Фотоколориметрические газоанализаторы. 
Технические измерения и приборы

Фотоколориметрические жидкостные и ленточные газоанализаторы применяют для определения микропримесей газов, вступающих в цветную реакцию со специально подобранным реактивом. Колориметрический метод позволяет определять концентрацию вещества по интенсивности окраски раствора, используя закон Бугера-Ламберга-Бера (см. п. 9.2).

В автоматических фотоколоримстричсских жидкостных газоанализаторах обычно используют дифференциальные схемы, обычно с двумя фотоприёмниками. Газоанализаторы, в которых концентрацию растворённого вещества определяют по интенсивности окраски, могут быть выполнены с периодической и непрерывной подачей абсорбента и газа равными порциями через одинаковые промежутки времени.

Фотоколориметрический метод анализа обладает высокими чувствительностью и стабильностью. Высокая чувствительность метода объясняется возможностью накапливания анализируемого компонента в растворе или на индикаторной ленте. Высокая избирательность метода определяется специфичностью химической реакции между анализируемым компонентом и реактивом (индикатором).

Фотоколориметрические газоанализаторы применяют главным образом для измерения концентраций токсичных примесей (например, оксидов азота, 0₂, Cl₂, CS₂, 0₃, H₂S, NH₃, HF, фосгена, ряда органических соединений) в атмосфере промышленных зон и в воздухе промышленных помещений.

Однако в настоящее время жидкостные фотоколоримстричсскис газоанализаторы нс нашли широкого применения.

Для ленточных фотоколоримстричсских газоанализаторов характерен весьма малый расход рабочего раствора и связанная с этим лёгкость достижения высокой чувствительности, так как отношение реагирующих количеств газа и реагента ленты можег быть очень большим. Кроме того, окрашенная лента может служить документальным свидетельством изменения концентрации определяемого компонента в газе. Однако из-за неоднородности поверхности ленты и некоторых других факторов погрешность ленточных газоанализаторов выше погрешности жидкостных На рис. 10.20 показана измерительная схема ленточного газоанализатора. Принцип действия такого газоанализатора основан на сравнении светового потока, отражённого от окрашенного в результате химической реакции пятна на ленте, с эталонным световым потоком. При выявлении возможности применения такого газоанализатора для различных газов определяющим является подбор индикаторного раствора, вызывающего цветную реакцию при взаимодействии с анализируемым компонентом.

Рис. 10.20. Ленточный фотоколоримстрический газоанализатор: 1 — источник излучения; 2 — индикаторная лента;

• 3 — светофильтр; 4 и 4'- фотоприёмники излучения;
• 5 — газовая камера; б — усилитель; 7 — вторичный прибор

Луч света от источника излучения 1 проходит через светофильтр 3, газовую камеру 5 и, отражаясь от цветового пятна на ленте 2, попадает на фотоприёмник 4'. Такой же световой поток, отражаясь от ленты, попадает на фотоприемник 4. Затем сигналы от фотоприёмников поступают в усилитель 6 и далее — на вторичный прибор 7. При отсутствии в смеси определяемого компонента световые потоки равны, равны и силы тока фотоприёмников, вторичный прибор показывает ноль. При окраске ленты равновесие фотоэлектронной схемы нарушается и вторичный прибор показывает концентрацию определяемого компонента в газовой смеси.

Иногда используют индикаторную ленту с жидким реактивом. В этом случае реактив наносят на ленту из капельницы непосредственно перед её контактом с газом.

Принцип действия таблеточных и порошковых газоанализаторов такой же, как у ленточных, но эти приборы, как правило, циклического действия. Для получения чистой поверхности перед каждым циклом измерения срезают верхний окрашенный слой таблетки или заменяют порцию порошка.

Время работы ленточных и таблеточных газоанализаторов без замены ленты или таблетки достигает 30 суток и более. Источниками излучения в фотоколориметрических газоанализаторах обычно служат лампы накаливания и полупроводниковые светодиоды, фотоприёмники — фотоумножители, фотоэлементы, фотодиоды и фототранзисторы. Эти приборы позволяют с высокой избирательностью определять различные газообразные (парообразные) вещества в диапазоне концентраций К)⁵ — I %. Особенно высока чувствительность у газоанализаторов периодического действия. К их недостаткам относится некоторое запаздывание показаний.

Промышленный ленточный газоанализатор (рис. 10.21) предназначен для определения концентраций токсичных химических веществ в воздухе рабочей зоны.

Прибор работает в циклическом режиме, принцип его действия основан на фотоколориметрическом методе анализа с выводом информации об измеряемой концентрации на цифровой дисплей.

Каждому измеряемому компоненту соответствует свой тип ленточного кассетного преобразователя, селективного к данному компоненту. При установке кассетного преобразователя в газоанализатор автоматически происходит настройка на измерение соответствующего компонента.

Рис. 10.21. Ленточный газоанализатор: а — газоанализатор; б — лента.

а б

Измеряемые компоненты: N0₂, Cl₂, II₂S, НС1, NHj, НДМГ,.

n₂h₄, о₃, S0₂.

Диапазон измерений: 0−5 Г1ДК.

Основная погрешность: в диапазоне 1 — 5 ПДКотносительная ±25%, в диапазоне 0 — 1 ПДК — абсолютная ±0,25 ПДК.

Показания прибора отображаются одновременно на двух дисплеях: блока датчика и блока питания. Двухуровневая, неперестраиваемая сигнализация (1 и 5 ПДК) осуществляется замыканием сухих контактов реле блока питания, которые позволяют коммутировать цепи переменного тока до 100 мА и напряжением до 400 В.

Вместимость кассеты с индикаторной лентой составляет не менее 2.500 циклов измерения.