Газохроматографический способ раздельного определения окислов азота в газовой смеси Советский патент 1982 года по МПК C01B21/36 G01N31/08 

(54) ГАЗОХРОМАТОГРАФИЧЕСКИЙ СПОСОБ РАЗДЕЛЬНОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОКИСЛОВ АЗОТА В ГАЗОВОЙ СМЕСИ

1

Изобретение относится к аналитической химии и может быть использовано в химической промьошленности для анализа отходящих технологических газов; химических производств.

При велении химических технологических процессов в отходящих технологических газах н.аряду 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 ка хдого компонента гозовой смеси. В настоящее время аналитическая химия располагает достаточным количеством газохроматографических методов анализа подобных газовых сред 1 }.

Общий недостаток известных методов зак.пючается 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 позво;Ляет точно определить содержание этих компонентов в газовой смеси.

Наиболее близ.ким к изобретению по технической сущности и 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 ,

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

5 азота детектируют катарометром при f2j.

Однако данный способ не позволяет достаточно точно определять окислы азота и кислород, так как наряду с

20 двуокисью азота на тефлоне частично адсорбируется окись азота, а к частично вымороженной окиси азота при разогретой ловушке до +90 с прибавляется окись азота, полученная в 25 результате разложения двуокиси азота, что вносит весомую ошибку в расчет этих компонентов.

Кроме того, двуокись азота контактирует в колонке с насадкой из угля 30 марки СКТ, модифицированного.сернокислым ник.елем и чувствительными эл ментами при , :так как при хр матографировании двуокиси азота при вышеназванных условиях на хроматограмме появляются дополнительные пики окиси и закиси азота, что свидетельствует, очевидно, о протекани реакции двуокиси азота с насадкой колонки при , причем снижение температуры колонки до .+120 С не приводит к уменьшению разложения двуокиси азота на адсорбенте. Цель изобретения - повышение точ ности определения в газовой смеси кислорода и окислов азота. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу, включ щему предварительное улавливание и концентрирование двуокиси азота при и последующее разделение остальных компонентов газовой смеси в хроматографической колонке, десорбцию двуокиси и окиси азота, детектирование и регистрацию компонен тов, улавливание двуокиси азота про водят на термообработанном при 375 +10°С без наполнителей фторопластес удельной плотностью О ,49-0,51 г/см сумгларным объемом пор ,2%, десорбированную двуокись азота - восстанавливают непосредственно над медью при 790-810 С до свободного азота, а разделение остальных компонентов газовой смеси проводят на цеолите СаА и полисорбе-1 при нормальной температуре. У фторош1аста-4, термообработанного без наполнителей, вероятно, нет-тех пор, в которых бы сорбирЬг вались наряду с двуокисью азота молекулы окиси азота. Тефлон-4Д, очевидно, является более сильным адсорбентом по отношению к молекулам двуокиси и окиси азота. Па 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. Количественное определение водорода, кислорода, азота, окиси и двуокиси углерода, окиси и закиси азота проводят способом абсолютной 1 калибровки, а двуокиси азота - по азоту. . Для установления точности способа готовят газовую смесь с згшанным содержанием компонентов. Эту смесь анализируют г эохроматографическим {известным и предлагаемы14 способами. В таблице: представлены результаты анализа предложенным и известным .СПОСОбс1МИ..

2,00 1,00 2,10 1,30 . 2,20 .

3,00 2,10 Примеч Как видно из ределения окиси

2,,07 1,04±0,03 2,04±0.,07 1,,04 2,22±0,07

3,00±0,09 2,01«0,0б ание. В качестве разбавителя присоставлении эталонной газовой смеси используется. . азот высокой частоты. таблицы, точность оп- предложенном способе выше в 3 раза, и двуокиси азота в 65 а кислорода и закиси:азота - в 1,5 раза по сравнению с известньдм способом. Занижение результата анализа по двуокиси азота и завышение - по оки си и закиси азога и кислорода в известном методе объясняется тем, что в результате высоких температур вероятно, происходит химическое раз ложение двуокиси азота. Суммарный объем пор термообработанного при SeS-SSS C фторопласта-4 с удельной плотностью 0,49-0,51 г/см должен находиться в пределах 74,8-75,2%. , Предлагаемый температурный режим термообработки фторопласта-4 позв.оляет получить адсорбент с таки ми nopat.«i, в которых при улав ливается полностью только двуокись азота. Выбранный оптимальный температу ный режим восстановления двуокиси I азота 790 - 81сР С позволяет получить пик азота симглетричным и острым, что дает возможность более точ но определять двуокиси азота в газа Анализ газовой смеси проводят на хроматографе, схема которого .представлена на чертеже, Из газовой пробы,, введенной в поток газоносителя гелия в точке 1 (расход газоносителя 50 cмVмин) в стеклянной ловушке 2с размерами 25x0,4 см, заполненной фтороплас- том-4 с размерами зерна О,25-0,5мм и термостатированной при -78 С, адсо бируется NOj. Разделенные в колонке 3, заполненной полисорбом-1 с размерами 400x0,4см(компо11енты пробы поступают в детектор 4. Ток детекто ра устанавливают равным 140 мА. Элек трические сигналы детектора, величи ны которых пропорциональны концентрациям компонентов в смеси, регистрируются самописцем 5 в виде трех симметричных пиков. Водород, кислород, азот, окись углерода и азота выходят из колонки на первой минуте ,и записываются на хроматограмме в виде общего пика; двуокись углеро. да - на второй, а закись азота на третьей минуте. После записи на хроматограмме пика закиси азота пробку стеклянного крана 6 потока г зоносителя поворачивают на. 90 , разогревают ловушку 2 водой, нагретой в сосуде до кипения, и десорбировай ную двуокись азота направляют с . потоком газоносителя в реактор 7 с размерами 25x0,4 мм, выполненный.из плавленного кварца., заполненный мед с размерами зерна 0,25-0,5 мм и разогретой до (медь периодичес. ки восстанавливают, водородом путем ввода его в поток газоносителя 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, заполненную цеолитом СаА-с диаметром зерна 0,25-0,5 мм и термостатированную при комнатной температуре (Цеолит СаА перед анализом размалывшэт, отбирают заданную фракцию и акти.вируют при 410°С в течение 12 ч. Одновременно через слой адсорбента пропускают ток сухого гелия. Последующую активацию проводят по мере ухудшения разделения компонентов смеси). Разделенные в колонке водород, кислород, азот, окись углерода поступают в детектор 4, далее электрические сигналы детектора регистрируются самописцем в виде острых пи- ков на хроматограмме. Двуокись углерода и закись азота из колонки не выходят. После определения зтих компонентов пробку переключателя потока газоносителя 8 поворачивают на 120° а пробку крана 6 - на 90, разогревают ловушку 2 и восстанавливают двуокись азота в реакторе - 7 , до свободного азота. Последний детектируется 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, закиси азота и кислорода в 1,5 раза. Кроме того, снижгиотся затраты электроэнергии на Одно элементоопределение и предусматривается значительное упрощение подготовки адсорбентов. Формула изобретения Газохроматографический способ раздельного определения окислов азота в газовой смеси, состоящей, преимущественно, из водорода, окиси и двуокиси углерода, кислорода, окиси.

двуокиси и,закиси азота, включающий предварительное улавливание и концентрирование двуокиси азота на адсорбенте при -78 С последующее разделрние оставшихся компонентов смеси в колонке, десорбцию 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 объемом пор 74,8-75,2%,

l/ffffCl/ffffM

Su/xeff ffam/foc e/ y

десорбированную двуокись азота восстанавливают непосредственно над медью при 790-810С, а разделение остальных компонентов газовой смеси проводят на цеолите СаА и полисорбе-1 при нормальной температуре .

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

2. Заводская лаборатория. Т.28, 972, 2, с. 154-155.