CC BY
23
ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ ВНЕШНИХ ПАРАМЕТРОВ НА ПОГРЕШНОСТЬ ТЕРМОКАТАЛИТИЧЕСКОГО АНАЛИЗАТОРА ОКСИДА УГЛЕРОДА
Султанов Марат Мирзаевич
канд. хим. наук, доц. каф химии Джизакского государственного педагогического института,
708000, Узбекистан, г. Джизак, улица Рашидова, 42.
Абдурахманов Эргашбой
д-р хим. наук, проф., зав. каф. аналитическая химия Самаркандского государственного университета,
703004, Узбекистан, г. Самарканд, Университетский бульвар, 15.
Email: [email protected]
THE STUDY OF INFLUENCE OF EXTERNAL PARAMETERS ON THE OFFSET OF THE THERMOCATALYTIC ANALYZER OF CARBON OXIDE
Marat Sultanov
candidate of Chemical Sciences, Associate Professor of Chemistry Chair, Djizak State Pedagogical Institut
708000, Uzbekistan, Djizak, Rashidova Street, 42
Ergashboy Abdurakhmanov
doctor of Chemistry, Professor, Head of Analytical Chemistry Chair, Samarkand State University
703004, Uzbekistan, Samarkand, University Boulevard, 15
АННОТАЦИЯ
В работе используется изготовленный термокаталитический газоанализатор СО «АГ-СО». Газоанализатор «АГ-СО» выполнен в виде переносного прибора и предназначен для измерения концентраций оксида углерода в атмосферном воздухе, дымовых и выхлопных газах. Полученные значения суммарных приведенных погрешностей газоанализатора в диапазоне измеряемых концентраций с доверительной вероятностью 0,95 не превышают
±0,06 %.
ABSTRACT
In the article a produced thermocatalytic gas analyzer SO "AG-SO" is used. The "AG-SO" gas analyzer is made as a portable device and is intended for measuring concentrations of carbon oxide in the atmosphere air, smoke fumes and exhaust gases. Obtained values of the total reduced errors of the gas analyzer in the range of measured concentrations with a confidence coefficient of 0, 95 do not exceed ± 0, 06%.
Ключевые слова. Оксид углерода, атмосферный воздух, дымовой и выхлопной газ, термокаталитический газоанализатор, дополнительной погрешность, температура, влажность, давления.
Keywords: carbon oxide; atmosphere air; smoke fume and exhaust gas; thermocatalytic gas analyzer; complementary error; temperature; moisture; pressure.
В группе токсичных газов карбюраторных двигателей весьма опасен СО, являющийся газом без цвета, вкуса и запаха [1]. Оксид углерода образуются в ходе предпламенных реакций, при сгорании углеводородного топлива, с некоторым недостатком кислорода [2]. Во время работы карбюраторных двигателей на холостом ходу и малых нагрузках содержание СО достигает 5-8% [3; 4]. Оксид углерода вступает в реакцию с гемоглобином (НЬ) крови и вытесняет О2, снижая его содержание с 20 % до 8 %. Способность вытеснять О2 из соединения с гемоглобином объясняется гораздо более высоким сродством последнего к СО, чем к О2 [5]. В связи с этим разработка высокоэффективных газоанализаторов оксида углерода и изучение их метрологических параметров является
актуальной. Нами разработан высокоселективный термокаталитический газоанализаторы для определения СО («АГ-СО») в газовых смесях. Изготовленный прибор позволяют определять СО в широких интервалах его концентрации. В данной работе приведены результаты изучения некоторых параметров разработанного термокаталитического газоанализатора «АГ-СО».
Проверку дополнительной погрешности «АГ-СО», обусловленную изменением температуры окружающей среды, проводили в диапазоне 10-50 °С. В опытах использовали ГС с содержанием оксид углерода в смеси 2,85 %. Последовательность установления температуры в камере +20 °С (оптимальная температура, установленная при определении основной
Библиографическое описание: Султанов М.М., Абдурахманов Э. Изучение влияния внешних параметров на погрешность термокаталитического анализатора оксида углерода // Universum: Химия и биология : электрон. научн. журн. 2017. № 1(43). URL: http://7universum.com/ru/nature/archive/item/5425
погрешности): 10, 35 и 50 °С. При каждой температуре прибор выдерживали 1 час, после чего подавали ГС и снимали показания прибора. Испытания проводили не менее 3 раз. Влияние температуры газовой среды для каждой точки на дополнительную погрешность (Удоп ) газоанализатора определяли по формуле:
Удоп У о
■ Ун
(1)
где Унорм. -основная погрешность по градуировоч-ной характеристике; Уосн. -основная погрешность газоанализатора для каждого измерения.
Таблица 1.
Результаты термокаталитического определения оксид углерода при различной температуре (п=5, Р=0,95)
Температура, °С Введено СО, об. % Найдено СО (х±Дх) , об. % 8г*102 Погрешность при тем-ре опыта, у1 Доп. погрешность, (Удоп)
20 2,85 2,83±0,06 1,6 0,02
10 2,85 2,81±0,07 2,1 0,04 0,02
35 2,85 2,82±0,01 0,5 0,03 0,01
50 2,85 2,88±0,01 0,5 0,03 0,01
Результаты определения дополнительной погрешности газоанализатора, обусловленной изменением температуры окружающей среды, представлены в таблице 1, из которых следует, что она не более 0,02 % и во всех случаях намного меньше, чем основная погрешность самого прибора.
Эксперименты по изучению влияния влажности проводили в следующей последовательности: прибор помещали в камеру влажности, в которой устанавливали нормальные условия испытаний. После начальной стабилизации определяли основную погрешность прибора для ГС с содержанием оксид углерода 2,85 об %. Через час устанавливали погрешность прибора подавая ГС на вход газоанализатора через три склянки Тищенко, соединенных между собой последовательно и заполненных дистиллированной водой, обеспечивающей увлажнение ГС до 95 %.
Выключив газоанализатор, устанавливали нормальные условия работы прибора и стабилизировали его в течение 2 час, после чего включали прибор и определяли основную погрешность при нормальных
условиях испытаний. Результаты опытов показывают, что дополнительная погрешность газоанализатора в исследованном интервале влажности составляет 0,05 %, т.е. удовлетворяет требованиям ГОСТа 13320-81.
Испытания на воздействие давления проводились в интервале 600-900 мм. рт. ст. Для определения влияния давления на работу газоанализатора устанавливали его в камеру давления, в которой уже были подобраны оптимальные условия испытания. После первичной стабилизации определяли основную погрешность при нормальных условиях испытаний. Давление в камере плавно доводили до 600 мм рт.ст.(80,0+1,5) кПа и через один час записывали показания прибора при пропускании стандартной смеси с содержанием оксид углерода 2,85 об. %. Результаты проведенных экспериментов по определению дополнительной погрешности газоанализатора за счет изменения давления представлены в таблице 2.
Таблица 2.
Результаты определения концентрации оксида углерода при различном давлении (п=5; Р=0,95).
Давление, мм рт.ст. Содер. СО в смеси, об. % Найдено СО (х±Дх), об.% 8г*102 Доп. погрешность, (Удоп) %
760 +10 2,85 2,83±0,08 2,3 0,02
600+10 2,85 2,80±0,06 1,6 0,05 0,03
700+10 2,85 2,81±0,04 1,0 0,04 0,02
800+10 2,85 2,82±0,06 1,6 0,03 0,01
900+10 2,85 2,88±0,05 1,2 0,03 0,01
Как следует из этих данных, за счет изменения давления максимальная дополнительная погрешность наблюдается при 600 мм рт.ст. и равна 0,03 %. Допустимая дополнительная погрешность по ГОСТу 13320-81 на изменение давления по данному классу газоанализаторов не должна превышать основной погрешности.
Суммарная дополнительная погрешность, характеризующая совокупность значений погрешностей от влияния различных факторов, определялась по формуле:
Удоп 1 доп+У 2 доп + У 3 доп (2)
где У21доп, У22доп, У23доп - значения дополнительных погрешностей, полученных при изменении влияющих факторов.
Согласно ГОСТу 13320-81 предельно допустимое значение суммарной дополнительной погрешности не должно превышать удвоенного значения предела допустимой основной погрешности. Суммарная дополнительная погрешность газоанализатора за счет изменения температуры, влажности и давления газовой среды во всех случаях составляла +0,06%.
Таким образом, проведенные исследования показали, что разработанный нами малогабаритный автоматический газоанализатор типа АГ-СО по метрологическим и некоторым другим характеристикам вполне удовлетворяет требованиям ГОСТа, для данного класса приборов.
Для оценки точности разработанных газоанализаторов были проведены исследования, заключающиеся в параллельном проведении анализов различных готовых смесей, содержащих разные концентрации оксид углерода. Некоторые из полученных нами данных приведены в таблице 3.
Таблица 3.
Результаты сравнительных оценок, полученных при определении содержания оксид углерода разработанными газоанализаторами (п=5 Р=0,95)
Содер. СО в смеси, % об. Найдено оксид углерода, % об.
Термокаталитический (АГ-СО) Термокондуктометрический (ТП-1120) Хроматографический (Газохром 3101)
х±Дх 8г*102 х±Дх 8г*102 х±Дх 8г*102
0,44 0,47±0,03 3,3 0,40±0,03 3,8 0,41±0,04 3,9
1,64 1,60±0,06 2,8 1,68±0,12 5,4 1,57±0,09 4,5
2,85 2,86±0,04 1,2 2,76±0,13 3,1 2,81±0,12 3,6
Как следует из них, предлагаемый термокаталитический сенсор и газоанализатор по сравнению с известными термокондуктометрическим и газохроматогра-фическим установками обеспечивает более высокую правильность, а также воспроизводимость определения СО в газовых средах.
Таким образом, в результате проведенного исследования предложен способ обеспечения селективности термокаталитического определения оксида углерода, основанный на использовании двух термочувствительных элементов сенсора, подключенных в единый блок и содержащих катализаторы обладающих неадекватной активностью к компонентом анализируемой смеси. Используя разработанный сенсор, изготовлен автоматический термокаталитический газоанализатор СО «АГ-СО».
Газоанализатор «АГ-СО» выполнен в виде переносного прибора и предназначен для измерения концентраций оксида углерода в атмосферном воздухе, дымовых и выхлопных газах.
Некоторые технические данные созданного газоанализатора:
• диапазон измерений по оксиду углерода 0-250мг/м3 и 0-4,0 об.%;
• предел допускаемого времени установления показаний не более 15 сек;
• время прогрева не более 10 мин;
• габаритные размеры 250х215х150 мм;
• масса 1,2 кг.
Найденные значения абсолютной и относительной погрешностей не превышают допустимые пределы исследованных параметров, установленных при нормальных условиях согласно ГОСТу 13320-81. Полученные значения суммарных приведенных погрешностей в диапазоне измеряемых концентраций с доверительной вероятностью 0,95 не превышают ±0,06 %, что полностью удовлетворяет требования по ГОСТу 52033-2003 предъявляемым к приборам данного класса.
Список литературы:
1. Аксёнов И.Я., Аксёнов В.И. Транспорт и охрана окружающей среды. - М.: Транспорт, 1986. - 356 с.
2. Амбарцумян В.В., Носов В.Б., Тагасов В.И. Экологическая безопасность автомобильного транспорта. - М.: Научтехлитиздат, 1999. - 244 с.
3. Голубев И.Р., Новиков Ю.В. Окружающая среда и транспорт. - М.: Транспорт, 1987. - 67-98 с.
4. Исидоров В.А. Органическая химия атмосферы. - СПб.: Химия, 1992. - 178-195 с.
5. Уорк К., Уорнер С. Загрязнение воздуха. Источники и контроль / Пер. с англ.; Под ред. Е.Н. Теверовского. -М.: Мир, 1980. - 540 с.
