ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Анализ инертных газов из "Газовый анализ" Возрастающее значение редких газов в современной технике при их сравнительно ничтожном содержании в природных газовых смесях предъявляет особые требования к технологии получения, а отсюда — к разработке методов анализа и контроля чистоты инертных газов и сопутствующих им компонентов. [c.267] Исследование содержания микроконцентраций определенного компонента газовой смеси представляет сложный и малоразрабо-танный раздел газового анализа. Особенно затруднительно определение крайне незначительных количеств инертных газов, таковых, как криптон и ксенон в сложной смеси газов, состоящей из 99,7—99,8% кислорода, азота, аргона, двуокиси углерода и углеводородов. [c.267] Анализируя редкие газы приходится пользоваться физическими и физико-химическими методами анализа, основанными на различии характерных физико-химических свойств газов их плотности, упругости насыщенного пара, теплопроводности, адсорбции на твердых адсорбентах, потенциале зажигания и т. п. [c.267] Постоянными спутниками инертных газов являются кислород, азот, водород, двуокись углерода и углеводороды, удаление которых из газовой смеси необходимо для получения спектрально чистого аргона (или другого инертного газа). Очистку инертных газов от прочих газообразных элементов и соединений осуществляют химическим путем, удалением всех активных сопутствующих газов, с последующим анализом остаточного газа, содержащего все инертные газы и азот в качестве незначительной примеси к ним. [c.267] Если необходимо знать отдельно содержание азота в исследуемом газе, то, определив содержание кислорода и водяных паров обычными абсорбционными методами, вычитают эти значения из общего содержания примесей. Параллельно проводимые определения примесей в инертном газе поглощением их металлическим литием и кальцием показали, что литий более реакционноспособный металл по отношению к азоту и кислороду, чем кальций. [c.269] Для определения малых количеств азота в инертных газах газовую смесь, содержащую азот, заставляют [14] многократно циркулировать в замкнутой системе через обычный катализатор синтеза аммиака (металлическое железо с примесью окислов алюминия и калия) и ловушку, охлаждаемую жидким воздухом. Циркуляция газовой смеси производится при помощи стеклянного электромагнитного насоса до полного связывания азота в аммиак, на что указывают контрольные опыты вымораживания газа. Количество аммиака определяют затем поглощением его титрованным раствором Н2804 избыток кислоты оттитровывают раствором КОН. [c.269] Для массовых определений метод сложен. [c.269] В тех случаях, когда необходимо очистить инертный газ от большого содержания кислорода (например, при получении аргона, криптона и ксенона из воздуха), процесс очистки совершают в две стадии сначала удаляют основное количество кислорода из газовой смеси, а затем подвергают инертный газ тонкой очистке [12]. [c.269] Азот в аргоне может быть определен рядом методов, подробно описанных нами ранее а) весовым, основанным на взвешивании определенного объема газа в калибрированной пипетке и вычислении процентного содержания азота в смеси, исходя из результатов взвешивания и удельных весов азота и аргона (см. стр. 200) б) методом газовых весов (см. стр. 204) в) методом поглощения азота металлическим кальцием (стр. 187, 193), расплавленным литием (стр. 267) или смесью, состоящей из 1 г Mg и 4 г СаО при 400—500° г) спектральным методом (стр. 247) и д) методом интерферометрии (стр. 240). Из описанных методов определения азота в аргоне наиболее точным является интерферометрический метод. Точность интерферометрических определений составляет 0,25 объемн. % продолжительность определения (при условии полного отсутствия водорода в исследуемом газе) — около 15 минут. [c.270] Проведение полного анализа смеси инертных газов, состоящей самое большое из пяти компонентов — Не, Ые, Аг, Кг и Хе — задача очень сложная и до конца еще нерешенная. Но так как N6, Кг и Хе встречаются в природных газовых смесях лишь в очень незначительных количествах, то для большинства целей нет необходимости определять все пять инертных газов, а можно ограничиться только определением аргона и гелия, вернее, суммы тяжелых газов (Аг, Кг, Хе) и суммы легких газов (Не, Ые). Разделение инертных газов на тяжелые и легкие газы производят с помощью активированного угля, пользуясь его способностью адсорбировать на своей поверхности при —180° тяжелые инертные газы, которые плотно удерживаются на нем даже при эвакуировании системы. В то же время гелий и неон, не адсорбируемые активированным углем при температуре жидкого воздуха, могут быть удалены с помощью вакуум-насосов. [c.271] Дадим описание одного, широко применяемого в лабораториях, прибора Хлопина-Герлинга, усовершенствованного методически и конструктивно в газовой лаборатории ВНИГРИ (Всесоюзного научно-исследовательского геолого-разведывательного института) [6]. Схема прибора для анализа газовой смеси на содержание аргона и гелия дана на рис. 122. В предварительно наполненную ртутью газовую бюретку 1 с ценой деления 0,2 мл набирают 100 мл исследуемого природного газа. Бюретка вверху заканчивается трехходовым серповидным краном, один отросток которого соединяет ее с окружающей атмосферой, а другой через короткую капиллярную трубку с краном — с тугоплавкой трубкой 2, наполненной стружками металлического кальция. Реакционная трубка 2 проходит внутри электрической трубчатой печи, позволяющей нагревать кальций до температуры красного каления. Переход от обычного химического стекла, из которого сделан весь прибор, на тугоплавкое стекло, из которого изготовлена трубка 2, осуществляется с помощью двух шлифов. [c.271] Реакция газов с металлическим кальцием протекает чрезвычайно энергично и заканчивается обычно через 15—20 мин. Непоглощенными остаются только инертные газы, чистоту которых проверяют по спектру при рассмотрении разряда в трубке 10. Для количественного определения суммы инертных газов перекачивают их ртутным насосом 13 в микробюретку 12. Измеряют давления инертных газов при определенных объемах их, отмечают также температуру. Средний объем инертных газов при 0° и 760 мм рт. ст. вычисляют по данным нескольких измерений. Далее, приступают к разделению инертных газов на сумму легких (гелий и неон) и сумму тяжелых (аргон, криптон и ксенон). Закрыв кран 3 и повернув пробку крана 14 на сообщение микробюретки 12 с предварительно погруженным в сосуд Дьюара с жидким воздухом баллончиком 8, вытесняют газ под давлением ртути вакуум-насоса 13 из микробюретки в баллончик с активированным углем. [c.273] Адсорбция углем аргона и других тяжелых инертных газов производится при температуре —180°. О полноте адсорбции судят по чистоте спектра неадсорбируемых при этих условиях гелия и неона, которые перекачивают затем в микробюретку для измерения объема. Сумму тяжелых инертных газов определяют по разности между содержанием всех инертных газов и суммарным содержанием легких газов. [c.273] Соколовым [5] был предложен метод полного анализа смеси инертных газов, основанный на разделении ее на несколько фракций таким образом, чтобы каждая фракция представляла собой один газ или бинарную смесь газов, количественное содержание компонентов которой могло бы быть определено на основании плотности, теплопроводности, упругости насыщенного пара, адсорбции на твердых поглотителях или других физических свойств бинарной газовой смеси. [c.274] Л —ртутные насосы 2 —трубка с металличе-ским кальцием баллон с активированным углем 5, 7 —ртутнме затворы 5, /( —трубки с фосфорным ангидридом —трехходовой кран 9—колонка лля сжигания водорода 77 —разрядная трубка /2 —капиллярная измерительная трубка /5—газовые микровесы. [c.274] Прибор (рис. 124) предназначен для определения микроконцентраций инертных газов, для которых применение обычных вакуумных кранов в установках вакуумного типа ведет к большим аналитическим ошибкам [5]. Автор прибора применил поэтому взамен вакуумных установок прибор с ртутными затворами, при использовании которых анализируемый газ в вакуумной своей части не соприкасается с кранами. При работе с микрогазоанализатором на редкие газы следует обратить особое внимание на тщательность и полноту очистки редких газов от их спутников. Для этой цели, кроме обычно применяемой при анализе инертных газов трубки с металлическим кальцием для поглощения азота и кислорода в прибор дополнительно введены колонка для сжигания примеси водорода и две трубки с фосфорным ангидридом — для поглощения паров воды. Ход анализа редких газов — разделение их на фракции и анализ по методу теплопроводности (или по методу плотности с помощью газовых микровесов) — описан выше. [c.275] Вернуться к основной статье