СПОСОБ СПЕКТРОАНАЛИТИЧЕСКОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ МИКРОЭЛЕМЕНТОВ В ГАЗОВЫХ ПОТОКАХ С УГЛЕВОДОРОДНОЙ МАТРИЦЕЙ Российский патент 2004 года по МПК G01N21/85 

Изобретение относится к спектральному анализу.

Известен способ спектрального анализа электропроводных материалов с помощью двух искровых разрядов, первый из которых обладает повышенным энергетическим потенциалом, достаточным для испарения вещества, а второй -пониженным, обеспечивающим только свечение испаренного вещества.

Его недостатком являются сложность учета доли вещества, разбрызгиваемого искровым разрядом, при дозировании микропримесей для получения градуировочных графиков и наличие эффекта фракционной возгонки элементов различной летучести, что не позволяет его применять для количественного анализа дымов [1].

Эту задачу решает способ спектроаналитического определения состава дымов путем использования двух типов энергоносителей, в котором в качестве первого типа энергоносителя используют дуговой разряд постоянного тока и применяют его только на этапе эталонирования, на котором получают несколько синтетических газовых потоков испарением комплекта проб заданной массы с различным химическим составом, фиксируют расход массы атомизуемой пробы в единицу времени и расход газа, несущего продукты атомизации, затем газ направляют во второй разряд, используемый в качестве возбуждения спектра, устанавливают зависимость аналитического сигнала от концентрации соответствующей микропримеси в синтетическом потоке и, используя полученную зависимость, решают обратную задачу по аналитическому сигналу, соответствующему контролируемой примеси, устанавливают значение ее концентрации, обеспечив идентичность объема контролируемого газового потока в единицу времени объему синтетического потока, учитывая при этом температуру, атмосферное давление и влажность контролируемого потока [2].

Недостатком данного способа является ограниченность его применения для контроля дымов с углеродной матрицей, характерной только для дуговых плавильных печей с графитовыми электродами.

Известен способ подачи атомизуемых порошковых материалов путем их распыления [3].

Целью предлагаемого изобретения является определение содержания микроэлементов в газовых потоках с углеводородной матрицей. Для этого в известном способе спектроаналитического определения состава дымов, использующем два типа энергоносителя, где первый тип используют в качестве атомизатора дозируемых микроэлементов и применяют его только на этапе эталонирования, на котором получают несколько синтетических газовых потоков заданной массы с различным химическим составом, фиксируют расход массы пробы в единицу времени и расход несущего газа, затем газ направляют во второй энергоноситель, используемый в качестве источника возбуждения спектра, устанавливают зависимость аналитического сигнала от концентрации соответствующей микропримеси в синтетическом потоке и, используя полученную зависимость, решают обратную задачу по аналитическому сигналу, соответствующему контролируемой примеси, устанавливают значение ее концентрации, обеспечив идентичность объема контролируемого газового потока в единицу времени объему синтетического потока, учитывая при этом температуру, атмосферное давление и влажность контролируемого потока, дозируемые микроэлементы в энергоноситель второго типа подают вдуванием порошков заданного химического состава, дозируемых как по содержанию углеводородной матрицы, так и по содержанию контролируемых микроэлементов, а в качестве энергоносителя первого типа используют тепловую энергию химических реакций, выделяющуюся при сгорании вдуваемого порошкового углеводородного материала в зоне возбуждения спектра, при этом атомизацию добавляемых микроэлементов осуществляют одновременно за счет обоих энергоносителей.

Блок-схема работы способа представлена на чертеже, где 1 - контролируемый газовый поток, 2 - система дозирования расхода контролируемого газового потока, 3 - источник возбуждения спектра, 4 - генератор, 5 - спектроанализатор, 6 - порошковый материал углеводородной матрицы, 7 - дозируемые микроэлементы, 8 - устройство подачи порошкового материала, 9 - поток несущего газа (воздуха), 10 - компрессор несущего газа, 11 - смеситель потоков газа.

Способ осуществляется следующим образом.

На первом этапе осуществляют полуколичественный анализ контролируемого газового потока 1, в течение которого контролируемый газовый поток 1 посредством системы дозирования расхода контролируемого газового потока 2 подается в источник возбуждения спектра 3, питаемого генератором 4, без использования смесителя 11. Обрабатывая спектроаналитические сигналы, получаемые от спектроанализатора 5, проводят полуколичественный анализ по матричному составу и содержанию микроэлементов.

На втором этапе для построения градуировочных графиков методом добавок используют комплект проб порошковых материалов углеводородной матрицы 6 с дозированным содержанием микроэлементов 7. Каждую пробу подают в устройство 8, где ее распыляют потоком несущего газа 9, получаемым посредством компрессора 10. В соответствии с требованиями метода добавок в контролируемый газовый поток 1, учитывая расход порошкового материала 6, определяемый параметрами работы устройства 8, и расход несущего газа (воздуха) 9, вводят полученный аэрозоль через смеситель потоков газа 11, а затем эту смесь направляют в источник возбуждения спектра 3, питаемого генератором 4. Близость валовых составов синтезируемого и контролируемого газовых потоков по углеводородной матрице обеспечивается посредством контроля интегрального излучения плазмы источника возбуждения спектра 3. Обрабатывая аналитические сигналы, получаемые от спектроанализатора 5, получают зависимость их интенсивности от содержания определенной концентрации соответствующих элементов в аэрозоле, используемую для построения градуировочных графиков с учетом концентрации углеводородной матрицы порошкового материала 6 несущего потока газа 9 и содержания дозируемых микроэлементов 7.

Способ и работа устройства исследованы на примере синтезирования потоков аэрозолей при атомизации порошковых проб целлюлозы, пропитанных водным раствором солей заданного состава.

Способ апробирован при контроле отходящих продуктов угара переплавляемой стальной стружки, содержащей смазочно-охлаждающие жидкости.

Способ расширяет возможности спектроаналитики газовых потоков, обеспечивая возможность оптимизации технологических процессов, связанных с газоотделением.

Способ позволяет контролировать состав газовых потоков, образующихся при озолении биологических объектов, расширяя возможности спектрального анализа.

Способ позволяет решать экологические вопросы, связанные с контролем состава газовых потоков, загрязняющих окружающую среду.

Литература

1. Заявка ЕПВ №318900, кл. G 01 N 21/62,1989.

2. Патент РФ 2090867, МКИ 6 G 01 N 21/85. Способ спектроаналитического определения состава дымов. /А.Ф. Карих, Ф.Г. Карих (РФ). №94028135/25. Заяв. 18.07.94. Опубл. 20.09.97; Бюл. №26.

3. Патент РФ 2133016, МКИ 6, G 01 J 3/10. Устройство подачи порошковых проб для спектрального анализа. /Ф.Г. Карих (РФ). №96123072/25. Заяв. 06.12.96. Опубл. 10.07.99; Бюл. №19.

Использование: в спектральном анализе. Техническим результатом изобретения является определение содержания микроэлементов в газовых потоках с углеводородной матрицей. Сущность изобретения: на первом этапе осуществляют полуколичественный анализ контролируемого газового потока, в течение которого первый контролируемый газовый поток посредством системы дозирозания расхода второго контролируемого газового потока подается в источник возбуждения спектра, питаемого генератором, без использования смесителя. Обрабатывая спектроаналитические сигналы, получаемые от спектроанализатора, проводят полуколичественный анализ по матричному составу и содержанию микроэлементов. На втором этапе для построения градуировочных графиков методом добавок используют комплект проб порошковых материалов углеводородной матрицы с дозированным содержанием микроэлементов. Каждую пробу подают в устройство, где ее распыляют потоком несущего газа, получаемым посредством компрессора. В соответствии с требованиями метода добавок в контролируемый газовый поток, учитывая расход порошкового материала, определяемый параметрами работы устройства, и расход несущего газа (воздуха), вводят полученный аэрозоль через смеситель потоков газа, а затем эту смесь направляют в источник возбуждения спектра, питаемого генератором. Обрабатывая аналитические сигналы, получаемые от спектроанализатора, получают зависимость их интенсивности от содержания определенной концентрации соответствующих элементов в аэрозоле, используемую для построения градуировочных графиков с учетом концентрации углеводородной матрицы порошкового материала несущего потока газа и содержания дозируемых микроэлементов. 1 ил.

Способ спектроаналитического определения состава дымов, использующий два типа энергоносителя, первый из которых используют в качестве атомизатора дозируемых микроэлементов и применяют его только на этапе эталонирования, на котором получают несколько синтетических газовых потоков испарением комплекта проб заданной массы с различным химическим составом, фиксируют расход массы атомизуемой пробы в единицу времени и расход газа, несущего продукты атомизации, затем газ направляют во второй энергоноситель, используемый в качестве источника возбуждения спектра, устанавливают зависимость аналитического сигнала от концентрации соответствующей микропримеси в синтетическом потоке и, используя полученную зависимость, решают обратную задачу по аналитическому сигналу, соответствующему контролируемой примеси, устанавливают значение ее концентрации, обеспечив идентичность объема контролируемого газового потока в единицу времени, объему синтетического потока, учитывая при этом температуру, атмосферное давление и влажность контролируемого потока, отличающийся тем, что дозируемые микроэлементы в энергоноситель второго типа подают вдуванием порошков заданного химического состава, дозируемых как по содержанию углеводородной матрицы, так и по содержанию контролируемых микроэлементов, а в качестве энергоносителя первого типа используют тепловую энергию химических реакций, выделяющуюся при сгорании вдуваемого порошкового углеводородного материала в зоне возбуждения спектра, при этом атомизацию добавляемых микроэлементов осуществляют одновременно за счет обоих энергоносителей.