ORSAT (αναλυτής)

Ο αναλυτής αερίων Orsat είναι μέρος του εργαστηριακού εξοπλισμού που χρησιμοποιείται για την ανάλυση δείγματος αερίου ως προς την περιεκτικότητά του σε οξυγόνο, μονοξείδιο του άνθρακα και διοξείδιο του άνθρακα. Παρόλο που σε μεγάλο βαθμό έχει αντικατασταθεί από άλλες αναλυτικές τεχνικές, η Orsat παραμένει μία αξιόπιστη και σχετικά απλή στην εφαρμογή μέθοδος μέτρησης.
Η πατέντα για την Orsat έχει ληφθεί πριν το 1873 από τον κ. Η. Orsat.

Κατασκευή
Η συσκευή αποτελείται κατά κύριο λόγο από μία βαθμονομημένη προχοΐδα αερίου, τοποθετημένη σε δοχείο νερού ώστε η θερμοκρασία του αερίου να τηρείται σταθερή καθ’ όλη τη διάρκεια του πειράματος. Αυτή συνδέεται μέσω υάλινων τριχοειδών με δύο ή τρία σιφώνια απορρόφησης , τα οποία περιέχουν χημικά διαλύματα που απορροφούν τα αέρια προς μέτρηση. Για λόγους ασφαλείας και φορητότητας η συσκευή συνήθως βρίσκεται τοποθετημένη σε ξύλινο κουτί.
Τα διαλύματα απορρόφησης είναι: Υδροξείδιο του Καλίου (καυστικό κάλιο), πυρογαλλόλη και αμμωνιακό διάλυμα χλωριούχου χαλκού.

Το κάτω μέρος της προχοΐδας αερίου συνδέεται με ένα δοχείο εξισορρόπησης που περιέχει νερό μέσω σωλήνα από ελαστικό μεγάλου μήκους, ώστε να επιτραπεί η ανάγνωση των ενδείξεων σε σταθερή πίεση και η μετακίνηση του αερίου προς και από το προσροφητικό μέσο. Η προχοΐδα περιέχει ελαφρώς οξινισμένο νερό με ίχνη χημικού δείκτη (συνήθως πορτοκαλί του μεθυλίου) για χρωματισμό.
Τα δοχεία απορρόφησης είναι συνήθως γεμάτα με κομμάτια γυαλιού ώστε η επιφάνεια επαφής μεταξύ του αερίου και του διαλύματος να είναι αυξημένη.

Το πρώτο δοχείο απορρόφησης περιέχει διάλυμα Υδροξειδίου του Καλίου (250g KOH σε 500mL απεσταγμένου νερού) και απορροφά μόνο CO2.

Το δεύτερο δοχείο απορρόφησης περιέχει αλκαλικό διάλυμα Πυρογαλλόλης (25g πυρογαλλόλης +200g KOH σε 500 mL απεσταγμένου νερού) και μπορεί να απορροφήσει CO2 και O2.  

Το τρίτο δοχείο απορρόφησης περιλαμβάνει αμμωνιακό διάλυμα χλωριούχου χαλκού (100g χλωριούχος χαλκός + 125 mL αμμωνία + 375 mL νερού) και μπορεί να απορροφήσει CO2, O2 and CO.

Συνεπώς το δείγμα καυσαερίου πρέπει να περάσει πρώτα από το δοχείο ΚΟΗ, όπου απορροφάται το CO2, στη συνέχεια από το δοχείο πυρογαλλόλης, όπου απορροφάται μόνο το O2 (εφόσον το CO2 έχει ήδη απομακρυνθεί) και τέλος από το δοχείο αμμωνιακού χλωριούχου χαλκού όπου απορροφάται μόνο το CO.

Μέθοδος ανάλυσης
Το αέριο προς μέτρηση μεταφέρεται μέσω διάταξης ελαστικών σωληνώσεων στην προχοΐδα, όπου ξεπλένεται αρκετές φορές. Συνήθως 100ml μεταφέρονται για ευκολία στους υπολογισμούς. Χρησιμοποιώντας τις βαλβίδες που απομονώνουν τις προχοΐδες απορρόφησης, ρυθμίζεται το επίπεδο αερίου στο δοχείο εξισορρόπησης και στην προχοΐδα στην ένδειξη μηδενός της προχοΐδας.
Στη συνέχεια το αέριο διέρχεται από το δοχείο καυστικού καλίου, μένει για δύο λεπτά και στη συνέχεια απομακρύνεται, απομονώνοντας το εναπομείναν αέριο με ρύθμιση των βαλβίδων. Η διεργασία αυτή επαναλαμβάνεται ώστε να εξασφαλιστεί η πλήρης απορρόφηση. Κατόπιν της ισοστάθμισης του υγρού στο δοχείο και την προχοΐδα, ο όγκος αερίου που απομένει στην προχοΐδα είναι ενδεικτικός του ποσοστού του διοξειδίου του άνθρακα που απορροφήθηκε.
Η ίδια τεχνική επαναλαμβάνεται για το οξυγόνο, με χρήση της πυρογαλλόλης και του μονοξειδίου του άνθρακα χρησιμοποιώντας το αμμωνιακό διάλυμα χλωριούχου χαλκού.

Πηγές 

Boiler House and Power Station Chemistry: Wilfred Francis, 1955

A Textbook of Quantitative Inorganic Analysis: Arthur I Vogel, 1961.

http://en.wikipedia.org/wiki/Orsat_gas_analyser

Εξωτερικές αναφορές
Pollution Online 

Chemical Absorption Reaction in orsat apparatus

Συσκευές εργαστηρίου