1 / 29

Экоаналитическая химия

Экоаналитическая химия. Лекция 4. Аналитическая химия воздуха. Экспресс-методы определения загрязнений. Определение отдельных загрязнителей Кулонометрические газоанализаторы. Стационарные и переносные приборы. Индикаторные трубки. Газовые сенсоры. Неорганические газы.

unity-francis
Download Presentation

Экоаналитическая химия

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Экоаналитическая химия Лекция 4

  2. Аналитическая химия воздуха. Экспресс-методы определения загрязнений. • Определение отдельных загрязнителей • Кулонометрические газоанализаторы. • Стационарные и переносные приборы. Индикаторные трубки. • Газовые сенсоры. Екоаналітична хімія. Лекція 4.

  3. Неорганические газы • NH3 поглощают H2SO4, определяют с реактивом Несслера сlim = 1 мкг NH3 • HF поглощают фильтром с K2HPO4 , извлекают водой и определяют с F-СЭ сlim = 0.013 мг/л Екоаналітична хімія. Лекція 4.

  4. NO2поглощают KI, определяют с реактивом Грисса (нафтиламин + сульфаниловая кислота) сlim = 0.010 мг/м3 Екоаналітичнахімія. Лекція 4.

  5. SO2поглощают KClO3 и определяют нефелометрически после прибавления Pb(NO3)2 SO2 + 2KClO3 + H2SO4 = 2ClO2 + 2KHSO4 KHSO4 + Pb(NO3)2 = PbSO4 +KNO3 +HNO3 • H2S катализирует реакцию: I2 + 2NaN3 = 2NaI + 3N2 Определяют убыль йода, пропорциональную H2S I2 + HAsO2 + 2H2O= 2I- + 2H+ + H3AsO4 Екоаналітичнахімія. Лекція 4.

  6. O3 определяют хемилюминисценцию пробы при ее обработке этиленом (λ = 253,7 нм) сlim = 2 мг/м3 Екоаналітична хімія. Лекція 4.

  7. Анализ вне лаборатории Анализ в реальном времени и реальном месте: • Мониторинг атмосферного воздуха; • Контроль качества воздуха рабочей зоны; • Контроль безопасности на рабочем месте с системой предупреждения об опасности; • Контроль выбросов в атмосферу. Екоаналітична хімія. Лекція 4.

  8. Мониторинг атмосферного воздуха Мониторинг- система повторных целенаправленных наблюдений за параметрами природной среды в динамике Ступени мониторинга: -наблюдение; -оценка состояния; -прогноз возможных изменений Екоаналітична хімія. Лекція 4.

  9. Анализ вне лаборатории: виды средств измерений • Стационарные средства контроля непрерывного действия (мониторы; автоанализаторы воздуха; автоматические стационарные и передвижные станции ); • Портативные средства контроля-газоанализаторы; • Индикаторные трубки; • Микроаппаратура (сенсоры). Екоаналітична хімія. Лекція 4.

  10. Анализ вне лаборатории: требования к методам анализа Измерения многократные, часто непрерывные, много точек контроля. Специфические требования: • Пробоподготовка – как можно проще; • Экспрессность; • Возможность полной автоматизации; • Небольшие габариты приборов; автономное электропитание; • Доступная стоимость приборов; • Стабильность градуировочной характеристики. Екоаналітична хімія. Лекція 4.

  11. Кулонометрические газоанализаторы • Тitrilog – кулонометрический титратор; непрерывный контроль иприта в воздухе; • Кулонометрические мониторы – стандартизованный метод контроля SO2 в воздухе . Иприт - бис-хлороэтилсульфид; минимальная летальная концентрация 163,3 мг/м3 SO2, H2S; меркаптаны, органические сульфиды; Cl2, O3, HCl,NO, NO2, CO. Екоаналітична хімія. Лекція 4.

  12. Кулонометрические газоанализаторы i ~ c • Автоматический режим кулонометрического титрования; • Катодные реакции - помехи за счет восстановления О2; в анодной области этих помех нет, не надо обновлять поверхность, продукты реакции растворимы; • Электрогенерируемые титранты: I2, Br2для определения восстановителей; KBr, KI для определения окислителей. Екоаналітичнахімія. Лекція 4.

  13. Кулонометрические газоанализаторы Скорость воздуха: 500 мл/мин; Раствор: 0.001 моль/л Br2в 0.1 моль/л KBr Электроаналитические методы в контроле окружающей среды. М.: Химия, 1990, с.152 В растворе: SO2 + Br2 + 2H2O  SO42- + 2Br- + 4H+. На аноде: 2Br- - 2е Br2 Екоаналітична хімія. Лекція 4.

  14. Кулонометрические газоанализаторы Вспомогательные устройства для компенсации помех: Потери брома из-за восстановления на катоде; Улетучивание брома при пропускании воздуха; Индикаторная и генераторная цепи должны быть независимы. SO2 – асбест и твердый NaOH О3 - кристаллы FeSO4 О3 и NO2 поглощают KI H2S – Ag- при 150С NOв NO2 с помощью озона : NO + O3 →NO2* + O2; NO2*→ NO2 + hν(свечение); NO2-триэтаноламин или ацетат натрия • Селективность обеспечивают селективными фильтрами: Екоаналітична хімія. Лекція 4.

  15. Последовательность фильтров и устройств для получения чистого воздуха: • воздушный насос; • фильтр для пыли; • генератор озона (NONO2); • активированный уголь (SO2, NO2, О3); • NaOH (CO2); • Ag – волокно, гопкалит (СОCO2); • Силикагель (Н2О); • Регулятор объема потока. Екоаналітична хімія. Лекція 4.

  16. Газоанализаторы: принцип хемилюминесценции ИСО 7996 - стандартный метод измерения концентрации NO и NO2 400°С NO2 → NO + 1/2O2 NO + O3 →NO2* + O2; NO2*→ NO2 + hν Екоаналітична хімія. Лекція 4.

  17. Газоанализаторы: принцип спектрофотометрии УФ-спектры поглощения оксидов азота и серы Екоаналітична хімія. Лекція 4.

  18. Газоанализаторы: принцип колориметрии Индикаторные трубки, насос и ампулы с реагентами Насос и ампулы для определенияHCN Насос и ампулы для определенияиприта Екоаналітична хімія. Лекція 4.

  19. Индикаторные трубки для определения вредных веществ в воздухе Екоаналітична хімія. Лекція 4.

  20. Газоанализаторы: ПИД (FID) Газоанализатор КОЛИОН -1В-01С для непрерывного контроля в воздухе рабочей зоны • ЛОС и других соединений с енергией ионизации не выше 10.6 eV ; • диапазон 0-2000 мг/м3 ; время отклика 3 с; • Звуковой и световой сигналы тревоги. Екоаналітична хімія. Лекція 4.

  21. Газоанализаторы мультидетекторные 2-детекторные газоанализаторыдля измерения загрязнений воздуха: • ФИД для определения ЛОС и др. токсичных соединений; • электрохимический детектор для определения СО (КОЛИОН -1V-02), H2S (КОЛИОН -1V-03), NO2 (КОЛИОН -1V-04) Екоаналітична хімія. Лекція 4.

  22. Газоанализаторы мультидетекторные Портативный газовый анализатор PG-250 завода Horiba ИзмеряемыекомпонентыNOx/SO2/CO/CO2/O2 (5 компонентов). ПринципанализаNOx; хемилюминесценция ;SO2/CO/CO2: инфракрасная абсорбция. O2: гальваническая ячейка. Габариты 260 х 260 х 510 мм.ВесПриблизительно 17 кг. Екоаналітична хімія. Лекція 4.

  23. Газовые сенсоры ИЮПАК: Миниатюрный автоматический прибор для определения какого-то компонента, сочетающий детектор (сам сенсор) и устройство для обработки сигнала Сенсор Чувствительный элемент • Основные типы газовых сенсоров: • Полупроводниковые. • Твердоэлектролитные. • Химически чувствительные полевые транзисторы (ХЧПТ). • Масс-чувствительные сенсоры. Екоаналітична хімія. Лекція 4.

  24. Полупроводниковые газовые сенсоры • Полупроводники n- типа:SnO2, ZnO, Fe2O3, TiO2, V2O7, MnO2, WO3, ThO2, CdO • Полупроводники p- типа: CoO, Cu2O, NiO, Cr2O3. Ox Red Екоаналітична хімія. Лекція 4.

  25. Полупроводниковые газовые сенсоры Определение СО, метана, изобутана, водорода, этанола. • Недостатки: • невысокая селективность, • дрейф сигнала, • мало устойчивы к механическим загрязнителям Taguchi Gas Sensor – TGS: 1 – защитная сетка; 2 – полупроводник; 3 – никелевый контакт; 4 – спираль нагревателя Екоаналітична хімія. Лекція 4.

  26. Полупроводниковые газовые сенсоры • Управление чувствительностью сенсоров: • Легирующие добавки; • Режим температурной обработки; • Температура (нагревающее напряжение); • Размер частиц оксида. Влияние размера частиц на чувствительность SnO2–газового сенсора к CO и H2 Екоаналітична хімія. Лекція 4.

  27. Твердоэлектролитные газовые сенсоры Твердый электролит ZrO2 и CaO; имеет проводимость по кислороду (О2-).Поверхность покрыта тонким слоем Pt, на которой адсорбируются молекулы кислорода. (O2) Pt | ZrO2, CaO | Pt (O2) P1 P2 , возникает разность потенциалов Лямбда-зонд (λ-зонд) —Позволяет оценивать количество оставшегося свободного кислорода в выхлопных газах. Сигнал используется системой управления для поддержания оптимального (около 15:1) соотношения воздух :бензин в камерах сгорания. Екоаналітична хімія. Лекція 4.

  28. Масс-чувствительные газовые сенсоры: пьезоэлектрический эффект • Пары воды- желатин, • силикагель; • SO2 – амины (квадрол); • Ртуть; • СО – оксид ртути HgO; • Взрывчатые вещества • – Карбовакс 1000 • Аммиак – В6; • H2S – копоть от горения • хлорбензойной кислоты Золотой электрод диаметр 6 мм; Толщина 0.01 мм Кристалл кварца Квадрол -N,N,N’,N’ – тетра-бис(2-гидрокси пропил)этилендиамин F – изменение частоты; F – частота; m – масса; S – площадь, покрытая золотой пленкой Екоаналітична хімія. Лекція 4.

  29. Спасибо за внимание! Екоаналітична хімія. Лекція 4.

More Related