[go: up one dir, main page]

RU2265205C1 - Device for detecting micro-admixtures in gas - Google Patents

Device for detecting micro-admixtures in gas Download PDF

Info

Publication number
RU2265205C1
RU2265205C1 RU2004108649/28A RU2004108649A RU2265205C1 RU 2265205 C1 RU2265205 C1 RU 2265205C1 RU 2004108649/28 A RU2004108649/28 A RU 2004108649/28A RU 2004108649 A RU2004108649 A RU 2004108649A RU 2265205 C1 RU2265205 C1 RU 2265205C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
gas
impurity
concentrator
carrier
carrier gas
Prior art date
Application number
RU2004108649/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2004108649A (en
Inventor
В.В. Чебыкин (RU)
В.В. Чебыкин
С.Н. Соловьев (RU)
С.Н. Соловьев
В.Я. Кателевский (RU)
В.Я. Кателевский
нджециан Р.А. К (RU)
Р.А. Кянджециан
Р.Г. Лазарева (RU)
Р.Г. Лазарева
О.А. Андрущенко (RU)
О.А. Андрущенко
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "Электростальское научно-производственное объединение "Неорганика" (ФГУП "ЭНПО "Неорганика")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное унитарное предприятие "Электростальское научно-производственное объединение "Неорганика" (ФГУП "ЭНПО "Неорганика") filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие "Электростальское научно-производственное объединение "Неорганика" (ФГУП "ЭНПО "Неорганика")
Priority to RU2004108649/28A priority Critical patent/RU2265205C1/en
Publication of RU2004108649A publication Critical patent/RU2004108649A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2265205C1 publication Critical patent/RU2265205C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Sampling And Sample Adjustment (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By The Use Of Chemical Reactions (AREA)

Abstract

FIELD: gas-analyzers.
SUBSTANCE: device has gas carrier line, containing flow activator and serially connected converter of admixtures to condensation cores, detector, means for increasing size of condensation cores, photo-electric measuring device. Device is additionally provided with gas-chromatographic column, admixture concentrator, pump for taking samples from atmosphere, flow switcher, dosage meter of support concentration of detected admixture and microprocessor unit for controlling operations concerning analysis and information processing. Switch can enable concentrator either in line of gas carrier before the column, or in sample-taking pump line, and dosage meter is mounted in gas carrier line prior to switch and contains thermostatted shell, provided with lid with calibrated opening, positioned under cap of absorbing material, connected to rod, made with possible reciprocal movement. Inside the shell some admixture is positioned on inert carrier, and between shell and lid polymer film is hermetically pressed, providing diffusion of admixture substance in carrier gas line.
EFFECT: higher precision, higher efficiency, higher trustworthiness, higher reliability, broader functional capabilities.
2 dwg

Description

Изобретение относится к технике анализа газовых примесей, в частности к аэрозольным газоанализаторам, в которых осуществляется превращение примеси в ядра конденсации и последующее укрупнение ядер конденсации в пересыщенном паре, и может быть использовано для мониторинга атмосферных загрязнений, включая высокотоксичные, например, отравляющие вещества.The invention relates to techniques for the analysis of gas impurities, in particular to aerosol gas analyzers, in which the impurity is converted into condensation nuclei and the subsequent enlargement of condensation nuclei in a supersaturated vapor, and can be used to monitor atmospheric pollution, including highly toxic, for example, toxic substances.

Известно устройство для определения в газе микропримесей ароматических и непредельных углеводородов, включающее последовательно соединенные по ходу анализируемого потока осушитель, фильтр, измеритель расхода, конвертер примеси в ядра конденсации (я.к.) (УФ-облучение с сенсибилизацией парами ртути) и счетчик ядер конденсации типа камеры Вильсона по патенту США №2684008 (1954) (автор B.Vonnegnt), в котором совмещены функции устройства для укрупнения я.к. в пересыщенном водяном паре (пересыщение создается путем адиабатического расширения) и аэрозольного фотометра для измерения светорассеяния образовавшегося тумана, показания которого связаны с концентрацией примеси на входе в устройство [G.F.Skala, пат. США №3102192, кл. 250-833 (1963), заявл. 30.09.60].A device is known for determining microimpurities of aromatic and unsaturated hydrocarbons in a gas, including a desiccant, a filter, a flow meter, an impurity converter into condensation nuclei (IAC) sequentially connected in the course of the analyzed stream (UV irradiation with sensitization by mercury vapor) and a condensation nucleus counter type Wilson's camera according to US patent No. 2684008 (1954) (author B.Vonnegnt), which combines the functions of a device for enlarging I. in a supersaturated water vapor (supersaturation is created by adiabatic expansion) and an aerosol photometer to measure the light scattering of the formed fog, the readings of which are associated with the concentration of impurities at the entrance to the device [G.F.Skala, US Pat. USA No. 3102192, cl. 250-833 (1963), claimed 09/30/60].

Недостатком этого устройства является невысокая чувствительность определения целевых компонентов, уступающая чувствительности обычных хроматографических детекторов (предел детектирования на уровне 10-6 об. доли или 5·10-3 мг/л).The disadvantage of this device is the low sensitivity of determining the target components, inferior to the sensitivity of conventional chromatographic detectors (detection limit at the level of 10 -6 vol. Fraction or 5 · 10 -3 mg / l).

Этот недостаток связан с тем, что в примененном в данном устройстве пересыщенном водяном паре могут укрупняться лишь частицы, состоящие из большого числа молекул, образовавшиеся в результате коагуляции первичных продуктов фотолиза.This drawback is due to the fact that only particles consisting of a large number of molecules formed as a result of coagulation of the primary photolysis products can be enlarged in the supersaturated water vapor used in this device.

Другой недостаток заключается в низкой избирательности определения целевых компонентов, что ограничивает применимость устройства для анализа атмосферного воздуха (мешают определению такие обычные примеси в атмосфере промышленных городов, как SO2, H2S, NO, образующие я.к. при УФ-облучении).Another disadvantage is the low selectivity of determining the target components, which limits the applicability of the device for analysis of atmospheric air (such conventional impurities in the atmosphere of industrial cities as SO 2 , H 2 S, NO, which form ionic radiation under UV irradiation, interfere with the determination).

Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является устройство, представленное в описании изобретения к патенту РФ №792095 с приоритетом от 22.12.78 г. "Способ определения металлоорганических примесей в газах", кл. G 01 N 15/00. Это устройство содержит побудитель расхода, аэрозольный фильтр и установленные последовательно друг за другом конвертер примеси в ядра конденсации, два прибора для проявления и укрупнения я.к. в пересыщенных парах и фотоэлектрический нефелометр для измерения светорассеяния полученного аэрозоля, которое пропорционально концентрации примеси на входе в устройство.Closest to the proposed technical essence and the achieved result is the device presented in the description of the invention to the patent of the Russian Federation No. 792095 with a priority of 12/22/78, "Method for the determination of organometallic impurities in gases", cl. G 01 N 15/00. This device contains a flow inducer, an aerosol filter, and an impurity to condensation core converter installed in series with one another, two devices for developing and enlarging ya. in supersaturated vapors, and a photoelectric nephelometer for measuring light scattering of the obtained aerosol, which is proportional to the concentration of impurities at the entrance to the device.

Это устройство принято за прототип предлагаемого изобретения. Применение специальных "проявляющих" веществ и оригинального способа конвертирования примеси в ядра конденсации позволило довести чувствительность определения металлоорганических соединений до уровня 10-12-10-8 мг/л.This device is taken as a prototype of the invention. The use of special "developing" substances and an original method of converting impurities into condensation nuclei made it possible to increase the sensitivity of the determination of organometallic compounds to the level of 10 -12 -10 -8 mg / l.

Существенным недостатком этого устройства является низкая избирательность определения большинства классов химических соединений, как правило, не позволяющая определять целевой компонент в атмосферном воздухе, так как обычные атмосферные примеси дают либо ложный сигнал (H2S, SO2, NO, H2O) или (и) влияют на величину сигнала целевого компонента (углеводороды, СО, Н2О), тем самым приводя к большой ошибке измерения.A significant drawback of this device is the low selectivity of determining the majority of classes of chemical compounds, as a rule, which does not allow determining the target component in atmospheric air, since ordinary atmospheric impurities give either a false signal (H 2 S, SO 2 , NO, H 2 O) or ( i) affect the signal value of the target component (hydrocarbons, CO, H 2 O), thereby leading to a large measurement error.

Причиной этого недостатка является универсальность процессов конвертирования и проявления ядер конденсации по отношению к разным типам субстрата.The reason for this drawback is the versatility of the conversion processes and the manifestation of condensation nuclei with respect to different types of substrate.

За редкими исключениями этот недостаток неустраним в рамках устройства-прототипа.With rare exceptions, this drawback cannot be eliminated in the framework of the prototype device.

Другим недостатком является невозможность одновременного определения в анализируемом потоке газа нескольких веществ.Another disadvantage is the impossibility of simultaneously determining several substances in the analyzed gas stream.

Еще один недостаток устройства-прототипа заключается в плохой воспроизводимости результатов анализа, зависящей от точности поддержания многих параметров, в том числе - значения четырех различных температур элементов устройства, влажности и степени очистки газа-носителя (используется воздух), интенсивности конвертирующего фактора, чувствительности фотоприемного устройства аэрозольного фотометра и т.д. Все эти параметры трудно поддерживать постоянными в течение длительного времени.Another disadvantage of the prototype device is the poor reproducibility of the analysis results, which depends on the accuracy of maintaining many parameters, including the values of four different temperatures of the device elements, humidity and degree of purification of the carrier gas (air is used), the intensity of the conversion factor, and the sensitivity of the photodetector aerosol photometer etc. All of these parameters are difficult to maintain constant for a long time.

Задача изобретения состоит в создании устройства, позволяющего осуществлять автоматический мониторинг атмосферы на загрязнение высокотоксичными веществами и их смесями.The objective of the invention is to create a device that allows automatic monitoring of the atmosphere for pollution of highly toxic substances and their mixtures.

Технический результат заключается в существенном по сравнению с прототипом увеличении чувствительности и избирательности определения целевых компонентов, увеличении воспроизводимости и точности измерений, в возможности одновременного определения нескольких веществ в одной пробе, а также в полной автоматизации процесса измерений.The technical result consists in a significant increase in the sensitivity and selectivity of determining the target components compared to the prototype, an increase in the reproducibility and accuracy of measurements, in the possibility of simultaneous determination of several substances in one sample, as well as in complete automation of the measurement process.

Указанный технический результат достигается тем, что предложенное устройство, включающее линию газа-носителя, содержащую побудитель расхода и последовательно соединенные конвертер примесей в ядра конденсации, проявитель, укрупнитель ядер конденсации и фотоэлектрический нефелометр, дополнительно снабжено газохроматографической колонкой, концентратором примеси, насосом для отбора пробы из атмосферы, переключателем потоков, дозатором опорной концентрации определяемой примеси и микропроцессором для управления операциями анализа и обработки информации, причем переключатель позволяет включить концентратор либо в линию газа-носителя перед колонкой, либо к пробоотборному насосу, а дозатор установлен в линию газа-носителя перед переключателем и содержит термостатированный патрон, снабженный крышкой с калиброванным отверстием, расположенный под колпачком из сорбирующего материала, соединенным со штоком, выполненным с возможностью возвратно-поступательного перемещения, при этом внутри патрона помещено вещество примеси на инертном носителе, а между патроном и крышкой герметично поджата полимерная пленка, обеспечивающая диффузию вещества примеси в линию газа-носителя.The specified technical result is achieved by the fact that the proposed device, which includes a carrier gas line containing a flow inducer and series-connected impurity to condensation core converter, a developer, condensation core enlarger and a photoelectric nephelometer, is additionally equipped with a gas chromatographic column, impurity concentrator, and a sampling pump from atmosphere, a flow switch, a dispenser of the reference concentration of the detected impurity and a microprocessor to control the analysis and processing of information, the switch allows you to turn on the concentrator either in the carrier gas line in front of the column, or to the sampling pump, and the dispenser is installed in the carrier gas line in front of the switch and contains a thermostated cartridge equipped with a cover with a calibrated hole located under the cap of the sorbent material, connected to the rod, made with the possibility of reciprocating movement, while inside the cartridge is placed an impurity substance on an inert carrier, and between the cartridge and the cover The polymer film is tightly pressed, which ensures the diffusion of the impurity substance into the carrier gas line.

Отличие предложенного устройства от прототипа заключается в том, что оно снабжено газохроматографической колонкой, установленной перед конвертером, концентратором примеси, насосом для отбора пробы из атмосферы, переключателем потоков для включения концентратора либо в линию газа-носителя перед колонкой, либо к пробоотборному насосу, микропроцессором для управления операциями анализа и обработки информации, а также дозатором опорной концентрации определяемой примеси, установленным в линии газа-носителя перед переключателем потоков, содержащим термостатированный патрон, снабженный крышкой с калиброванным отверстием, расположенный под колпачком из сорбирующего материала, соединенным со штоком, выполненным с возможностью возвратно-поступательного перемещения, при этом внутри патрона расположено вещество примеси на инертном носителе, а между патроном и крышкой герметично поджата полимерная пленка, обеспечивающая диффузию вещества примеси в линию газа-носителя, в результате чего существенно увеличиваются чувствительность и избирательность определения целевых компонентов, повышается точность и воспроизводимость измерений, появляется возможность определения сразу нескольких веществ в одной пробе, а также полностью автоматизируется процесс измерения.The difference between the proposed device and the prototype lies in the fact that it is equipped with a gas chromatographic column installed in front of the converter, an impurity concentrator, a pump for sampling from the atmosphere, a flow switch for connecting the concentrator either to the carrier gas line in front of the column, or to a sampling pump, microprocessor for management of information analysis and processing operations, as well as a dispenser of the reference concentration of the detected impurity installed in the carrier gas line in front of the flow switch, comprising a thermostatically controlled cartridge, equipped with a cover with a calibrated hole, located under a cap of sorbent material, connected to a rod made with the possibility of reciprocating movement, while inside the cartridge there is an impurity substance on an inert carrier, and a polymer film is sealed between the cartridge and the cover, providing diffusion of the impurity substance into the carrier gas line, as a result of which the sensitivity and selectivity of determining the target mponentov increases the accuracy and reproducibility of measurements, it becomes possible to determine several substances in a sample, as well as fully automated measurement process.

Сущность изобретения поясняется чертежами. На фиг.1 приведена схема соединения элементов устройства, где приняты обозначения:The invention is illustrated by drawings. Figure 1 shows the connection diagram of the elements of the device, where the designations are:

1, 17, 19 - ротаметры;1, 17, 19 - rotameters;

2 - насос для отбора пробы из атмосферы;2 - pump for sampling from the atmosphere;

3, 13, 16, 22 - фильтры очистки воздуха от газовых и аэрозольных примесей;3, 13, 16, 22 - filters for air purification from gas and aerosol impurities;

4 - переключатель потоков;4 - stream switch;

5 - аэрозольный фильтр;5 - aerosol filter;

6 - газохроматографическая колонка с термостатом;6 - gas chromatographic column with a thermostat;

7 - конвертер газовых примесей в ядра конденсации;7 - converter of gas impurities to condensation nuclei;

УК - блок двухступенчатого укрупнения ядер конденсации, включающий проявитель 8 и укрупнитель 9;UK - block two-stage enlargement of the condensation nuclei, including the developer 8 and enlarger 9;

10 - фотоэлектрический нефелометр;10 - photoelectric nephelometer;

11 - блок электропитания;11 - power supply unit;

12 - блок УРОИ (управления режимами работы и обработки информации): микропроцессор;12 - block UROI (control of operating modes and information processing): microprocessor;

14 - побудитель расхода газа-носителя (воздуха);14 - stimulator of the flow of carrier gas (air);

15 - стабилизатор давления воздуха;15 - air pressure stabilizer;

18 - осушитель;18 - desiccant;

20 - стабилизатор расхода воздуха;20 - air flow stabilizer;

21 - концентратор;21 - hub;

23 - дозатор опорной концентрации определяемой примеси.23 - dispenser reference concentration of the detected impurities.

― линия газа-носителя;- carrier gas line;

-•-•- линия отбора пробы из атмосферы;- • - • - sampling line from the atmosphere;

--- линии электропитания, управления и передачи информации.--- power supply, control and information transmission lines.

На Фиг.2 приведен чертеж дозатора опорной концентрации определяемой примеси, где цифрами обозначены:Figure 2 shows a drawing of a dispenser reference concentration of the detected impurities, where the numbers indicate:

24 - подвижный шток;24 - a movable rod;

25 - корпус;25 - case;

26 - втулка с кольцевой проточкой, в которую вклеен колпачок из сорбирующего материала 27;26 - a sleeve with an annular groove into which a cap of sorbent material 27 is glued;

28 - полимерная пленка;28 - polymer film;

29 - выходной штуцер газа-носителя;29 - output fitting of the carrier gas;

30 - крышка патрона с калиброванным отверстием;30 - cartridge cover with calibrated hole;

31 - патрон;31 - cartridge;

32 - массивное медное тело;32 - massive copper body;

33 - радиаторы охлаждения;33 - cooling radiators;

34 - термобатареи;34 - thermal batteries;

35 - инертный носитель с определяемой примесью;35 - inert carrier with a defined impurity;

36 - входной штуцер газа-носителя.36 - inlet fitting of the carrier gas.

На Фиг.3 приведена распечатка компьютерного файла, отвечающего циклу анализа атмосферного воздуха, содержащего примесь отравляющего вещества: зомана. В большом центральном окне выведены хроматограммы продуктов десорбции с концентратора. Нижняя кривая отвечает опорному сигналу от дозатора (в целях безопасности в дозаторе применен имитатор зомана: диэтилэтилфосфонат); верхняя - сигналу из атмосферы; 1-диметилформамид (технологическая примесь), 2 - зоман. В левом верхнем окне индицируется концентрация целевого компонента (зомана) в единицах ПДК рабочей зоны; в двух других верхних окнах - текущая операция и режим работы устройства; в окнах справа - заданные и фактические температуры элементов устройства.Figure 3 shows the printout of a computer file corresponding to the analysis cycle of atmospheric air containing an admixture of a toxic substance: soman. In a large central window, chromatograms of desorption products from the concentrator are displayed. The lower curve corresponds to the reference signal from the dispenser (for safety reasons, the soman simulator was used in the dispenser: diethylethylphosphonate); upper - a signal from the atmosphere; 1-dimethylformamide (technological impurity), 2 - soman. In the upper left window, the concentration of the target component (soman) is displayed in units of the MPC of the working area; in the other two upper windows - the current operation and device operation mode; in the windows on the right are the set and actual temperatures of the elements of the device.

Устройство работает по следующему алгоритму:The device operates according to the following algorithm:

1. Включают побудитель потока (14) (компрессор или сетевой воздух).1. Turn on the flow inducer (14) (compressor or mains air).

2. Включают электропитание. При этом автоматически включается режим «Подготовка». В этом режиме газ-носитель (воздух) от побудителя (14) через систему очистки и осушки (16, 18, 22), стабилизации и измерения (15, 19, 20) подается в дозатор (23) в закрытом состоянии (Фиг.2), проходя через входной штуцер (36), кольцевой зазор во втулке (26) и выходной штуцер (29). В этом положении стационарный поток диффузии вещества примеси (35) через пленку (28) и отверстие в крышке (30) патрона (31) осуществляется за счет отвода вещества с наружной поверхности пленки на колпачок из сорбирующего материала (27). При этом для поддержания постоянной температуры корпус патрона (31) ввинчен в массивное медное тело (32), термостатированное с помощью термобатарей (34) с радиаторами охлаждения (33). Затем газ-носитель через переключатель потоков (4, положение I) поступает в концентратор (21) и далее газохроматографическую колонку (6), конвертер (7), проявитель (8), укрупнитель (9) и нефелометр (10). С помощью микропроцессора (12) в течение режима подготовки устанавливаются заданные температуры следующих элементов: колонки (6), конвертера (7) (если применен термоконвертер), испарителей и холодильников проявителя (8) и укрупнителя (9), дозатора (23). В этом режиме в конвертер (7) поступает воздух, содержащий только следы неподвижной жидкой фазы из колонки. В конвертере образуется фоновая концентрация ядер конденсации, которые затем укрупняются в устройствах (8) и (9) (так называемые конденсационные устройства КУСТ), образуя аэрозоль. Нефелометр (10) фиксирует фототок светорассеяния этого аэрозоля (фоновый сигнал).2. Turn on the power. In this case, the “Preparation” mode is automatically activated. In this mode, the carrier gas (air) from the inducer (14) through the cleaning and drying system (16, 18, 22), stabilization and measurement (15, 19, 20) is supplied to the dispenser (23) in the closed state (Figure 2 ), passing through the inlet fitting (36), the annular gap in the sleeve (26) and the outlet fitting (29). In this position, the stationary flow of diffusion of the impurity substance (35) through the film (28) and the hole in the cover (30) of the cartridge (31) is carried out by removing the substance from the outer surface of the film to the cap of the sorbent material (27). In order to maintain a constant temperature, the cartridge case (31) is screwed into a massive copper body (32), thermostatically controlled by means of thermal batteries (34) with cooling radiators (33). Then, the carrier gas through the flow switch (4, position I) enters the concentrator (21) and then the gas chromatographic column (6), converter (7), developer (8), enlarger (9) and nephelometer (10). Using the microprocessor (12) during the preparation mode, the set temperatures of the following elements are set: columns (6), converter (7) (if a thermal converter is used), evaporators and developer refrigerators (8) and enlarger (9), dispenser (23). In this mode, air containing only traces of the stationary liquid phase from the column enters the converter (7). The background concentration of condensation nuclei is formed in the converter, which are then enlarged in devices (8) and (9) (the so-called condensation devices KUST), forming an aerosol. A nephelometer (10) captures the photocurrent of light scattering of this aerosol (background signal).

3. По истечении заданного времени подготовки (обычно 20 минут) устройство само переходит в режим автоматического отбора, при этом осуществляется следующая последовательность операций:3. After a predetermined preparation time (usually 20 minutes), the device switches to automatic selection mode itself, and the following sequence of operations is performed:

3а - контрольный нагрев концентратора для его очистки от случайных загрязнений.3a - control heating of the concentrator to clean it from accidental contamination.

3б - отбор на концентратор пробы опорной концентрации от дозатора (23).3b - sampling at the concentrator of a sample of the reference concentration from the dispenser (23).

Для этого на заданное время с помощью электропривода и штока (24, Фиг.2) сорбирующий колпачок (27) поднимается, освобождая поверхность пленки (28). Воздух из входного штуцера (36) захватывает пары примеси, продиффундировавшие через пленку, и доставляют их через выходной штуцер (29) и переключатель (4, положение I) в концентратор (21).To do this, for a given time using the electric drive and the rod (24, Figure 2), the sorbent cap (27) rises, freeing the surface of the film (28). Air from the inlet fitting (36) captures the impurity vapors diffused through the film and delivers them through the outlet fitting (29) and switch (4, position I) to the concentrator (21).

Количество адсорбированного в концентраторе вещества M1 равно:The amount of substance M 1 adsorbed in the concentrator is:

Figure 00000002
Figure 00000002

где Ф - диффузионный поток дозатора, мг/мин;where f is the diffusion flow of the dispenser, mg / min;

t1 - время накопления примеси от дозатора, мин.t 1 - the accumulation of impurities from the dispenser, min

3в - десорбция примеси, накопленной от дозатора, и газохроматографический анализ десорбированной пробы.3c - desorption of the impurity accumulated from the batcher, and gas chromatographic analysis of the desorbed sample.

В результате кратковременного нагрева концентратора по команде процессора в потоке газа-носителя за концентратором формируется компактная зона десорбированных паров примеси, которые через переключатель (4, положение I) поступают на вход ГХ-колонки. Через определенное время вещество примеси выходит за колонкой в виде пика, который фиксируется на кривой зависимости фототока светорассеяния аэрозоля в нефелометре (10) от времени.As a result of short-term heating of the concentrator at the command of the processor, a compact zone of desorbed impurity vapors is formed behind the concentrator in the carrier gas stream, which, through the switch (4, position I), enter the input of the GC column. After a certain time, the impurity substance leaves the column in the form of a peak, which is fixed on the curve of the time dependence of the aerosol light scattering photocurrent in the nephelometer (10).

Процессор «считает» площадь пика S1 в заданном «окне» времени и запоминает ее значение.The processor "counts" the peak area S 1 in a given "window" of time and remembers its value.

3г - отбор пробы из атмосферы.3g - sampling from the atmosphere.

Переключатель (4) переходит в положение II и сразу включается насос (2), с помощью которого воздух из атмосферы через фильтр (5) поступает в концентратор (21). По окончании заданного времени насос выключается, а переключатель (4) возвращается в положение I.The switch (4) switches to position II and immediately turns on the pump (2), with which air from the atmosphere through the filter (5) enters the concentrator (21). At the end of the set time, the pump turns off and the switch (4) returns to position I.

3д - анализ пробы из атмосферы.3d - analysis of samples from the atmosphere.

Аналогично 3в производится кратковременный нагрев концентратора и запись хроматограммы. В том же «окне» процессор считает площадь пика анализируемой примеси S1 и вычисляет массу вещества М2:Similarly, 3c, the concentrator is briefly heated and the chromatogram is recorded. In the same "window", the processor considers the peak area of the analyzed impurity S 1 and calculates the mass of the substance M 2 :

Figure 00000003
Figure 00000003

а также его концентрацию С в атмосфере:as well as its concentration of C in the atmosphere:

Figure 00000004
Figure 00000004

где С - концентрация, мг/л;where C is the concentration, mg / l;

V - скорость пробоотбора из атмосферы, л/мин;V is the sampling rate from the atmosphere, l / min;

t2 - время пробоотбора из атмосферы, мин.t 2 - sampling time from the atmosphere, min.

Комбинируя (1), (2) и (3), имеемCombining (1), (2) and (3), we have

Figure 00000005
Figure 00000005

причем величина диффузионного потока Ф дозатора постоянна при данной температуре, определяется калибровкой независимым методом и вводится в память процессора.moreover, the value of the diffusion flux Φ of the dispenser is constant at a given temperature, determined by calibration by an independent method, and entered into the processor memory.

По окончании цикла анализа его результат индицируется на встроенном дисплее, а более подробная информация об условиях анализа с помощью различных линий связи (RS232; Ethernet и др.) может передаваться на персональный компьютер. Пример полученного таким образом компьютерного файла приведен на Фиг.3.At the end of the analysis cycle, its result is displayed on the built-in display, and more detailed information on the analysis conditions using various communication lines (RS232; Ethernet, etc.) can be transferred to a personal computer. An example of a computer file thus obtained is shown in FIG. 3.

Далее процессор повторяет циклы анализа из атмосферы (операции 3г и 3д). Через определенные интервалы времени (обычно один раз в час) процессор дает команду на калибровку устройства (операции 3б и 3в).Next, the processor repeats the analysis cycles from the atmosphere (operations 3d and 3d). At certain intervals (usually once per hour), the processor gives a command to calibrate the device (operations 3b and 3c).

Сравнительные характеристики предлагаемого устройства и устройства-прототипа на некоторых примерах приведены в таблице.Comparative characteristics of the proposed device and the prototype device for some examples are shown in the table.

Следует отметить, что в измерениях с помощью устройства-прототипа относительная погрешность может достигать нескольких раз (если не осуществлять частую трудоемкую калибровку устройства с помощью многокаскадного разбавителя примеси). В предлагаемом способе погрешность измерения не превышает 20%, при этом калибровка от внешнего источника осуществляется не чаще одного раза в год.It should be noted that in measurements using the prototype device, the relative error can reach several times (if you do not carry out the often laborious calibration of the device using a multi-stage impurity diluent). In the proposed method, the measurement error does not exceed 20%, while calibration from an external source is carried out no more than once a year.

Таким образом, по сравнению с прототипом предлагаемое устройство позволяет увеличить чувствительность, избирательность и точность определения в газе различных, в том числе высокотоксичных соединений, определять сразу несколько соединений в одной пробе, полностью автоматизировать процесс анализа, что в свою очередь позволяет осуществлять постоянный автоматический мониторинг атмосферы вредных производств.Thus, in comparison with the prototype, the proposed device allows to increase the sensitivity, selectivity and accuracy of determination of various, including highly toxic compounds in a gas, to determine several compounds in one sample at once, to fully automate the analysis process, which in turn allows constant automatic monitoring of the atmosphere harmful production.

Решаемая задача анализа (целевой компонент)Solved problem of analysis (target component) Примеси, мешающие определению целевого компонента в концентрациях на уровне ПДК рабочей зоныImpurities that interfere with the determination of the target component in concentrations at the MPC level of the working area Предел обнаружения, мг/лDetection limit, mg / l Влияние других примесейThe influence of other impurities Прототип (патент РФ 792095)Prototype (RF patent 792095) Предлагаемый способThe proposed method Определение зомана в чистом воздухеDefinition of soman in clean air -- 10-5 10 -5 10-8 10 -8 Определение зомана в атмосфере производственного помещенияDetermination of soman in the atmosphere of a production room
Кислые газы (Cl2, HCl, SO2, H2S, NO)
Пары растворителей, в том числе хлорсодержащих

Acid gases (Cl 2 , HCl, SO 2 , H 2 S, NO)
Solvent vapors, including chlorine
≫10-5 ≫10 -5 10-8 10 -8
Мешают

Мешают
Interfere

Interfere
Не мешают

Не мешают
Do not interfere

Do not interfere
Определение тринитротолуола в чистом воздухеDetermination of trinitrotoluene in clean air -- 10-7 10 -7 10-8 10 -8 Определение тринитротолуола в атмосферном воздухеDetermination of trinitrotoluene in atmospheric air
Пары воды

Water vapor
≫10-7 ≫10 -7 10-8 10 -8
МешаютInterfere Не мешаютDo not interfere Кислые газыAcid Gases МешаютInterfere Не мешаютDo not interfere Углеводороды (пары моторных топлив)Hydrocarbons (vapors of motor fuels) МешаютInterfere Не мешаютDo not interfere Выхлопные газы автомобилейCar exhaust МешаютInterfere Не мешаютDo not interfere Бытовые запахи (парфюмерия, пища и т.д.).Household odors (perfumes, food, etc.). МешаютInterfere Не мешаютDo not interfere Одновременное раздельное определение органических производных олова и свинца в атмосферном воздухеSimultaneous separate determination of organic derivatives of tin and lead in atmospheric air -- невозможноimpossible Тетраэтилолово - 10-9; Тетра-н-пропилолово - 10-9; Тетраэтилсвинец - 10-10;
Не мешают определению кислые газы, углеводороды, СО, NH3
Tetraethyltin - 10 -9 ; Tetra-n-propyltin - 10 -9 ; Tetraethyl lead - 10 -10 ;
Acid gases, hydrocarbons, CO, NH 3 do not interfere with the determination

Claims (1)

Устройство для определения микропримесей в газе, включающее линию газа-носителя, содержащую побудитель расхода и последовательно соединенные конвертер примесей в ядра конденсации, проявитель, укрупнитель ядер конденсации и фотоэлектрический нефелометр, отличающееся тем, что оно снабжено газохроматографической колонкой, установленной перед конвертером, концентратором примеси, насосом для отбора пробы из атмосферы, переключателем потоков для включения концентратора либо в линию газа-носителя перед колонкой, либо к пробоотборному насосу, микропроцессором для управления операциями анализа и обработки информации, а также установленным в линии газа-носителя перед переключателем потоков дозатором опорной концентрации определяемой примеси, содержащим термостатированный патрон, снабженный крышкой с калиброванным отверстием и расположенный под колпачком из сорбирующего материала, соединенным со штоком, выполненным с возможностью возвратно-поступательного перемещения, при этом внутри патрона помещено вещество примеси на инертном носителе, а между патроном и крышкой герметично поджата полимерная пленка, обеспечивающая диффузию вещества примеси в линию газа-носителя.A device for determining microimpurities in a gas, including a carrier gas line containing a flow rate driver and a series-connected impurity to condensation core converter, a developer, a condensation core enlarger and a photoelectric nephelometer, characterized in that it is equipped with a gas chromatographic column installed in front of the converter, an impurity concentrator, a pump for sampling from the atmosphere, a flow switch to turn on the concentrator either in the carrier gas line in front of the column or to the sampling an washer, a microprocessor to control information analysis and processing operations, as well as a dispenser of the reference concentration of the detected impurity installed in the carrier gas line in front of the flow switch, containing a thermostated cartridge, equipped with a cover with a calibrated hole and located under a cap made of sorbent material connected to a rod made with the possibility of reciprocating movement, while inside the cartridge is placed an impurity substance on an inert carrier, and between the cartridge and the cover ermetichno biased polymer film providing diffusion substance impurities in the carrier gas line.
RU2004108649/28A 2004-03-23 2004-03-23 Device for detecting micro-admixtures in gas RU2265205C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004108649/28A RU2265205C1 (en) 2004-03-23 2004-03-23 Device for detecting micro-admixtures in gas

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004108649/28A RU2265205C1 (en) 2004-03-23 2004-03-23 Device for detecting micro-admixtures in gas

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2004108649A RU2004108649A (en) 2005-10-10
RU2265205C1 true RU2265205C1 (en) 2005-11-27

Family

ID=35850653

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2004108649/28A RU2265205C1 (en) 2004-03-23 2004-03-23 Device for detecting micro-admixtures in gas

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2265205C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2368884C1 (en) * 2008-01-28 2009-09-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет" Laboratory unit for producing biogas
RU2475721C2 (en) * 2011-04-27 2013-02-20 Открытое акционерное общество "Электростальское научно-производственное объединение "Неорганика" (ОАО "ЭНПО "Неорганика") Apparatus for measuring trace impurities in gas stream

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111855373B (en) * 2020-07-26 2023-03-07 复旦大学 Apparatus and method for online measurement of trace polar organics in atmospheric concentrated particulate matter

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3694085A (en) * 1970-09-10 1972-09-26 Environment One Corp Mixing type condensation nuclei meter
SU792095A1 (en) * 1978-12-22 1980-12-30 Предприятие П/Я Р-6872 Method of determining organometallic additions in gases
SU1748492A1 (en) * 1983-09-12 1996-03-20 Я.И. Коган Method of measurement of impurity concentration in gas
RU2061219C1 (en) * 1994-03-17 1996-05-27 Рубен Арамович Кянджециан Method and device for coarsening condensation nuclei

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3694085A (en) * 1970-09-10 1972-09-26 Environment One Corp Mixing type condensation nuclei meter
SU792095A1 (en) * 1978-12-22 1980-12-30 Предприятие П/Я Р-6872 Method of determining organometallic additions in gases
SU1748492A1 (en) * 1983-09-12 1996-03-20 Я.И. Коган Method of measurement of impurity concentration in gas
RU2061219C1 (en) * 1994-03-17 1996-05-27 Рубен Арамович Кянджециан Method and device for coarsening condensation nuclei

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2368884C1 (en) * 2008-01-28 2009-09-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет" Laboratory unit for producing biogas
RU2475721C2 (en) * 2011-04-27 2013-02-20 Открытое акционерное общество "Электростальское научно-производственное объединение "Неорганика" (ОАО "ЭНПО "Неорганика") Apparatus for measuring trace impurities in gas stream

Also Published As

Publication number Publication date
RU2004108649A (en) 2005-10-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7621171B2 (en) Method and apparatus for sample analysis
US6865926B2 (en) Method and apparatus for sample analysis
US10401336B2 (en) Method and system for low temperature detection of semi volatile organic compounds
JP2017509901A (en) High speed sample analysis method and high speed sample analysis system
US8128874B2 (en) Pressurized detectors substance analyzer
JP3282586B2 (en) Odor measurement device
Gopel et al. Definitions and typical examples
US6360584B1 (en) Devices for measuring gases with odors
CN111272524B (en) Methods for diluting sample liquids and dilution units for subsequent analysis
RU2265205C1 (en) Device for detecting micro-admixtures in gas
Komazaki et al. The development of an automated continuous measurement system for the monitoring of HCHO and CH3CHO in the atmosphere by using an annular diffusion scrubber coupled to HPLC
Komazaki et al. Development of an automated, simultaneous and continuous measurement system by using a diffusion scrubber coupled to ion chromatography for monitoring trace acidic and basic gases (HCl, HNO3, SO2 and NH3) in the atmosphere
WO2013173325A1 (en) Optimize analyte dynamic range in gas chromatography
RU2526599C1 (en) Universal analyser for vapour-gas samples and liquids and substances on surface (versions)
US3712792A (en) Colorimeter with gas scrubber assembly
Zdrahal et al. Preconcentration and determination of 2, 4, 5-trichlorophenol in air using a wet effluent denuder and high-performance liquid chromatography
Polesuk et al. Chromatographic detection
Huxham et al. Sampling procedures for intrinsically valid volatile organic compound measurements
Feldhaus et al. Development of a new automated speciation analyser–result of an international interdisciplinary co-operation between scientific and industrial partners
RU2444720C1 (en) Method of measuring trace elements in air stream
JP2000097852A (en) Ammonia measuring device
CN214668836U (en) A system for on-line analysis of aldehyde and ketone compounds in the atmosphere with no blind spots
CN114207413B (en) Microfluidic analytical methods and devices for quantification of soluble gaseous pollutants in water
de la Calle-Guntiñas et al. Purge and trap/thermal desorption device for the determination of dimethylselenide and dimethyldiselenide
Pehnec et al. Sampling approaches and traditional and automatic measuring instruments for indoor air quality

Legal Events

Date Code Title Description
PC43 Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions

Effective date: 20100514

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20180324