ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Исследования состава атмосферного воздуха из "Спектральный анализ газовых схем" При анализе многокомпонентных смесей неизбежно встает вопрос о влиянии газ в, присутствующих в смеси помимо анализируемого и основного компонента. Влияние третьего компонента особенно сильно проявляется в том случае, когда примеси имеют более низкие критические потенциалы, чем основной компонент смеси. Подобного рода влияние имеет место при анализах сплавов, а также руд и минералов и неоднократно отмечалось различными исследователями. При спектральном анализе газов роль третьего компонента, как правило, сказывается сильнее, чем при анализе сплавов и минералов при использовании в качестве источника искры или дуги. Для газовых смесей это может быть обусловлено 1) изменением условий разряда (понижением электронной температуры) при прибавлении элементов с низкими потенциалами ионизации, 2) химическими реакциями в разряде и 3) ударами второго рода. [c.199] Существует несколько методов проведения анализа многокомпонентных смесей. Один из возможных методов анализа трехкомпонентной смеси применим лишь в том случае, когда на интенсивность спектральных линий влияет прибавление только одного из компонентов Разберем этот метод в применении к конкретному случаю. Основным компонентом смеси является гелий неон и аргон присутствуют как примеси в концентрациях от 0,8 до 7%. Прибавление неона заметно не меняет отношения интенсивностей линий аргона и гелия, а прибавление аргона вызывает изменение отношения интенсивностей линий гелия и неона. Это объясняется тем, что критические потенциалы гелия и неона отличаются друг от друга значительно меньше, чем критические потенциалы гелия и аргона. Поэтому прибавление неона к гелию мало изменяет электронную температуру, тем более что она уже резко снижена благодаря наличию в смеси аргона. [c.200] При разработке методики анализа строится градуировочная кривая для определения аргона в гелии (см. рис. 78, а). При этом проверяется отсутствие влияния прибавления неона на отношение интенсивностей линий аргон — гелий. Градуировочная кривая построена при следующих условиях съемки в высокочастотном разряде р = 1,4 мм рт. ст., I = 300 на, п = 5 мм рт. ст. Зате.м при тех же условиях строятся градуировочные кривые для определения концентрации неона в газовой смеси аргон— неон — гелий при разных концентрациях аргона (см. рис. 78,б) Сначала определяется концентрация аргона по первой градуировочной кривой и тем самым фиксируется, какой кривой из второй серии градуировочных кривых можно воспользоваться для определения концентрации неона. [c.200] В хорошо откачанную разрядную трубку вводилась смесь аргона и гелия через ловушку с жидким воздухом. [c.203] Чистота смеси исследовалась при фотографировании разряда. На первых снимках имелись линии примесей, но на последующих по мере горения разрядной трубки они исчезали. [c.203] Для построения аналитических кривых в разрядную трубку вводились определенные количества водорода (от 0,0001 до 0,0075 мм рт. ст.), азота (от 0,004 до 0,25 мм рт. ст.), кислорода (от 0,002 до 0,12 мм рт. ст.) и окиси углерода (от 0,001 до 0,10 мм рт. ст.). Градуировочная кривая для определения малых примесей азота в гелии представлена на рис. 80. Аналогичные кривые были получены для анализа водорода, кислорода и окиси углерода в гелии. [c.203] НЫЙ график, в результате исследований было установлено, что если азота в смеси содержится не более 2 10 %, то его присутствие вообще не влияет на результат анализа Н2 в Не. Если азот находится в смеси в количестве, не превышающем нескольких десятых процента, то ошибка в определении сотых долей процента водорода в гелии, вызванная присутствием азота, будет того же порядка, что и ошибка метода ( 10%). Ошибка в определении тысячных долей процента водорода составляет уже 40—50%. [c.205] Предельная чувствительность определения водорода в гелии составляет 10 % (при давлении 20 мм рт. ст.). Однако этот предел определяется не ограниченными возможностями спектрального анализа как метода, а степенью чистоты установки по водороду. Выделение водорода и паров воды стенками разрядной трубки в процессе разряда снижает чувствительность анализа на малые примеси водорода и ухудшает точность. [c.205] В работе также было проведено исследование влияния водорода на определение азота в тройной смеси гелий — азот — водород. Оказалось, что добавление водорода к смеси гелий — азот в количестве 0,1% не влияет на обнаружение сотых и десятых долей процента азота в гелии. Для интервала концентраций —10 % азота водород в количестве 10 % не влияет на обнаружение тысячных долей процента азота. Предельная чувствительность определения азота 10 %. Количество малых примесей азота и водорода в гелии практически не отличается больше, чем на порядок, поэтому анализ данной смеси можно вести одновременно на оба компонента. В промышленных условиях анализ удобнее вести в струе газа. При этом использовались установка для потока, подобная изображенной на рис. 19, и спектрограф ИСП-51 с фотоприставкой ФЭП-1. Время проведения анализа на оба компонента не превышает 5 мин. [c.205] В настоящее время имеется достаточное количество примеров успешного разрешения проблемы анализа многокомпонентных смесей газов. Часть из них мы привели в настоящем параграфе, часть изложена в 25, 26. [c.206] Количественный спектральный анализ состава воздуха представляет собой весьма трудную задачу, так как воздух является многокомпонентной смесью газов. Как известно, воздух состоит из азота, кислорода (основные компоненты смеси), примесей водорода, углекислоты, паров воды и, наконец, примесей инертных газов (в сумме порядка 1%). Из инертных газов больше всего в воздухе аргона (около 0,95%). [c.206] Обычно при определении состава приземного воздуха используют химические и физико-химические методы анализа, которые позволяют довольно точно определить содержание активных составляющих воздуха (О2, N2, Н2О, Иг, СО2). Определение инертных газов нельзя провести химическими методами. Методы анализа инертных газов, связанные с фракционной разгонкой и последующими измерениями объемов газа, позволяют определить состав смеси с достаточной точностью лишь при наличии сравнительно больших количеств анализируемого газа [ ], Химические и физико-химические методы анализа оказываются вовсе непригодными для анализа состава воздуха верхних слоев атмосферы, когда порции газа, предоставляемые для анализа, ничтожно малы. Единственными в таких неблагоприятных случаях остаются спектральный и масс-спектральный методы анализа. [c.206] Анализ приземного воздуха. Определение водорода и паров воды (влажности) в воздухе. Водород и пары воды в воздухе определяются по интенсивности линий бальмеровской серии атомарного водорода. Линии атомарного водорода возникают в разряде и когда в воздухе присутствует чистый атомарный или молекулярный водород, и когда присутствуют пары воды. Если произвести предварительное вымораживание паров воды, то можно определить, какая доля свечения обусловлена водородом воздуха. [c.207] ОН 3064 А. При увеличении влажности до 3,5% появляется также линия кислорода 01Я6158 А, при этом интенсивность полос азота уменьшается. Автором разработана методика проведения анализа примеси водяного пара к воздуху при пониженном и нормальном давлении. Пределы надежных измерений 0,02—2% с погрешностью 4—10%. [c.207] Определение углекислоты и окиси углерода. Углекислота и окись углерода в воздухе спектроскопически определяются по полосам СО, так как в разряде происходит разложение углекислоты на окись углерода и кислород. Это приводит к тому, что спектроскопически нельзя отличить СО и СОг. Если необходимо вести раздельно анализ на оба компонента, то метод спектрального анализа следует комбинировать с химическим поглощением одного из компонентов. Иногда бывает достаточно простого вымораживания, так как СО практически не вымораживается. [c.208] Количество освободившейся ртути, измеряемое по поглощению резонансной линии ртути Х2537 А, позволяет определять количество СО. Чувствительность метода 10-6%. [c.209] Определение кислорода. Кислород в воздухе легко определяется в интервале концентраций 5—50% по аналитической паре линий 01X7772 А — N1X7468 А. Смесь возбуждается высокочастотным разрядом (6 Мгц) в капилляре диаметром около 1 мм при давлении несколько мм рт. ст. Уменьшение давления газа в разрядной трубке приводит к повышению чувствительности анализа. Присутствие в воздухе водорода, паров воды и углекислоты сказывается на результатах определения кислорода. Вода и углекислота, разлагаясь в разряде, дают дополнительные количества кислорода. Было установлено, что присутствие углекислоты в количествах меньших 1 % не влияет на результат определения кислорода. При наличии углекислоты в больших количествах анализ на кислород следует производить с учетом влияния третьего компонента, приводящего к сдвигу градуировочных графиков. [c.209] Изменение интенсивности полос азота с изменением концентрации кислорода может быть использовано при создании методов контроля быстроменяющихся количеств Ог в воздухе. [c.210] Применение фотоэлектрической регистрации излучения азота, выделенного довольно широким фильтром в области 3900—4200 А, дает возможность создать очень простой и компактный прибор. [c.210] Вернуться к основной статье