CC BY
4МЕТАННИ АНЩЛОВЧИ ТЯГ-СН4 ГАЗ АНАЛИЗАТОРИНИНГ МЕТРОЛОГИК ТАВСИФЛАРИГА ТУРЛИ ОМИЛЛАРНИНГ ТАЪСИРИ Эшкобилова Мавжуда Эргашбоевна
СамДТУ доценти
Эгамов Умиджон Баходир ^ли, Толибов Асомиддин Амриддин ^ли
СамДТУ талабаси Шукурова Дилором Баходировна
СамДТУ ассистенти Абдурахмонов Эргашбой
СамДУ профессор https://doi.org/10.5281/zenodo.10177798
Аннотация: Углерод (II) оксиди (ис гази) ва метан (табиий газ) атмосфера хдвосининг захдрли ва портловчан таркибий кисмларидан биридир. Статистик маълумотларга кура, сунгги ун йилликда углерод (II) оксиди билан захдрланишдаги улим уткир захдрланишдан вафот этганлар 25% фоизга якинлашмокда. Шу сабабли газсезгир яримутказгичли материалларнинг янги авлодини яратиш ва улар асосида атмосфера хдвоси, технологик ва чикинди газлардаги углерод (II) оксиди ва метаннинг микдорини аниклашни таъминловчи селектив яримутказгичли газ сенсорлари ва сигнализаторларини яратиш мух,им масалалардан х,исобланади.
Калит сузлар: Термокаталитик, сенсор, метан, харорат, босим, анализатор, концентрация.
ВЛИЯНИЕ РАЗЛИЧНЫХ ФАКТОРОВ НА МЕТРОЛОГИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ГАЗОАНАЛИЗАТОРА ТЯГ-ЦН4 ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ
МЕТАНА
Аннотация: Оксид углерода (II) (сажевый газ) и метан (природный газ) являются токсичными и взрывоопасными компонентами атмосферного воздуха. По данным статистики, за последнее десятилетие смертность от отравления оксидом углерода (II) приближается к 25% умерших от острых отравлений. Поэтому актуально создание нового поколения газочувствительных полупроводниковых материалов и создание на их основе селективных полупроводниковых газовых датчиков и сигнализаторов, обеспечивающих определение количества оксида углерода (II) и метана в атмосферном воздухе, технологических и выхлопных газах.
Ключевые слова: Термокаталитический, сенсор, метан, температура, давление, анализатор, концентрация.
INFLUENCE OF VARIOUS FACTORS ON METROLOGICAL
CHARACTERISTICS OF TYAG-CN4 GAS ANALYZER FOR METHANE
DETECTION
Abstract: Carbon (II) monoxide (soot gas) and methane (natural gas) are toxic and explosive components of atmospheric air. According to statistics, over the past decade, mortality from carbon monoxide poisoning is approaching 25% of those who died from acute poisoning. Therefore, it is important to create a new generation of gas-sensitive semiconductor materials and create on their basis selective semiconductor gas sensors and alarms that provide determination of the amount of carbon monoxide (II) and methane in atmospheric air, process and exhaust gases. .
Keywords: Thermocatalytic, sensor, methane, temperature, pressure, analyzer, concentration.
КИРИШ
Тажрибалар давомида газларнинг аникланадиган концентрацияси диапазонлари, аниклашнинг асосий хатолари, чикиш сигналининг вариация сохдси аникланди ва газ мух,итининг хдрорати, босими ва намлигини узгариши натижасида юзага келувчи кушимча хато кийматлари топилди. Газ анализаторлари метаннинг концентрациясини 0-1000 мг/м3 ва 0-5,0 хаж.% гача булган оралигида, лаборатория ва реал шароитларда синовдан утказилди. Лаборатория шароитлари: тах,лил килинган газ аралашмасининг хдрорати 20±50С; газ аралашмани босими 760+30 мм сим. уст; газ аралашмасининг нисбий намлиги 40-60%; асбобга бериладиганг кучланиш таъминоти 220+10 В ни ташкил килади. АСОСИЙ ЩСМ
^урилманинг реал ишлаш шароитлари: газ аралашмасининг хдрорати +5 - +500^ газ босими 600-800 мм сим. уст; газ мухитининг нисбий намлиги 25-95 % ни ташкил килади; сенсорнинг бурилиш бурчаги-30 % гача. ПТГ-СН4 газ анализаторини концентрациянинг 01000 мг/м3 ва 0-5,0 хаж.% оралигида синовдан утказиш ва асосий хато кийматини аниклаш учун газ аралашмаси анализаторга куйидаги кетма-кетликда киритилди: 1-3-5-3-1-5, бу ерда ГА ракамлари улчанадиган компонентларни куйидаги коцентрацияларига мос келади (%): №1=10+5; №3=50+5; №5= 95+5. Газ анализаторининг синов вактидаги асосий мутлок хатоси газ анализаторининг курсатгичи билан хакикий концентрация оралигидаги фарк ва куйидаги формуладан аникланди:
А= Ai - A0 (5.1)
бу ерда Ai- аникланувчи компонентнинг асбоб ёрдамида топилган концентрацияси; А0-аникланувчи компонентнинг ГА паспортда курсатилган хакикий концентрацияси. Асосий келтирилган хато газ анализаторининг курсаткичгичи билан хакикий концентрация оралигидаги фаркни асбобни улчов диапазонига нисбати билан аникланди:
У=А1 - A0/ Ck - Сн (5.2) бу ерда Ск-Сн газнинг аникланган бошлангич ва охирги чегараси, мг / м3 (%). ТЯГ-СН4 сигналининг метан концентрациясини 0-1000 мг/м3 ва 0-0,5 хаж.% оралигида концентрацияга богликлиги жадвалларда келтирилган.
Яримутказгичли сенсор асосида тайёрланган ТЯГ-СН4 газ анализаторининг сигналини 01000 мг/м3 оралигидаги метан концентрациясига богликлиги
СН4аралашмадаги СН4 га сигнал S Sr*102
таркиби, мг/м3 (x±Аx), мг/м3
10 11±0,3 0,24 2,2
50 48±0,9 0,72 1,5
250 245±1,5 1,21 0,5
500 510±2,0 1,61 0,3
750 740±2,8 2,25 0,3
980 973±4,8 3,86 0,4
Такдим этилган маълумотлардан куриниб турибдики, урганилаётган концентрация интервалида газ анализаторининг аналитик сигналини метан концентрациясига богликлиги тугри чизикли пропорционалдир. 5.1 ва 5.2-жадвалларда келтирилган маълумотлар асосида анализаторларни 0-1000 мг/м3 ва 0-5, 0 % гача булган ораликда хисобланган асосий мутлок хатолари мос равишда 17,0 мг/м3 ва 0, 9% ни ташкил этди.
ТЯГ-СН4 газ анализаторининг термокаталитик сенсори билан улчаш оралигини текшириш натижалари (улчов оралиги 0-5,0 х,аж. % , n=5, Р=0,95.)
Киритилган СН4, х,аж. % . Топилди CH4,(x±Ax), х,аж. %. S Sr*102
0,10 0,97±0,02 0,02 1,7
0,50 0,45±0,06 0,05 1,1
1,50 1,54±0,09 0,07 2,7
2,50 2,56±0,16 0,13 2,5
3,50 3,41±0,15 0,12 2,5
4,50 4,43±0,19 0,15 2,4
4,90 4,95±0,21 0,17 2,4
ТЯГ-СН4 анализаторини сигналининг вариациясини урганиш таркибида метан микдори 0,55; 2,45 ва 4,86 х,аж.% булган газ аралашмалари мисолида амалга оширилди. Газ анализатори синов нукталарининг х,ар бир нуктасида В<Bg тенгсизлик кузатилса, асбоб синовдан утган деб х,исобланади. Бунда В- сигнал амалда кузатилган, Bg-руx,сат этилган узгариши).
ТЯГ-СН4 газ анализатори сигналининг узгаришини аниклаш натижалари (п=5,Р=0,95)
Метаннинг Метанни аникланган Асосий Вариация, %
аралашмадаги микдори (x±Ax), % х,аж. % абсолют хато,
микдори, х,аж. % х,аж. (A)
Amax Amin
0,55 0,45±0,02 0,46±0,02 0,05 0,01
2,45 2,51±0,03 2,49±0,04 0,06 0,02
4,86 4,91±0,04 4,89±0,03 0,05 0,02
Жадвалда газ анализаторининг узгариш киймати х,ар бир улчов оралигида рухсат этилган асосий хато чегарасининг мутлок кийматининг 0,5 кисмидан ошмайди. 13320-81 ракамли давлат стандарти буйича курилманинг вариацияси асосий хатонинг 50 % дан ошмаслиги керак. Атмосфера хдроратининг узгариши окибатида ТЯГ-СН4 нинг кушимча хатосини текшириш хдроратнинг 10-500С оралигида амалга оширилди. Экспериментларда метан микдори 2,85 % булган ГА ишлатилди. Камера ичидаги хдроратни созлаш тартиби +200С (оптимал хдрорат): 10; 35; ва 500 С. Х,ар бир хдроратда, курилма 1 соат давомида сакланади, ундан кейин ГА юборилди ва асбобнинг курсатиши (сигнали) ёзиб олинди. Х,ар бир нуктадаги улчашлар камида 5 мартадан утказилди. Атроф-мух,ит хдрорати таъсирида газ анализаторининг кушимча хатосини аниклаш натижалари Жадвалда келтирилган булиб, ундан барча х,олатларда курилманинг асосий хатоси анча паст булиши ва 0,02 % дан ошмаслигини курамиз.
Турли хдроратларда метан газини термокаталитик анализатор билан аниклаш натижалари
ТЯГ-СН4 (ССН4=2,50 % *аж, п=5, P=0,95)
Температу-ра, ОС Киритил ган СН4, к,аж. % Аникланган СН4 (x±Ax) , к,аж. % Sr*102 Тажриба хдроратидаги хато Yt Кушимча хатолик ^доп)
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
Намлик таъсирини урганиш буйича тажрибалар куйидаги тартибда амалга оширилди: курилма намлик камерасига жойлаштирилиб, нормал синов шароитлари урнатилди. Асбоб дастлабки баркарор холатига келтирилгандан сунг унга 2,55% лик ГА юборилди ва асбобнинг асосий хатоси аникланди. Бир соат утказилиб курилмани хатоси бир-бири билан кетма-кет уланган дистилланган сув билан тулдирилган аралашмани намлигини 95 % га оширувчи учта склянкалари оркали утказилган ГА ни анализаторга киритиш оркали аникланди. Газ анализаторини учириб, уни 2 соат давомида стабиллаштирилди, шундан сунг курилма ёкилди ва оддий синов шароитида асосий хатоси аникланди. ГА-О2 газ анализаторининг намликка чидамлилиги синов натижалари 5.5-жадвалда келтирилган.
ТЯГ-СН4 анализатори сигналини намлик микдорини узгаришга богликлигини аниклаш
натижалар (аралашмадаги метан микдори 2,45 % хаж, n=5, Р=0,95)
Газоанализатор раками Метаннинг аникланган микдори, хаж. %
^урук газ аралашмаси Намланган газ аралашмаси Чикиш сигналиниг узгариши
1 2,47 2,48 0,01
2 2,45 2,47 0,02
3 2,48 2,47 0,01
Жадвалда келтирилган маълумотларга кура, урганилаётган намлик оралигида анализаторнинг кушимча хатоси 0,8 % ни ташкил этади ва 13320-81 ракамли давлат стандарти талабларига жавоб беради. Босимни анализатор сигналининг баркарорлигига таъсирини текшириш 600-900 мм сим.уст. оралигида амалга оширилди. Тажрибалар хароратни 250С ва намликни 60 % га тенг кийматларида утказилди.
Тажрибаларда компонентнинг микдори 500 мг/м3 булган метаннинг стандарт аралашмаси ишлатилди. Босим узгариши натижасида газ анализаторининг кушимча хатосини аниклаш буйича тажрибалар натижалари 5.6-жадвалда келтирилган. Ушбу маълумотлардан келиб чиккан холда, босим узгариши натижасида юзага келувчи энг катта кушимча хатолик (1% ва 5 мг/м3) 600 мм сим.уст.да кузатилди.
Ушбу газ анализаторлари синфидаги босим узгариши буйича 13320-81 ракамли давлат стандартига мувофик рухсат этиладиган кушимча хатолик асосий хатоликдан ошмаслиги керак.
Турли хил босимларда метан концентрациясини аниклаш натижалари (n=5; P=0,95).
Босим мм сим.уст. СН4нинг аралаш-мадаги микдори мг/м3 Аникланган СН4(х±Ах), мг/м3 Sr*102 Тажриба босимидаги хато Yt кушимча хато 0"доп)
760 ±10 500 512±5,8 2,3 12
600+10 500 517±7,6 1,6 17 5
800±10 500 490±8,6 1,6 10 2
900+10 500 486±6,5 1,2 14 4
13320-81 ракамли давлат стандартига биноан, умумий кушимча хатоликнинг рух,сат этилган максимал киймати рух,сат этилган асосий хато чегарасининг икки баробаридан ошмаслиги керак. Барча х,олатларда хдрорат, намлик ва босимнинг узгариши натижасида газ анализаторининг умумий кушимча хатоси ±1,5 % дан ортмади. Шундай килиб, олиб борилган тадкикотлар шуни курсатдики, бизнинг ишда ишлаб чикилган ТЯГ-СН4 газоанализатор метрологик ва бошка баъзи ^усусиятлар буйича шу типдаги автоматик газоанализаторлар учун куйиладиган стандартлар талабларига тулик жавоб беради. Ишлаб чикилган газ анализаторларининг аниклигини бах,олаш учун метаннинг турли концентрацияли аралашмаларини параллел тах,лилари утказилди. Олинган маълумотларнинг баъзилари 5.7 ва 5.8-жадвалларда келтирилган. Таклиф килинган термокаталитик сенсор ва газ анализатори мавжуд термокондуктометрик ва электрокимёвий курилмалар билан таккосланганда газли мух,итда СН4 ни аниклашда юкори аниклик ва кайта такрорланувчанликни намоён килди. Шундай килиб, утказилган тадкикотлар натижаси тах,лил килинган аралашмага етарли даражада фаол булган катализаторларни уз ичига олган ягона блокга бирлаштирилган яримутказгич ва термокаталитик сенсорларни уз ичига олган метанни аниклашнинг селективлигини таъминлаш услуби таклиф этилган.
Метан микдорини ишлаб чикилган (термокаталитик) ва термокондуктометрик сенсорлар
ёрдамида аниклашда олинган натижаларни киёсий бах,олаш (n=5 P=0,95)
СН4 нинг аралашма шаги мик дори % Аникланган метан % х,аж.
ТЯГ-СН4 (1-канал) ТКС Термокондуктометрик (ТП-1120)
x±Ax S Sr*102 x±Ax S Sr*102
0,45 0,47±0,03 1,05 2,2 0,40±0,03 0,88 1,9
1,66 1,60±0,06 2,09 2,0 1,68±0,12 1,45 1,3
2,84 2,86±0,04 1,93 0,8 2,76±0,13 2,65 1,0
3,55 3,52±0,03 2,65 0,5 3,49±0,03 3,46 0,7
4,95 4,98±0,12 3,38 0,5 4,88±0,12 3,38 0,5
Яримутказгич ва газ хроматографияси усули билан метан таркибини аниклашда олинган
натижаларни киёсий бах,олаш (п=5 Р=0,95).
СН4 нинг аралашмадаги микдори % х,аж. Аникланган метан, х,аж. %
ЯУС-СН4 асосида ишлаб чикарилган анализатор (2-канал) Газ хроматографияси «кристалл-500»
x±Ax S Sr*102 x±Ax S Sr*102
50 47±1,3 1,05 2,2 47±1,1 0,88 1,9
100 106±2,6 2,09 2,0 108±1,8 1,45 1,3
250 256±2,4 1,93 0,8 257±3,3 2,65 1,0
500 512±3,3 2,65 0,5 489±4,3 3,46 0,7
750 738±4,2 3,38 0,5 735±4,2 3,38 0,5
1000 991±5,2 4,18 0,4 995±5,5 4,42 0,4
ХУЛОСА
Аналитик сигналнинг аниклашни мутлок ва нисбий хатолари ва вариацияси 1332081 ракамли давлат стандартига мувофик белгиланган параметрлардан ошиб кетмайди. Ишончлилик даражаси 0,95 булган х,олат учун келтирилган хатонинг умумий киймати
улчанган концентрация оралигида шу типдаги асбоблар учун 52033-2003 ракамли давлат
стандарти талабларига тула жавоб беради ва ± 1,5% дан ошмайди.
Фойдаланилган адабиётлар
1. Сидикова Х.Г., Абдурахманов Э., Эшкобилова М.Э. Метрологические характеристики полупроводникого сенсора оксида углерода // UNIVERSIUM. Химия и биология.-Москва. №11(89).- С.48-54. doi: 10.32743/Uni Chem.2021.89.11-1(02.00.00; № 2 ).
2. Указ Президента Республики Узбекистан от 7 февраля 2017 года № ПФ-4947 "о стратегии действий по дальнейшему развитию Республики Узбекистан"
3. Эшкобилова М.Э., Сидикова Х.Г., Абдурахманов Э. Метрологические характеристики полупроводникого газоанализатора оксида углерода «ПГА-СО»// Вестник НУУз. 2021.3/2/1.- С. 299-306. (02.00.00; № 12 )
4. Эшкобилова М. Э. Разработка химических сенсоров для мониторинга метана//Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора философии (PhD). Самарканд. 2019. 44 с. 5 Нодир ва ноёб металлар бирикмалариниинг кулланилиши
5. Карпов Е.Ф., Биренберг И.Э., Басовский Б.И. Автоматическая газовая защита и контроль рудничной атмосферы. М.: Недра, 1984. 285 с
6. Абдурахманов Э., Даминов Г.Н., Султанов М.М., Тиллайев С.У. Обеспечение селективности термокаталитического сенсора компонентов выхлопных газов //Экологические системы и приборы. Москва. 2008. №5. С.30-32.
7. Абдурахманов Э. Сенсор для селективного мониторинга оксида углерода в воздухе и промышленных газообразных выбросах. //Журнал Аналитика и контроль (Россия), 2004г. т.8, № 2, с.165-169.
8. Абдурахманов Э., Даминов Г., Султанов М. Селективный химический сенсор для мониторинга паров бензина и дизельного топлива из состава выхлопных газов двигателей внутреннего сгорания//Химическая промышленность. 2007. Т.84. № 6. с.317-320.
9. Эшкобилов Ш.А., Эшкобилова М.Э., Абдурахманов Э.А. Определение природного газа в атмосферном воздухе и технологических газах.//Журнал Экологические системы и приборы, 2015. №9. С. 11-15
