А.7 Пламенно-ионизационные датчики (ПИД)
А.7.1 Общие положения
Принцип работы пламенно-ионизационных датчиков основан на ионизации в электрическом поле молекул органических соединений, сжигаемых в пламени водородной горелки. Образующееся при этом ионное облако перемещается под воздействием разности потенциалов в несколько сотен вольт, поддерживаемой между электродами в камере сгорания. Это перемещение создает очень слабый электрический ток, пропорциональный содержанию определяемого компонента (газа или пара) в газовом потоке.
Данный тип датчиков обладает превосходной линейностью в диапазоне нескольких декад при величине объемной доли определяемого компонента от единиц миллионных долей до 100% НКПР. В пламени чистого водорода (и воздуха) образуется незначительное количество ионов, которые обеспечивают остаточный ток датчика меньший, чем 0,1 пА. Это позволяет проводить измерения массового расхода органических соединений вплоть до 10-15 пг/с.
В качестве отрицательного электрода обычно используется сопло горелки, в качестве положительного - цилиндр или кольцо, расположенные на небольшом расстоянии вокруг пламени.
В датчике также присутствует источник розжига пламени (например, искровой промежуток или свеча зажигания).
Расход водорода обычно устанавливается равным нескольким десяткам миллилитров в минуту. Водород не должен содержать органических соединений и других примесей, но может содержать некоторое количество таких газов, как азот, кислород, водяной пар и т.д. Расход пробы чаще всего устанавливается равным нескольким миллилитрам в минуту, газом-носителем пробы не должен быть воздух, проба смешивается с водородом непосредственно перед пламенной горелкой.
|
|
|
Необходимый для горения воздух, обычно с расходом 100 см 
/мин или более, подается через кольцевые прорези в камере сгорания. В воздухе, необходимом для горения пламени, не должно быть органических примесей. Иногда в переносных газоанализаторах, предназначенных для определения малых концентраций органических газов в воздухе, в качестве воздуха для горения используется воздух самой пробы, что устраняет необходимость отдельной его подачи.
Расход всех газов и температура в камере сгорания должны быть стабилизированы.
Время установления показаний ПИД в основном определяется временем доставки пробы к пламени; практически достижимое время установления показаний может быть меньше, чем 1 с.
Процесс ионизации в пламени зависит от типа и степени окисления атомов, входящих в состав молекулы определяемого газа. В соответствии с эмпирическим правилом ионизируются 
связи, ненасыщенные 
связи и 
- галоген связи. Чувствительность к углеводородам приблизительно пропорциональна общему содержанию углерода в молекуле газа.
|
|
|
Таким образом, относительная чувствительность к различным углеводородам, выраженная в молярных долях, приблизительно пропорциональна числу атомов углерода в их молекулах. Однако для кислородсодержащих соединений это правило изменяется. Связи 
в молекулах не образуют поддающихся обнаружению ионов. Количество атомов углерода, необходимое для расчета сигнала, должно быть сокращено наполовину для каждого атома кислорода в молекуле. Например, муравьиная кислота 
не определяется ПИД-детектором (1 углерод минус 1/2 для каждого кислорода равняется нулю). Данный эффект снижает чувствительность детектора в случае, если ПИД используют как анализатор общего содержания углерода в пробе.
Однако существуют значительные отклонения от этого эмпирического правила. В действительности чувствительность детектора к различным углеводородам может изменяться в диапазоне от 1:3 до более чем 3:1 относительно чувствительности к метану. Чувствительность детектора зависит от конструктивных особенностей пламенной горелки, расхода газа, электрических параметров, добавления пробы к водороду или от использования пробы в качестве газа для горелки, а также от выбора газа-носителя.
|
|
|
Если в пробе содержаться кремнийорганические соединения, требуется более частое обслуживание ПИД, так как диоксид кремния, образующийся при их сгорании, может образовать на электроде изолирующий слой, что снизит сигнал детектора.
А.7.2 Область применения
ПИД используется, когда необходима высокая чувствительность, широкий диапазон измерений, малая погрешность измерения, устойчивость к отравлению и быстрое время установления показаний. ПИД пригоден для измерения в диапазонах от единиц миллионных долей до 100% НКПР и даже выше.
ПИД обладает чувствительностью почти ко всем органическим соединениям, большинство из которых горючие. Исключением являются формальдегид и муравьиная кислота.
Данный тип датчиков пригоден для измерений при повышенной температуре.
Дата добавления: 2018-09-23; просмотров: 207; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!