. А. Спектральный абсорбционный анализатор аммиака в чистых смесях./ 10 конф. по химии высокочистых в-в.- Тез. докл. Н. Новгород, 1995. С. 144−145.
  16. В.В., Борисов В. Б., Немец В. М., Соловьев А. А. Оптический абсорбционный газоанализатор. //Заводск. лаборатория. 1995. Т. 61. № 12. С. 29−30.
  17. Li D., Takashi I., Zhang D. Determination of ammonia in the rain water.// Environ. Chem. 1995. V.14. № 5. P. 460−465.
  18. Yangjin X., Shihui S., Changuin L. Ammonia selective sensor on neutral ionofores.//Analytical Chim. Acta. 1995. V. 312. № 1. P. 9−13.
  19. P.Т., Tofeeld B.C. Газовый сенсор. Патент Великобритании № 2 239 074. Опубл. 23.01.91.
  20. M.R., Sigel G.M., Ihou Q. // Proc. Soc. Photo-opt. Inept. Eng. 1986. № 838. P. 348−352.
  21. A.B., Старков А.В.//Хим. физ. 1994. Т. 13. № 7. С. 108−115
  22. VasuhaS., Sanoshil. Определение аммиака в воздушных выбросах. //Бунсэки кагаку. 1990. Т. 39. № 12. С. 811−816.
  23. Shen G., Liu X., Vang V., Vu R. Газочувствительный зонд для определения аммиака. //Analyt. chem. 1988.V.16. № 7. P. 599−602.
  24. G. Селективный оптохимический аммиачный сенсор, основанный на иммобилизованном фталоцианине никеля.//Chem. analysis. 1993. V.38. № 3. P. 315−321.
  25. Ruihua Wu, Jones T.A. Характеристики многослойного чувствительного датчика на основе фталоцианина свинца.// Sens, and Actuators. 1990. V.2. № 1. P. 33−42.
  26. A., Collins R.A., Armstron N.R. Влияние влажности на работу сенсоров N02 и NH3.// J. Phys. Chem. 1990.V.23. № 2. P. 223−227.
  27. С.П., Потырейло Р. А., Барсук П. С. Гжопский Д.Н. Волоконнооптический газоанализатор аммиака.// Вестник Киевск. политехи, ин-та. 1991. № 21. С. 73−76.
  28. В. Л., Полотнюк Е. Б. П^еносной фотоионизационный газоанализатор «Колион».// Холод, техн. 1995. № 3. С. 33−37.
  29. Luo J., Oltman R., Christian G.D., Rushichka J. Ammonia determination with glass diffusion denuder. // Talanta. 1995. V. 42. № 10. P. 1545- 1551.
  30. Trusell R., Karlberg B. Efficiency and response studies on gas diffusion manifolds in flow-injection systems. //Analyt. Chim. Acta. 1995. V.308. № 1−3. P. 2206−2213.
  31. Lane R., Chow C., Davey D.E., Mulcahy D., McLeod S. On-line technique for ammonia determination.//Analyst. 1997. V. 122. № 12. P. 1640−1643.
  32. Miura H., Worrel W. Rauch gas in line messen.// Chem. Phys. Lett. 1987. № 2. P.. 319 322.
  33. Klarenbeer J.V., Pain B.F., Philips L. A comparison of methods for use in the measurement of ammonia emissions.//Int. J. Environ. Analyt. Chem. 1993. V. 53. № 3. P. 205−218.
  34. В.Н., Дробот Д. В., Подоляка В. З. Разработка новых термо- и газочувствительных датчиков на основе сложных оксидов и композиционных оксидных составов//Фундам. пробл. пьезоэлектрон. 1995. № 3. С. 113−118.
  35. .П., Никольская Е. Б., Ягодина О. В. Потенциометрическое определение аммиака и амидов.//Докл. АН СССР. 1990. Т. 315. № 5. С. 123. !. Brunohange D. Electrochemical method of determination of ammonia. // Galvanotechnik. 1993. V. 84. № 8. P. 2724.
  36. B.M., Артемьев E.M., Фридман Ш. Датчик для измерения концентрации аммиака в жилых помещениях. //Тр. Ин-та приклад. Геофизики. 1991. № 78. С. 40−46.
  37. Mayo N., Mor U., Marouani D. Electrochemical response to H2, 02, NH3 of a solid stste cell based on ion-exchange membrane serving as a solid polymer m em bran e.// Anal. Ch im. Acta. 1995. V. 310. № 1. P. 139−144.
  38. A.A., Сергеева С.P., Литовченко B.M. Датчик для определения аммиака.// Кокс и химия. 1996. № 7. С. 20−23.
  39. .П., МатероваЕ.А. йоноселективные электроды Л.: Химия. 1980. 256 с.
  40. Р., Зыка Я., Штулик К. Электроаналитические методы в контроле окружающей среды. М.: Химия. 1990. 300с .
  41. К. Работа с ионоселективными электродами М.:Мир.1980. 350с.
  42. И. И., Вершинин П. П. Электрохимическое определение аммиака .// Информат.-машиностр. 1997. № 2. С.50−52.
  43. A.B., Старков A.B. Метод количественного н качественного определения аммиака в воде.// Хим. физ. 1994. Т. 13. № 7. С. 108−115.
  44. С. Сенсор для определения аммиака. // Chem. Eng. 1995. V. № 7. P. 12.
  45. Т.К. Современные автоматические электрохимические методы контроля воздушной среды. Ташкент: Фан. 1982. 92 с.
  46. А.Е., Васильев A.A., Ерышкин A.B., Малышев В. В., Разумов A.C. Чувствительность к аммиаку как функция потенциального барьера в толстопленочных сенсорах на основе Fe203 . //Журн. аналит. хим. 1995, Т. 50, № 1, С. 42−44.
  47. О.Варфоломеев А. Е., Васильев A.A., Ерышкин A.B., Малышев В. В., Разумов A.C. Исследование чувствительности сенсоров на основе ZnO к окиси углерода, аммиаку, водороду, фосфину и арсину. // Журн. аналит. хим. 1997. Т.52. № 1. С.66−68.
  48. А.Н., Донова М. В., Хомутов С. М., Елисеева Т. П. Сенсоры на основе полевых транзисторов. //Журн. аналит. хим. 1997. Т. 52. № 1. С.74−82.
  49. V., Rvoek С., Kiesele Н. / Электрохимическое определение аммиака. Патент ФРГ Ш 3 841 622. Опубл. 13.06.90.
  50. Р., Зыка Я., Штулик К. Электроаналитические методы в контроле окружающей среды. ML: Химия. 1990. 300 с.
  51. Inspetionsgerat fur Ammoniak-Spuren // Chem. -Eng. -Techn. 1996. V. 68. № 8. P. 896.
  52. О.Б., Саксонов M.H., Шихова Г. В., Спивак А. И. Сенсор для определения аммиака. //Деп. в ВИНИТИ. 19.12.1986. №> 87−19И. 7с.
  53. Chen X., Kiminori J., Masayuki M., Chiaki J. Ammonia sensor.//Chem. Lett. 1996. № 2. P. 103−104.
  54. Vecera Z., Janak J., Pisca S. A comparison of three analytical methods for measurement of atmospheric ammonia .//Collect. Of Czechosl. Chemical Commun. 1989. V.54. № 2. P. 341 345.
  55. Н.Г., Илясов Л. В., Азим-Заде А.Ю. Автоматические детекторы газов и жидкостей. М.: Энергоатомиздат. 1983. 95 с.
  56. В.П. Автоматический анализ газов и жидкостей на химических предприятиях. М.: Химия. 1976. 350 с.
  57. L.D., Latough D.I. Устройство для количественного и качественного определения газа, растворенного в жидкости. //Thermochim. Acta. 1987. № 2. P. 202−204.
  58. Т.П., Нцкович П. И., Молчанов Д. С., Тулайнова Т. В. Изменение модового состава излучения при работе датчика аммиака. // Хим. физ. 1995. Т. 14. № 2. С. 103- 107.
  59. Ache H., Czolk R., Morales -Bahnick A. Сенсорный материал для детектирования аммиака. //Пат. 4 332 512 ФРГ МКИ6 G01 № 31/32 Kerrforschungszentrum Karlsruhe GmbH. № 311.05- Заявл. 24.09.93.- Опубл. 30.03.95.
  60. Э.М., Теплоухова Г. А. Измерение малых концентраций активных газов. М. 1973. 290 с.
  61. Ю.А., Левин Е. Д., Иванов B.C. Автоматический анализатор жидких сред. Авторское свидетельство СССР № 1 368 761. Опубл. В Бй 1988. № 3.
  62. Р.Т., Tofeeld B.C. Газовый сенсор. Патент Великобритании № 2 239 074. Опубл. 23.01.91.
  63. Gallager J., M asi R Чувствительный слой на аммиак. //Chem. Eng. 1996. № 11. P. 29.
  64. J.V., Pain B.F., Phillips J. Оценка методов определения аммиака при применении суспензии отходов на пастбище.//Indian J. Chem. An. 1996. V. 35. № 3. P. 251−253.
  65. Н.Б., Седов В. П. Датчик для определения аммиака и воды. //Науч.-произв. объединение Радиевый ин-т. № 93 001 044- Заявл. 11.1.93- Опубл. 10.8.96- Бюл. № 22.
  66. Ю.Н. Система мониторинга аммиака и пыли в отходящих газах, ti Сб. тез. межд. конф. «Мат. методы в химии и хим. техн.» Тверь. 1995. Ч.З. С. 72.
  67. I. Промышленный анализатор для контроля выбросов аммиака.//СЬет.-Eng.-Techn. 1995. V.7. № 5. Р. 541.
  68. Т.Кричмар С. И., Безпальченко В. М. Сенсор для обнаружения аммиака в рабочей зоне.//Заводск. лаборатория. 1997. Т. 63.№ 4. С. 12−13.
  69. Н.Э., Яковлев В. И., Сафонова И. В., Жебрун А. Б., Круг П. Г., Житков А. И. Датчик для определения аммиака в жидких и газовых средах.//Авторское свидетельство № 95 107 034/25 .Заявлено 12.5.95. Опубл. 10.5.97. БИ № 12.
  70. В.В., Колебошин В. Я. Датчик аммиака. Авторское свидетельство СССР № 1 608 558. Опубл. 1990. БИ № 43.
  71. Н.И., Голодец Г. Н. Кинетика окисления аммиака на С03О4 . // Кинетика и катализ.1974. № 15. С. 391.
  72. Н.И., Голодец Г. Н. Окисление аммиака на окислах меди и железа. //Катализ и катализаторы. 1974. № 12. С. 14.
  73. ГОСТ 20 224–74 «Приборы газоаналитические промышленные непрерывного действия. Методы испытаний». -М.:1975. 16 с.
  74. К.С., Воробьев Н. К., Годнев И. Н. и др. Физическая химия. М.: Высшая школа. 1995. 512 с.
  75. Вредные вещества в промышленности. / Под ред. Н. В. Лазарева, И. Д. Гадаскиной. Л.: Химия. 1977. Т.3. 608 с.
  76. Международный союз теоретической и прикладной химии. Номенклатурные правила ИЮПАК. М.1979. 660 с.
Заполнить форму текущей работой

Сессия? Спокойно!