CC BY
7
3. Висновок
За результатами дослщжень можна зробити висновок, що органо-силжатш композити вказаного складу можливо використовувати як клейов1 матер1али. В за-пропонованих клейових композитах використовуеться силжат натр1ю модиф1кований триетилентетрам1ном i затвердники - натрш гексафторосил1кат, або запропоноват нами естери дикарбонових кислот (бк>
етиленглiколевий естер малешово! кислоти). Клейовi композити на основi силiкату натрш, модифжованого триетилентетрамiном можуть бути використаш для склеювання паперу, картону, шюри, скла, дерева, керамiки, фарфору. Вони не вимагають спещально! технолог^ склеювання (висока температура, тиск), легко наносяться на поверхт, що склеюються, i мають малу тривалiсть склеювання.
Литература
1. Сычев М.М. Неорганические клеи / М.М. Сычев. - Л.: «Химия», 1974. - 160с.
2. Козловский А.Л. Клеи для домашнего хозяйства и быта / А.Л. Козловский. - М.:НИИ товаров культурно-бытового назначения, 1969. - 76с.
3. Модифицирование жидких стекол аминами и изучение их свойств/ Н.Е. Королькова, Ю.П. Кудюков, С.В. Семененко и др. // Вопросы химии и химической технологии. - 2004. - № 3. - С. 109 - 111.
4. Исследование процесса модификации натриевого жидкого стекла триэтилентетрамином / Н.Е. Королькова, Ю.П. Кудюков, С.В. Семененко и др. // Вестник национального технического университета "ХПИ". - 2004. - №32 . - С. 147 - 151.
5. Кузьменко М.Я. Вплив природи отверджувача на властивост клейових композицш на основi рщкого скла / М.Я. Кузьменко, В.В. Бугрим, В.В. Бут // Вопросы химии и химической технологии. - 2000. - № 1. - С.165 - 168.
6. Пат. u 2010 02902 Укра'ша, МПК 7 C09D5/10. Отверджувачi для органосилшатних композицш / Шолух Н.6., Кудюков Ю.П., Ржецький 6.А.; заявник Шолух Н.е. - № 55048; заявл. 15.03.2010; опубл. 20.12.2010, Бюл. № 23. - 8 с.
7. Пащенко А.А. Вяжущие материалы / А.А. Пащенко, В.П. Сербин, Е.А. Старчевская. - Киев.: Вища школа, 1985. - 439 с.
Серед ш^дливих газiв, що м^тять eidnpa^hoeam гази автомобШв, викиди хМчних виробництв г енергетичних o6'eKmie (ТЕЦ, котельш), значне м^це посгдають окси-ди азоту (NO, NO2, NOx). Вони сприяють виникненню смогу, спричиняють задуху, роз-пад легеневог тканини у людей та тварин Ключoвi слова: хемыюмтесцентний
гaзoaнaлiзaтop, оксиди азоту, озон
□-□
Среди токсичных газов, что входят в состав отработавших газов автомобилей, выбросов химических производств и энергетических объектов (ТЭЦ, котельные), значительное место занимают оксиды азота (NO, NO2, NOx). Они способствуют возникновению смога, вызывают удушье, распад легочной ткани у людей и животных
Ключевые слова: хемилюминесцентный
газоанализатор, оксиды азота, озон
□-□
Among the toxic gases that are a part of car exhaust, emissions of chemical plants and power plants (CHP, boiler house), a significant place occupy the nitrogen oxides (NO, NO2, NOx). It contributes to the emergence of smog, causes choking, collapses of lung tissue in humans and animals
Keywords: chemoluminescent gas analyzer, nitric oxides, ozone
УДК 543.271.3
МЕТОДИКА ПРОЕКТУВАННЯ I ДОСЛ1ДЖЕННЯ ХЕМ1ЛЮМ1Н1СЦЕНТНИХ ГАЗОАНАЛ1ЗАТОР1В
В.П. Прим^ський
Кандидат техычних наук, старший науковий ствроб^ник, доцент Кафедра наукових, анал^ичних, еколопчних приладiв i
систем
Нацюнальний техшчний уыверситет УкраТни «КиТвський
пол^ехшчний шститут» пр. Перемоги, 37, м. КиТв, УкраТна, 03056 Контактний тел.: 044-521-64-04, 050-352-82-11 E-mail: avtoeko@faust.net.ua
В.М. I васе н ко
Провщний спещалют ТОВ „Автоекоприлад" вул. Предславинська, 39, м. КиТв, УкраТна, 03150 Контактний тел.: (044) 502-13-93 E-mail : avtoeсo@faust.net.ua
1. Вступ
Складтсть та плиншсть процесГв утворення оксид iв азоту викликае значнi труднощi при контролi оксидiв азоту iнструментальними засобами [1]. Вимiрювальна практика враховуе наявнiсть оксиду азоту N0 та диоксиду азоту N02, яю в сумi позначаються як N0х. В бiльшостi технолопчних процесiв в промислових ви-кидах переважае N0, а диоксид N02 додае лише юлька вiдсоткiв. 1сторично з початку робили вимiри тшьки N0 i використовували недисперсний шфрачервоний газоаналiзатор (NDIR) , потiм для врахування N02 додали недисперсний ультрафюлетовий газоаналiзатор (NDUV). При застосуванш цих методiв необхiдно було враховувати значний вплив (штерференщю) вологи в промислових газах, що потребуе И конденсацГ! перед подачею на вимiрювальнi перетворювачi газоаналiзаторiв.
Для ц Ге! мети застосовуються р iзнiзасоби конденсацГ! i поглинання вологи (силГкагель, термоелектричнi холодильники г т.п.) . Видалення вологи приводить до порушення юльюсного спГввГдношення складу промислових газГв, що зумовлюе значну методичну по-хибки вимГрювань. Тому методи NDIR, NDUV, а також шшГ вГдомГ (мас-спектрометрГя) не дають можливостГ високоточного вимГру оксидГв азоту в промислових ви-кидах, особливо в системах автоматичного управлшня технолопчними процесами
НатомГсть був розроблений хемГлюмшесцентний метод (GLD), який вГдрГзняеться бГльшою чутливГстю, стабГльнГстю, широким дГапазоном вимГрГв та неГнформативним впливом Гнших компонентГв в промислових газах [2].
2.Розрахункова методика проектування i дослщження хемiлюмiнесцентних газоаналiзаторiв
Для хемГлюмГнесцентних ГА оксидГв азоту створена розрахункова методика визначення основних параметрГв:
- просторового коефшДенту К реакцшно! камери;
- потужностГ хемГлюмГнесцентного випромГнювання.
- коефшДента ефективностГ перетворення N02 в N0 Встановлена штенсившсть хемГлюмГнесцентного
випромГнювання на довжину хвилГ визначаеться формулою:
Ix = (I X 0 '[NO] [03]) /[M],
(1)
де [N0],[03],[M] — концентрацГ! N0, 03, Г ш. молекул, якГ знаходяться у сумГшГ; 110 — спГввГдношення констант швидкостей хемГлюмшесцентно! реакцГ!.
Якщо проштегрувати Ц по 1 Г врахувати площину поверхнГ реакцГйно! камери, отримаемо потужшсть випромГнювання хемГлюмГнесцентно! реакцГ!:
P = J Ixdx ■ Spk = Spk J ((IXо ■ [NO] ■ [O3]) / [M])dX =
x1 x1
x2
= Spk [NO] [Оз]/[М] JIxodx
Розроблена розрахункова методика визначен-ня штегрально! чутливостГ ФЕП для реального дже-рела випромГнювання, створеш розрахунковГ алго-ритми вибору основних конструктивних елементГв газоаналГзаторГв.
Визначено, що найбГльш прийнятним з критерт максимально! чутливостГ сприйняття хемГлюмГнесцентного випромГнювання при м шГмальнш концентрацГ! оксиду е фотоелектронш примножувачГ — ФЕП. На рис. 1 наведена експериментальна спек-тральна характеристика ФЕП типу ФЕУ-84-3, з яко! видно, максимум чутливостГ ФЕП досягаеться на довжит хвилГ випромГнювання в дГапазонГ 0,4-0,8мкм.
Рис. 1. Вiдносна спектральна характеристика S(l) ФЕП
Зв'язок мiж характеристиками ФЕП по реальному i еталонному випромшюванню мае вираз:
¡ФЕТ(Х) ■ S(X)dX
Set = Smal(X) = ^-= S mal(X)-Ket (3)
JфEт(X)dX
Jфp(X) ■ S(X)dX Sp = Smax (I) = ^-= Smax (X)' Kp (4)
Jфp(X )dX
(2)
де Smax(1) — максимальна спектральна чутливГсть ФЕП, КЕТ Г Кр — коефГцГенти використання ФЕП по еталонному и реальному випромшюванню вГдповГдно.
В результат експериментальних дослГджень шдтверджет розрахунковГ данГ про те, що мтмальна концентрацГя оксиду азоту, яку може зафГксувати ФЕП по пороговому рГвню випромГнювання становить 0,0002-0,0003 об.%.
На основГ створених розрахункових методик Г з урахуванням, оптимального вибору структурно! схе-ми ГА вперше розроблено серГя промислових ГА 344 ХЛ01, 344 ХЛ10, 344 ХЛ14 для вимГру концентрацГ! оксидГв азоту в межах 0 — 5000 ррт [3,4].
З.Методика метролопчно! перевiрки коефiцieнта перетворення N02 ->N0
Контроль метрологiчних параметрiв газоаналiзаторiв в режимi N0 в1дпов1дае, в основному, звичайним вимогам та процедурам, прийнятим в Укра'1ш.
Для оцiнки коефшДента ефективностi перетворення N02 в N0 використовуеться спецiально розроблена методика, яка потребуе вщповщного обладнання. На рис.2 i 3 наведенi структурна схема перевiрки за такою процедурою:
Рис.2. Газова схема перевiрки перетворення N02 -^N0
Рис. 3. Вихiдний графк перетворення N02 -^N0
1. Спочатку газоаналiзатор переводять в режим вимiру "N0" i на найбiльшому дiапазонi вимiрювань згiдно шструкцп заводу-виробника тарирують газоаналiзатор повiрочною газовою сумiшшю з балону, при концентрацп повiрочного N0 близькш до 80-90% дiапазону.
2. За допомогою Т-образного, газового з'еднувача до потоку повiрочного газу з балону додають чисте повггря яке попередньо проходить через выключений озонатор. Таким чином на вх1д газоаналiзатора над-ходить розбавлена повiтрям повiрочна сумiш. Повiтря додаеться в кшькоси , яка зменшуе концентрацiю повiрочного газу на 10-12%. Вiдповiднi результати вимiру газоаналiзатора — С фжсуються.
3. Вмикаеться озонатор для отримання озону з кис-ню повiтря. Вироблений озон вступае в Т-образному з'еднувачi з розбавленою повiрочною концентрацiею N0 i часткове переводить молекули N0 в молекули N0^ Таким чином концентрацш N0 ще раз знижуеться, але вже за рахунок переведення частини N0 в N0^ при цьому озонатор виробляе таку кшьюсть озону , яка зв'язуе не ва молекули N0, а тшьки 70-80% концентрацп повiрочного газу зпдно п. 1. Вщповщне зниження концентрацп N0 до 15-20% свого початкового зна-чення фжсуеться газоаналiзатором, показання - D. Газоаналiзатор не реагуе на утвореш молекули N02 тому, що знаходиться в режимi вимiру тiльки N0.
4. Газоаналiзатор перемикають в режим вимiру *^Ох". В цьому режимi вх1дна газова сумiш з молекул N0 i N02 проходить через каталiзатор на якому вщбуваеться в1дновлення N02 в N0 i в1дпов1дно зростае загальна концентрац1я N0 за рахунок добавлення вщновлених молекул N0^ Покази газоаналiзатора збiльшуються до значення А , яке фжсують,
5. Озонатор вимикають, при цьому фактич-но припиняеться утворення молекул N02 i на вхщ газоаналiзатора дiе сумiш розбавленого повiрочного газу по п. 2, але сам газоаналiзатор знаходиться в режимi вимiру N0х i газ на вiдмiну в1д п. 2 проходить через каталiзатор
6. Отриманi значення (А),(В),(С),^) достатнi для розрахунку коефшдента ефективностi. Однак , треба ще переконатись в тому що повiрочний газ N0 для юспровки газоаналiзатора не мiстив в собi значно'1 кiлькостi N02. Для цього при вимкнутому озонаторi припиняють подачу повиря , яке мало мiсце по п.2. Покази газоаналiзатора мають перевищувати початковий вiдлiк по п.1 не бiльше 5% за рахунок наявносп N02, якi в режимi "N0" не фiксуються,
7. КоефЩент ефективностi перетворювача N0х розраховуеться по формулк
- С-5 )10°
8. Ефективнiсть перетворювача повинна бути не нижче 95%.
Наявтсть окремого в1д газоаналiзатора генератора озону дозволяе проводити додаткову контроль-ну операцiю, яка мае засвщчити вiдсутнiсть впливу внутрiшнього генератора озону на статичну характеристику газоаналiзатора на великих дiапазонах. Як вже вщзначалось вище кiлькiсть озону, який виробляеться внутрштм генератором озону, мае бути достатньою, аби забезпечити таю характеристики як лшштсть i навиь швидкод1я та чутливiсть, бо наявна юльюсть озону обмежуе можливий струм газу з оксидами азоту через реакцшну камеру, Для операцп контролю необхщно поставити у канал подачi повиря (або кисню) до внутрiшнього генератора озону додатковий генератор озону [5]. Додаткова кшьюсть озону при вмиканш додаткового генератора озону не повинна позначатися на результатах вимiрiв в обумовлених межах.
Розроблена i атестована методика перевiрки коефiцiента перетворення N02 в N0 дозволяе застосо-вувати хемшюмшесцентний метод, як найбiльш пер-спективний для створення високоточних, надшних приладiв для вимiру концентрацiй оксидiв азоту в
промислових газах, вщпрацьованих газах автомобГлГв, лГгаюв, тепловозГв, морських Г рГчних теплоходГв
Висновки
ПГдсумовуючи основнГ технГчнГ пробле-ми, пов'язанГ з вимГрами оксидГв азоту, сл1д заува-жити, що це комплексш питання, в яких зшшлись, як складнГ фГзико-хГмГчнГ процеси Г особливостГ хемГлюмГнесцентного методу газового аналГзу, так Г структурно-схемнГ, конструктивш рГшення при проектуваннГ самих газоаналГзаторГв. ГазоаналГзатори повиннГ забезпечити високий рГвень метрологГчних ха-
рактеристик, а !х досягнення потребуе вирГшення гами науково-техшчних проблем:
— створення низькотемпературних високо селек-тивних каталГзаторГв вгдновлення N02 -^N0;
— розробляння потужних генераторГв озону;
- застосування малогабаритних шфрачервоних нашвпровщникових сенсорГв;
- зниження похибки атестацп повГрочних газових сумГшей з NОх, до рГвня 1-3% (зараз вона коливаеться в межах 5-7 %).
ВсГ щ згаданГ Г ряд Гнших питань потребують ком-плексних дослГджень приладобудГвниюв, хГмтв-аналГтикГв Г метрологГв.
ЛГгература
1. Повышение экологической безопасности тепловых электростанций [Текст] : учеб, пособие / А.И.Абрамов, Д.П.Елизаров, А.Н.Ремезов и др.; под общ. Ред. А.С.Седлова. — М.: Издательство МЭИ, 2001.—378с.
2. Примиский В.Ф. Хемилюминесцентные газоанализаторы оксидов азота, принципы построения [Текст]//Измерения, кон/ троль, автоматизация (ИКА).— 1989.№ 1.-- С. 22--30.
3. Патент 27680 Украши, МПК С0Ш21/76. Автоматичний хемГлюмГнесцентний газоаналГзатор [Текст] / МГхальчевський В.Г., ПримГський В.П., Цукатова Л.А. (Укра1на).--4268054; заявл. 25.06.1987; опубл 15.09.2000, Бюл. № 4.--4с
4. Патент 27678 Укра!ни, МПК С0Ш 21/76. Хем1люм1несцентний газоаналГзатор [Текст] / ПримГський В.П (Украша).— 3845076; заяв.16.01.1985; опубл. 15.09.2000, Бюл. № 4.-- 4с.
5. Патент 5147 Укра!ни, МПК С01В 13/13. Генератор озону [Текст]/ ПримГський В.П (Укра!на).-- 4737107; заявл. 13.09.89; опубл. 28.12.1994, Бюл. № 7-1
