Способ определения содержания компонентов в жидких и газообразных средах Советский патент 1992 года по МПК G01N19/10 

Изобретение относится к способам анализа атмосферы (газов) с целью обнаружения паров органических жидкостей или предупреждения взрывов (пожаров) в шахтах, горных выработках, на химических и нефтеперерабатывающих заводах, а также анализа топлива на наличие примесей воды или других жидкостей. Изобретение может быть использовано в производстве простейших индикаторов,сигнализаторов и анализаторов, предназначенных для непрерывного или периодического контроля состава газовых смесей, атмосферы, воды, топлива и т.п.

Известен способ определения паров и газов, включающий пропускание газа вдоль теплоотводов нагревательного элемента, покрытых селективным сорбентом,и измерение температуры элемента. При сорбции ларов поверхностью нагревательного элемента снижается теплоотдача, и по температуре теплоотводов определяют концентрацию паров.

Способ позволяет осуществить индикацию паров насыщенных углеводородов, бензина, керосина и других ГСМ. Однако является энергоемким и сложным.

Наиболее близким к предлагаемому является способ определения паров воды, реализованный в пленочном или волосяном гигрометре, определение содержания паров воды в газовых средах.по которому осуществляется путем измерения деформации эластичного элемента (человеческого волоса или гидрофильной мембраны ) при одновременном воздействии паров воды и механического напряжения. Причем механическое напряжение мало, имеет второстепенное значение и необходимо лишь для более точного измерения цлины гибких элементов, изменяющих свою форму (длину) под воздействием паров воды, растворяющихся в гидрофильном материале.

Недостаток известного способа - ограниченный диапазон веществ (жидкостей), пары которых можно определи гь в атмосфере. Индикации известным способом подлежат лишь полярные жидкости, вызывающие набухание волоса или гидрофильной мембраны. Чувствительность и селективность способа малы, а определение или индикация паров ГСМ невозможна.

СП

КВД

сл

Цель изобретения - повышение чувствительности, скорости и селективности определения.

Поставленная достигается тем, что согласно способу определения содержания компонентов в жидких и газообразных средах, заключающемуся в том, что в анализируемую среду помещают чувствительный элемент, измеряют изменение его физико- механического параметра, по величине которого судят о содержании анализируемого компонента, в качестве материала чувотви- тел.ьного элемента используют полимер, ад- сорбционно-активный к анализируемому компоненту, перед измерением чувствительный элемент деформируют и выдерживают в отсутствие анализируемого компонента до постоянной величины напряжения, а в качестве измеряемого параметра используют изменение напряжения во времени.

Предложенный способ основан на эффекте ускорения релаксации напряжений в эластичных телах под действием поверхностно-активных и пластифицирующих веществ в жидком или газообразном состоянии. В отличие от известного способа, где измеряется изменение длины эластичного элемента (волоса), находящемся под постоянным напряжением, измерению подлежит снижение напряжения в элементе с фиксированной длиной (деформацией). Напряжение в эластичном элементе снижается быстрее под действием поверхностно- активных веществ, чем изменяется длина волоса под действием воды. Этим обусловлено повышение скорости индикации. Поверхностно-активное действие веществ на эластичный элемент более селективно, чем пластифицирующих, и этим достигается эффект увеличения селективности предложенного способа. Условием преобладания поверхностного механизма снижения напряжения в элементах является их высокая удельная поверхность.

На фиг. 1 изображена схема закрепления и деформирования чувствительного элемента между датчиками напряжения (тензодзтчикитипа ГДТ); на фиг. 2 показано включение датчиков механического напряжения в мостовую схему.

На фиг. 1 и 2 изображены датчики 1-4. источник 5 постоянного электрического тока (напряжения), усилитель 6 постоянного тока и исполнительное устройство 7.

Пример 1. Определяют пары бензина Б-70 в воздухе. В качестве материала чувствительного элемента выбирают пленку сополимера трифторхлорэтилена и вини- лиденфторида (фторлон Ф-ЗМ). Деформируют две полоски пленки фторлона Ф-ЗМС (5)

(10 100 -0,1 мм) на 3% между тензодатчи- ками типа ГДТ, включенными в плечи мостовой схемы (фиг. 1). Выдерживают пленочные чувствительные элементы под

напряжением без контакта с парами бензина 15 мин. После установления постоянного уровня напряжения 18 МПа в обоих пленочных элементах (удельная поверхность 10 м /кг), один элемент приводят в контакт с

парами бензина Б-70. Снижение напряжения на 10% наблюдается через 100 с. Определение бензина известным способом невозможно.

Примеры 2-5. Определяют пары

н-пентана в воздухе по примеру 1, но в качестве адсорбционно-активного полимера используют фторлон Ф-32Л пленки толщиной 5; 20; 100; 500 мкм или волокно фторлона Ф-2М. Время определения паров

приведено в таблице.

Примеры 6и7. Определяют пары воды известным и предлагаемым способами по примеру 1, с использованием пленки полиамида 6 и целофана толщиной 20 мкм

(удельная поверхность 50 м /кг). Время определения паров воды известным способом 2 мин, время определения воды по изобретению на пленке ПА-6 - 40 с, на пленке целофана - 60 с.

ПримерЗ. Определяют примеси этанола в воде (3%-ный раствор) известным способом и предлагаемым по примеру 1 с использованием в качестве материала чувствительного элемента пленки из полиэтилентерефталата толщиной 100 мкм. Один элемент погружают в дистиллированную воду, второй - в раствор этанола. Время индикации этанола в воде - 50 с. Известным способом индикация спирта в воде не осуществляется (вода не отличается от раствора этанола).

Примеры подтверждают более высокую чувствительность м селективность предложенного способа, его быстродействие и универсальность.

Формула изобретения Способ определения содержания компонентов в жидких и газообразных средах, заключающийся в том. что в анализируемую среду помещают чувствительный элемент, измеряют изменение его физико-механического параметра, по величине которого судят о содержании анализируемого компонента, отличающийся тем. что, с целью повышения чувствительности, скорости и селективности определений, в качестве материала чувствительного элемента используют полимер, адсорбционно-зктивный к анализируемому компоненту, перед иэмерением чувствительный элемент деформируют и выдерживают в отсутствие анализируемого компонента до постоянной

величины напряжения, а в качестве измеряемого параметра используют изменение напряжения во времени.

Использование: в сигнализаторах взрывоопасных концентраций паров. Сущность изобретения: деформируют на 10% два эластичных элемента с удельной поверхностью 2-200 м /кг между дпумя датчиками напряжения. Последние включены в плечи мостовой схемы. Фиксируют длины элемен«ов и определяют наличие анализируемого вещества по разности напряжений в деформированных элементах. 2 ил., 1 табл.

ФИГ Л

Фиг.2