CC BY
3ЁПЩ ЭКОЛОГИК ТИЗИМЛАР ^АВОСИДА ИС ГАЗИ ВА МЕТАННИ ТУПЛАНИШИНИ НАЗОРАТИ УЧУН СИГНАЛИЗАТОР Ёрбекова Севинч Ёкубжон кизи
СамДТУ 3 курс талабаси Абдугаффаров Жавохир Шухрат ^ли
СамДТУ 1-курс талабаси Абдурахмонова Замира Эргашбоевна
СамДТУ ассисент Эшкобилова Мавжуда Эргашбоевна
СамДТУ доцент https://doi.org/10.5281/zenodo.10714493
Аннотация: Ишда ис гази ва метанни назоратида кулланиладиган газсезгир материалларнинг золь-гель синтезини оптимал шароитлари танланган ва синтез жараёни амалга оширилган. Ишлаб чикилган яримутказгичли ва термокаталитик сенсорлар асосида газ аралашмалари таркибидан ис гази ва метанни назорати учун сигнализаторлар тайёрланди. Сигнализаторлар ис газини, табиий метан газини хдмда суюлтирилган (пропан, бутан) газни турар жой ва ишлаб чикариш иншоотлари атмосфера хдвоси таркибидан аниклаш учун кенг кулланилиши мумкин.
Калит сузлар: ис гази, метан, яримутказгич, термокаталитик сенсор, сигнализатор.
СИГНАЛИЗАТОР ДЛЯ КОНТРОЛЯ В ВОЗДУХЕ ЗАКРЫТЫХ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМ НА СОДЕРЖАНИЕ УРОВНЯ УГЛЕКИСЛОГО ГАЗА И МЕТАНА.
Аннотация: В ходе работы были выбраны оптимальные условия золь-гель синтеза газочувстивительнкх материалов, используемых при контроле оксида углерода и метана, и осушествлен процесс синтеза. На основе разработанных полупроводниковых и термокаталитических датчиков были изготовлены сигнализаторкы для контроля содержания оксида углерода и метана в составе смесей газов. Сигнализаторы могут быть широко использованы для обнаружения оксида углерода, природного метанового газа и сжиженного газа (пропан, бутан) в составе атмосферного воздуха жилых и производственных помещениях.
Ключевые слова: оксид углерода, метан, полупроводниковый и термокаталитический датчик, сигнализатор.
ALARM FOR CONTROL IN THE AIR OF CLOSED ENVIRONMENTAL SYSTEMS FOR THE CONTENT OF CARBON DIOXIDE AND METHANE.
Abstract: The work selected the optimal conditions for zol-gel synthesis of gaseous materials used in the control of is gas and methane, and the synthesis process was carried out. On the basis of the developed semiconductor and thermocatalytic sensors, alarms were prepared for the control of is gas and methane from the composition of gas mixtures. Alarms can be widely used to detect is gas, natural methane gas, and liquefied (propane, butane) gas from the composition of atmospheric air in residential and manufacturing facilities.
Keywords: carbon monoxide gas, methane, semiconductor, thermocatalytic sensor, signalizer.
КИРИШ
Х,аёт хавфсизлигини таъминлаш хар доим инсониятнинг асосий вазифасидир. Ис гази ва метан турар жой ва ишлаб чикариш корхоналари атмосфера хавосининг энг хавфли таркибий кисмларидан бири. У захарли булиб инсон саломатлигига салбий таъсир курсатади ва хаво билан портловчан аралашмани хосил килади. Шу сабабли, ёпик экологик тизимлар атмосфера хавоси таркибида метан ва ис газини назорат килиш талаб этилади [1]. Мавжуд сигнализатор ва анализаторлар ис гази ва метаннинг хаводаги портловчан концентрациясини тез аниклашга имкон бермайди. Шу сабабли ис гази ва метаннинг хдводаги концентрациясини назорат килишни мавжуд усулларини яхшилаш ва янгиларини ишлаб чикиш катта ахамиятга эга.
Метанни мониторингида кулланиладиган курилмаларга куйидаги асосий талаблар куйилади: Улар кичик улчамли, кам энергия талаб киладиган ва олинган натижаларининг ишончлилик даражаси юкори булиш керак. Х,озирги вактда турар жой ва саноат корхоналари биноларида ёнгин ва портлаш хавфининг олдини олиш учун турли хил сигнализаторлардан фойдаланилади. Мавжуд сигнализаторлар хароратнинг кутарилиши ёки очик аланга таъсирида ишга тушади. Ушбу сигнализаторларнинг барчаси бир хил камчилик билан ажралиб туради - бу уларнинг ёнгин келиб чикканидан кейин юзага келган омиллари таъсирини "кутиши"дир. Шу сабабли, хавонинг кимёвий таркибини назорат килиш оркали хавфли вазиятнинг олдини олувчи ва хавф-хатар тугрисида огохлантирувчи сигнализаторларни яратиш мухим.
Ушбу ишнинг максади ёпик экологик тизимлар атмосфера хавоси таркибида ис гази ва метанни тупланишини назорати учун сигнализатор яратишдан иборат.
МЕТОДИКА ВА МАТЕРИАЛЛАР
Яратилган сигнализатор юкорида курсатилган камчиликлардан холи булган яримутказгичли ва термокаталитик методларга асосланган. Ис гази ва метанни назоратида кулланиладиган газсезгир материалларнинг золь-гель синтези методикасининг асосий боскичлари куйидалардан иборат: Зол-гель синтезининг дастлабки боскичида газсезгир материаллар учун прекурсор (ТЭОС), реагентлар нисбати, рН киймати, харорат, компонентларни аралаштириш тартиби ва давомийлиги танланди. Прекурсор - ТЭОС, эритувчи - этанол ва катализатор сифатида хлорид кислота ишлатилган яримутказгичли углерод (II) оксиди ва метан сенсори учун газсезгир материаллар синтезига оид тажрибаларимизда эритманинг энг юкори баркарорлигини таъминловчи компонентлари нисбати: ТЭОС:С2НзОН:ШО:НС1=1:30:20:0,5 га мос келиши аникланди.
Кейинги боскичда золь, гель ёки чукма хосил булиши жараёнида гидролизлаш ва полимерлаш реакциялари натижасида фазовий структура хосил булади. Бу боскичда Алкоксидларни (ТЭОС) кейинги гидролизланиш жараёни куйидаги стохеометрик тенгламалар билан ифодаланиши мумкин [2]:
81(ОС2И5)4 + 4Н20 ^ ^(ОН)4 + 4С2Н5ОН ш81(ОИ)4 ^ ^Ю2)ш + 2тН2О Гелнинг етилиши (эскириши) боскичида синерезис - поликонденсатланиш давом этаётган кимёвий реакция вактида сувнинг чикиши содир булади. Гелнинг мустахкамлиги заррачаларнинг агрегацияси ва структуранинг сикилиши туфайли ортади. Етилиш жараёни юкори харорат ва босимларда нормал ёки гидротермал шароитларда (автоклавларда) амалга оширилиши мумкин. Алкоксидлардан олинган геллар учун сирт функционал гурухлари
орасидаги конденсация реакцияси структура шакллангандан кейин х,ам давом этади, бу эса янада яхши механик хусусиятларга эга булган узаро боглик гель тузилишига олиб келади.
Суюкликни гелдан буглатил боскичида кичик говакларда содир буладиган капилляр босими жуда катта булиши мумкин, масалан 1.5 нм катталикдаги говакларда 1,5*108 Па га я;ин босим юзага келади. Одатда, маълум говакларни улчамларини таксимланиши говак структурасининг узгаришига олиб келади. Шунинг учун, структуранинг яхлитлигини саклаб колиш учун босимни пасайтириш ёки капилляр босимни камайтириш керак.
Термик ишлов бериш одатий амалиётда юзани текстураси ва хоссасини баркарорлигини таъминлаш учун мух,им боскичдир. Ишни бажариш давомида ис гази ва метанни аникловчи яримутказгичли сенсор учун газсезгир материал хосил килишнинг юкорида келтирилган технологияси ишлаб чикилди [3]. Шу технологиядан фойдаланиб сенсорларнинг сезгир элементлари тайёрланди.
ТАДЦЩОТ НАТИЖАЛАРИ ВА УЛАРНИНГ МУХОКАМАСИ Тадкикотлар давомида ишлаб чикилган яримутказгичли ва термокаталитик сенсорлар асосида газ аралашмалари таркибидан ис гази ва метанни назорати учун сигнализаторлар тайёрланди. Сигнализаторлар ис газини, табиий метан газини хдмда суюлтирилган (пропан, бутан) газни турар жой ва ишлаб чикариш иншоотлари атмосфера хдвоси таркибидан аниклаш учун кенг кулланилиши мумкин. Метанни аникловчи маиший сигнализаторнинг электр схемаси 3.1-расмда келтирилган.
1-расм СН4 ва СО сигнализаторларини схемаси х,амда ташки куриниши.
Сигнализатор назорат килинаётган компонентнинг концентрацияси белгиланган чегарага етганда овозли ва ёруглик сигналларини беради.
Сигнализаторнинг бошлангич нол нуктасини ва концентрациянинг сигнализатор ишга тушадиган бошлангич нукталарининг чегара кийматларини урнатиш стандарт газ аралашмалари ёрдамида амалга оширилади. Стационар сигнализатор курилмаси ёпик саноат ва маиший хоналарнинг хдвосидаги метан ва табиий газ микдорини доимий равишда автоматик назорат килади ва газларнинг микдори белгиланган концентрациясидан ошиб кетганда тегишли ёруглик ва овозли сигналларини беради. Ишлаб чикилган сигнализаторлар лаборатория ва реал шароитларда синовлардан утказилган. Сигнализаторнинг ис гази ва метаннинг хдводаги 0,5-2,5 х,аж.% га тенг концентрацияларини улчашдаги асосий келтирилган хато киймати чегараси 1,0 % ни ташкил этади (1-жадвал). Концентрация х,ар бир белгиланган кийматига етганда сигнализаторларнинг ишга тушиш вакти 2,0-3,0 с дан ошмайди. асбобларнинг узлуксиз ишлаш муддати 3 йилга тенг.
1-жадвал. Сигнализатор курилмаси сигналининг аралашмадаги СО ва СН4 микдорига 6ofликлиги (асбобни улчаш диапазони 0-5,0 х,аж.% . n=5, р=0,95)
Компонентни аралашмадаги микдори, % хажм. Сигнални бошланиш нуктаси,% хажм. СО сигнализатори СН4 сигнализатори
Аниклан ган концент-р-я Аниклаш хатоси Аниклан ган концентр-я Аниклаш хатоси
мут-лок келти-рилган мут-лок келти-рилган
0,50 0,50 0,53 0,03 0,6 0,48 0,02 0,4
1,00 1,00 0,95 0,05 1,0 1,05 0,05 1,0
2,00 2,00 2,08 0,08 1,6 2,01 0,01 0,2
2,50 2,50 2,45 0,05 1,0 2,48 0,02 0,4
Атроф-мухит температурасининг 0-60 0C оралигида узгаришидан келиб чикадиган сигнализаторнинг кушимча хатосини аниклаш натижалари 2.-жадвалда келтирилган булиб, ундан урганилган харорат оралигидаги хатонинг киймати 0,04 % дан ошмаслигини курамиз Босимнинг кушимча хатога таъсири 600-800 мм.сим.уст.да текширилди. Натижалардан, босимни урганилган диапазонида сигнални баркарор сакланиши кузатилди.
2-жадвал. Х,ароратни сигнализаторларнинг ишлаш самарадорлигига таъсирини урганиш натижалари (Ск аникланувчи компонент: СО ёки СН4 ни газ аралашмасидаги концентрацияси n=5, Р=0,95).
Т/р Атроф Сигнал, мВ кушимча хато
мухит Ск=0,50 хаж. % Ск=2,50 хаж. %
харорати (х ± Дх) Асосий мутлак. хато (х ± Дх) Асосий мутлак. хато Ск=0,5 хаж.% Ск=2,5 % хаж.
Аникланувчи компонент СО
1 +20 0,48±0,02 0,02 2,55±0,08 0,05 - -
2 0 0,53±0,01 0,03 2,60±0,07 0,10 0,01 0,05
3 +30 0,47±0,01 0,03 2,41±0,09 0,09 0,01 0,04
4 +60 0,54±0,02 0,04 2,56±0,06 0,06 0,02 0,01
Аникланувчи компонент СН4
5 +20 0,51±0,02 0,01 2,52±0,06 0,02 - -
6 0 0,48±0,02 0,02 2,46±0,06 0,04 0,01 0,02
7 +30 0,47±0,02 0,03 2,49±0,08 0,01 0,02 0,01
8 +60 0,52±0,01 0,02 2,53±0,08 0,03 0,01 0,01
Атроф-мухит босимининг узгариши натижасида, юзага келувчи аникланган кушимча хато киймати, 0,03 % дан ошмайди. Атроф-мухитнинг харорати, босими ва намлигининг узгариши таъсирида келиб чиккан сигнализаторнинг умумий кушимча хатоси ~2.1 % ни ташкил этди. Тадкикотлар натижаларига кура ишлаб чикилган СО ва СН4 нинг
термокаталитик сигнализатори ушбу типдаги курилмаларга ГОСТ томонидан куйиладиган барча талабларга тулик мос келади. Сигнализаторни сигналини вакт давомида узгариши утказилган 365 кунлик тажрибалар давомида узгармайди. ХУЛОСА
СО ва СЩни концентрациянинг кенг диапазонида аникловчи сигнализаторлар ишлаб чикилган. Ишлаб чикилган сигнализаторлар ошхона, турар-жой бинолари, гараж, автомобиль салони, ертула, кудук ва козонхоналарда СО ва ёнувчи газларни (табиий газ, пропан-бутан аралашмасини) сизиб чикиши ва тупланишини доимий назорат килишда кулланилади. Сигнализаторлар ишлаб чикариш ва маъмурий биноларда, газ ёкилгиси билан ишловчи техник воситаларда омборхоналарда, ёнгин ва портлаш хавфсизлигини таъминлаш учун ишлатилиши мумкин.
Фойдаланилган адабиётлар
1. Абдурахманов Э. Создание селективных термокаталитических сенсоров и их применение в мониторинге атмосферного воздуха // Каталог рефератов и статей международного форума «Аналитика и Аналитики», Воронеж., 2003., т.1, -С. 242.
2. Шабанова, Н.А. Основы золь-гель технологии нанодисперсмного кремнезема / Н.А. Шабанова, П.Д. Саркисов. - М.: ИКЦ «Академкнига», 2004. - 208 с.
3. Ergashboy Abdurakhmanov, Mavjuda E. Eshkabilova, Nargiza I. Muminova, , Khulkar G. Sidikova, Shakhnoza M. Pardaeva. Template Synthesis of Nanomaterials based on Titanium and Cadmium Oxides by the Sol-Gel Method, Study of their Possibility of Application As A Carbon Monoxide Sensor (II) // Journal of Pharmaceutical Negative Results, Volume 13. Special Issue 3. 2022 р.1343-1350
