ГАЗОАНАЛИЗАТОР ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ФОРМАЛЬДЕГИДА В АТМОСФЕРНОМ ВОЗДУХЕ

Область техники
Заявляемая полезная модель относится к области технических средств измерений параметров окружающей среды, автоматизированной обработки и анализа данных измерений с использованием цифровых преобразований данных и может быть применена в процессе обеспечения непрерывного измерения концентрации вредных и загрязняющих веществ в воздухе, в частности массовой концентрации и/или объемной доли формальдегида, который является одним из наиболее распространенных загрязнителей атмосферного воздуха в мегаполисах, индустриальных центрах и городах, расположенных вблизи опасных промышленных объектов.
Уровень техники
Формальдегид - высоко токсичное канцерогенное вещество второго класса опасности, которое оказывает общее негативное воздействие на организм человека, при ингаляционном воздействии поражает центральную нервную систему и органы дыхания, вызывает кожные заболевания. Он входит в список тех специфических веществ, которые характерны для промышленности, транспорта и энергетики каждого города и подлежат контролю на федеральном уровне.
3
3
Принятыми в РФ нормативными документами (в частности, нормативами ГН 2.1.6.1338-03) установлены величины предельно допустимых концентраций формальдегида в атмосфере - 0,01 мг/м среднесуточная и 0,05 мг/м - максимальная разовая.
Источником образования формальдегида в атмосфере городских территорий, главным образом, является автомобильный транспорт, в результате работы двигателей которого формальдегид выделяется в выхлопах совместно с другими недогоревшими углеводородами. Кроме того, формальдегид широко используется в химической промышленности и на предприятиях, которые также являются источником формальдегида в воздухе близлежащих населенных пунктов.
Законодательством РФ установлено, что мониторинг содержания формальдегида в атмосферном воздухе на территории населенных пунктов проводят в разовом режиме (не чаще 4 раз в сутки), при этом определяют разовую концентрацию формальдегида, после чего рассчитывают его среднесуточные и среднемесячные концентрации. В соответствии с РД 52.04.840-15, разовая концентрация примеси в атмосфере определяется как концентрация примеси в атмосфере, определяемая по пробе, отобранной за 20-30-минутный интервал времени. По тому же документу, среднемесячная концентрация примеси в атмосфере определяется как концентрация примеси в атмосфере, определяемая как среднее значение из среднесуточных концентраций или из разовых концентраций, измеренных по полной программе контроля не менее 20 сут. в месяц. В соответствии с мировой тенденцией в России проходит модернизация государственной сети наблюдения с целью перехода на измерения в непрерывном режиме.
Для стандартных периодов (сутки, месяц, год) установлены следующие нормативы полноты и качества рядов первичных данных, получаемых в автоматическом режиме измерений:
- максимальная полнота ряда за сутки для газоанализаторов - 72 значения 20-минутных средних;
- допустимая полнота ряда с данными с учетом потерь данных, вызванных штатными операциями по обслуживанию средства измерения, не менее 75%;
- допустимый пропуск в массиве непрерывных измерений для расчета характеристик загрязнения атмосферного воздуха между соседними членами ряда первичных данных за час не более 1 значения, за сутки - не более 8 значений.
Таким образом, при создании устройств непрерывного измерения концентрации формальдегида следует обеспечить возможность автоматического непрерывного измерения концентрации формальдегида в атмосферном воздухе, при этом под непрерывностью измерений подразумевают частоту измерений не менее 72 раз в сутки.
Вместе с тем необходимые газоанализаторы для определения формальдегида в таком непрерывном режиме с такой частотой отсутствуют.
Так, в настоящее время в государственном реестре средств измерений в качестве газоанализаторов непрерывного измерения зарегистрированы измерительный комплекс ФОРТ производства ООО ОПТЭК, РФ (https://www.optec.ru/produktsiya.html?c_dept_id=16&c_good_id=19) и газоанализатор Picarro G2007 производства Picarro Inc., США (http://granat-e.ru/picarro_g_2107.html), предназначенные для определения формальдегида в атмосферном воздухе в непрерывном режиме.
Однако их метрологические характеристики не соответствуют требованиям нормативных документов (РД 52.04.840–15) в части нижнего предела измерений и допустимой относительной погрешности в нормируемом диапазоне.
Принцип действия газоаналитического комплекса ФОРТ (https://www.optec.ru/produktsiya.html?c_dept_id=16&c_good_id=19) - фотометрический, основан на определении интенсивности света в видимой области спектра, отраженного от окрашенного участка индикаторной ленты (ИЛ) (преобразователя первичного измерительного). Изменение окраски ИЛ связано с химической реакцией взаимодействия реактива, которым пропитана ИЛ, с формальдегидом. Интенсивность окрашивания ИЛ пропорциональна содержанию формальдегида в газовой пробе. Изменение окраски преобразователя ИЛ приводит к изменению интенсивности отраженного светового потока и, соответственно, к изменению величины тока, протекающего через датчик фотоячейки измерительного блока (ИБ) комплекса.
Данный комплекс характеризуется недостаточной чувствительностью, которая связана со свойствами индикаторной ленты и используемого реактива. Известно, что при спектрофотометрическом анализе, оптическая плотность среды прямо пропорциональна оптическому пути (закон Бугера-Ламберта-Бера). В случае индикаторной ленты длина оптического пути определяется ее толщиной, и очевидно она на несколько порядков меньше, чем типовая длина оптического пути в традиционной кювете (около 1 см). Кроме того, стандартной кассеты с лентой хватает примерно на сутки измерений, после чего ее необходимо заменять вручную.
Принцип действия прибора Picarro G2007 (http://granat-e.ru/picarro_g_2107.html) - спектральный, с многократным увеличением длины оптического пути посредством использования сложной системы зеркал. Данная конструкция ввиду оптического принципа измерения очень чувствительна к наличию взвешенных частиц (пыли) в анализируемом воздухе, а также к влажности, которая может конденсироваться как в воздухе, так и на зеркалах. Кроме того, сложная оптическая система очень чувствительна к вибрации, ударам, а также требует особой квалификации оператора.
Из уровня техники известен также газоанализатор, содержащий блок питания, побудитель расхода газа, по крайне мере, один газочувствительный датчик, блок обработки и передачи информации с аналого-цифровым преобразователем, и микроконтроллер, управляющий температурным режимом датчика, и позволяющий циклически изменять и поддерживать температуру чувствительного слоя полупроводникового датчика путем изменения подаваемого на его нагреватель регулируемого напряжения и осуществлять непрерывное измерение проводимости чувствительного слоя датчика с последующей обработкой полученных данных, в результате чего получают значения концентраций каждого газа анализируемой газовой смеси, в том числе, и формальдегида (патент РФ №70992).
Недостатком данного решения является недостаточная чувствительность полупроводниковых датчиков (на уровне предельно допустимых концентраций вредных веществ в воздухе рабочей зоны (ПДК р.з.)) и отсутствие селективности относительно мешающих веществ (ацетальдегид, бензальдегид, окисляемые спирты и т.п.).
Фотоакустический газоанализатор модели GASERA ONE FORMALDEHYDE (https://imc-systems.ru/products/Lazernij-foto-akusticheskij-gazoanalizator-formaldegida-modeli-LP1-formaldegid-/) включает сверхчувствительную кантилеверную технологию фотоакустического детектирования с использованием квантово-каскадного лазера, работающего на средней спектральной линии поглощения ИК формальдегида.
Однако, данное устройство также весьма чувствительно к наличию взвешенных частиц в анализируемом воздухе и к конденсируемой влаге. В состав прибора входит фильтр анализируемой пробы, однако он снижает чувствительность в случае конденсации на нем влаги и растворения в этой влаге анализируемого формальдегида.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому решению является газоанализатор, раскрытый в следующем источнике информации: http://analytcom.ru/analizator-formaldegida-v-atmosfern. Устройство обеспечивает непрерывное автоматическое измерение концентраций формальдегида с чувствительностью 100 ppt. Анализатор способен самостоятельно производить отбор пробы из воздуха с помощью встроенного воздушного насоса или жидкостей с помощью встроенного перистальтического насоса. Все параметры, включая температуру и скорости потоков реагентов, контролируются микропроцессором. При анализе жидкостей в газовую линию встраивается поглотитель формальдегида, обеспечивающий подачу нулевого воздуха.
Недостатки данного решения заключаются в следующем. Во-первых, в системе используются два отдельных рабочих раствора - один для поглощения формальдегида из воздуха, второй - для взаимодействия с образованием окрашенных продуктов. Время контакта поглотительного раствора с анализируемой пробой составляет всего 90 секунд, что является недостаточным для полной адсорбции формальдегида и ограничивает чувствительность. Во-вторых, в качестве аналитического метода используется фотолюминесцентный анализ, который дает более слабый сигнал, для регистрации которого требуется использовать фотоэлектронный умножитель (ФЭУ), что также лимитирует чувствительность к целевому веществу и увеличивает чувствительность к пыли и маскирующим веществам.
Таким образом, техническая проблема, решаемая посредством заявляемой полезной модели, заключается в необходимости преодоления недостатков, присущих приведенным аналогам и прототипу заявляемого решения, за счет разработки простой, не требующей особой квалификации оператора, и надежной, обеспечивающей возможность длительной работы без обслуживания конструкции газоанализатора для определения содержания формальдегида (в частности, его концентрации) в атмосферном воздухе в непрерывном режиме.
Краткое раскрытие сущности полезной модели
Технический результат, достигаемый при использовании заявляемой полезной модели, заключается в увеличении чувствительности газоанализатора к наличию формальдегида.
сс
мр
3
3
Дополнительные технические преимущества заявляемого газоанализатора заключаются в снижении чувствительности устройства к пыли и влажности анализируемого воздуха, его селективности, увеличении диапазона измерений от 0,5 ПДК (0,005 мг/м) до 10 ПДК (0,5 мг/м).
Технический результат достигается тем, что в газоанализаторе, включающем
- блок пробоподготовки и пробоотбора, содержащий реактор-поглотитель, соединенный с устройством подачи пробы атмосферного воздуха и средствами подачи и откачки рабочего раствора,
- аналитический блок, содержащий фотометрическую ячейку, обеспечивающую измерение оптической плотности подготовленной пробы,
- распределительное устройство, выполненное в виде блока переключающих клапанов, и обеспечивающее соединение блока пробоподготовки и пробоотбора с аналитическим блоком и управляющим блоком,
согласно техническому решению,
реактор-поглотитель снабжен узлом терморегуляции, соединенным с управляющим блоком и обеспечивающим нагрев и охлаждение реактора-поглотителя. Узел терморегуляции может быть выполнен в виде, по меньшей мере, одного элемента Пельтье, размещенного с внешней стороны реактора-поглотителя и снабженного вентилятором и радиатором. Средство подачи и откачки рабочего раствора выполнено в виде шприцевого насоса. Аналитический блок обеспечивает определение оптической плотности подготовленной пробы в видимой области спектра на длине волны от 400-650 нм. Газоанализатор может быть снабжен интерфейсами для передачи полученных данных Ethernet, или RS-485, или RS-232, а также сенсорным экраном, соединенным с управляющим блоком.
Включенное в состав газоанализатора устройство терморегуляции (узел нагрева и охлаждения реактора-поглотителя) обеспечивает полноценную терморегуляцию реактора-поглотителя в процессе адсорбции формальдегида из анализируемого воздуха при пробоотборе, подготовке и проведении реакции, что способствует повышению чувствительности газоанализатора и ускорению реакции, за счет того, что адсорбция формальдегида происходит при пониженной температуре, а реакция поглощенного формальдегида с реагентом проводится при повышенной. Поскольку адсорбция формальдегида максимальна при пониженной температуре, а полнота его взаимодействия с реагентом напротив, увеличивается с ростом температуры, применение конструкции, обеспечивающей, соответственно, последовательные охлаждение и нагрев реактора-поглотителя приводят к увеличению чувствительности газоанализатора.
В частности, устройство терморегуляции обеспечивает:
1) постоянную низкую температуру (термостатирование) реактора-поглотителя при барботировании анализируемой пробы, способствуя максимальной степени адсорбции, стабильности и воспроизводимости процессов поглощения формальдегида из воздуха;
2) контролируемый нагрев для быстрого прохождения реакции формальдегида с реагентом и его воспроизводимости;
3) быстрое охлаждение пробы до фиксированной температуры - для снижения общего времени анализа и проведения цикла измерений концентрации при постоянной фиксированной температуре.
Краткое описание чертежей
Заявляемая полезная модель поясняется следующими изображениями, где
на фиг.1 представлена блок-схема газоанализатора, где позициями отмечены:
1 - реактор-поглотитель,
2 - узел терморегуляции реактора-поглотителя,
3 - шприцевой насос,
4 - распределительное устройство,
5 - воздушный насос,
6 - фотометрическая ячейка,
7 - управляющий блок.
На фиг.2 представлен график температурной зависимости от времени реакции.
Осуществление полезной модели
Заявляемый газоанализатор выполнен в едином корпусе и включает блок пробоотбора и пробоподготовки, а также аналитический блок, соединенные между собой через распределительное устройство и подключенные к управляющему блоку газоанализатора. Газоанализатор также имеет выход для подключения к источнику питания.
В блок пробоотбора и пробоподготовки входит реактор-поглотитель формальдегида из анализируемой пробы воздуха, оборудованный устройством терморегуляции, подключенный к распределительному устройству и снабженный средствами подачи и откачки рабочего раствора, а также устройством подачи пробы атмосферного воздуха.
Реактор-поглотитель выполнен из металла в виде поглотителя Рихтера и снабжен узлом терморегуляции, который может быть выполнен на основе элементов Пельтье.
Реактор-поглотитель снабжен штуцером, через который осуществляют подачу пробы воздуха воздушным насосом. Узел терморегуляции может быть выполнен с использованием элементов Пельтье и вентиляторов следующим образом: каждый элемент Пельтье, подключенный к источнику питания, выполнен в виде плоской пластины размером 40×40 мм и установлен одной стороной к реактору-поглотителю, при этом на другой его стороне смонтированы радиатор и вентилятор, также подключенные к источнику питания и управляющему блоку газоанализатора.
При подаче на указанный элемент тока прямой полярности происходит охлаждение плоскости элемента Пельтье, обращенной к реактору, в результате чего происходит охлаждение и самого реактора. Обратная сторона элемента Пельтье при этом нагревается, и при помощи радиатора и вентилятора эту сторону охлаждают.
При подаче на указанный элемент тока обратной полярности, соответственно, происходит нагрев плоскости элемента Пельтье, обращенной к реактору, в результате чего происходит нагрев самого реактора.
Количество используемых элементов Пельтье обусловлено объемом реактора-поглотителя.
К распределительному устройству, выполненному в виде блока клапанов-переключателей, также подключено средство подачи и откачки рабочего раствора, выполненное в виде шприцевого насоса, обеспечивающего возможность транспортировки реагента (рабочего раствора). Такой насос может быть выполнен в виде гидроцилиндра с неподвижным цилиндром и подвижным поршнем. Поршень приводится в движение ходовым винтом и гайкой, либо винтом и шарико-винтовой передачей (ШВП). Гайка прикреплена к поршню, а винт приводится во вращение шаговым двигателем. Такая конструкция обеспечивает плавное и точное движение поршня и, соответственно, перемещение жидкости. Шаговый двигатель при этом подключен к системе управления (через силовой драйвер).
Насос работает в обе стороны: его объем наполняется реагентом (рабочим раствором) из емкости, после переключения клапанов обеспечивает
- подачу его в реактор-поглотитель, затем после барботирования воздушной пробы и завершения реакции,
- откачивание реакционной смеси (подготовленной пробы) обратно, и после переключения клапанов распределительного устройства,
- направление ее в фотометрическую ячейку аналитического блока. После завершения измерений указанным шприцевым насосом откачивают реакционную смесь из ячейки и направляют ее в слив, после чего осуществляют промывку всей жидкостной системы газоанализатора. К распределительному устройству также подключены входы для обеспечения подачи раствора, промывочной воды и слива.
Спектрофотометрический (аналитический) блок представляет собой фотометрическую ячейку, и состоит из проточной оптической кюветы, выполненной из стекла, источника излучения (светодиода) и приемника излучения (фотодиода). Кювета соединена штуцерами с распределительной системой. Источник и приемник излучения соединены с системой управления. После подачи реакционной смеси из распределительной системы в фотометрическую ячейку, включают источник излучения и измеряют оптическую плотность реакционной смеси на основе регистрации сигналов приемника излучения.
Управляющий блок выполнен в виде контроллера, соединенного с процессором, или иного одноплатного компьютера. Управляющий блок для простоты управления может быть оснащен сенсорным экраном, а также снабжен интерфейсами Ethernet, или RS-485, или RS-232 для передачи полученных от аналитического блока данных на внешние носители.
За основу способа измерения содержания формальдегида в атмосферном воздухе, реализуемого с использованием заявляемого устройства, выбран фотометрический метод, суть которого заключается в поглощении части спектра видимого света молекулами вещества, образующегося в результате реакции формальдегида со специальным реагентом.
Фотометрический метод основан на реакции взаимодействия формальдегида с ацетилацетоном в среде уксуснокислого аммония. Концентрация формальдегида определяется при помощи последующего фотометрического измерения оптической плотности продукта реакции, окрашенного в желтый цвет.
Данный метод широко применяется на практике и в лабораторных исследованиях (РД 52.04.823-2015 МАССОВАЯ КОНЦЕНТРАЦИЯ ФОРМАЛЬДЕГИДА В ПРОБАХ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА, Методика измерений фотометрическим методом с ацетилацетоном и РД 52.04.824–2015 МАССОВАЯ КОНЦЕНТРАЦИЯ ФОРМАЛЬДЕГИДА В ПРОБАХ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА) и обеспечивает удовлетворительную сходимость и воспроизводимость результатов измерений.
В заявляемом устройстве реализуется упомянутый известный способ измерений фотометрическим методом с ацетилацетоном, который заключается в следующем:
- реактор-поглотитель заполняют аликвотой поглощающего рабочего раствора, термостатируют до заданной температуры (20°С);
- пробу воздуха прокачивают через реактор-поглотитель с рабочим раствором, где происходит адсорбция молекул формальдегида;
- полученный раствор нагревают до заданной температуры (около 50°С) и выдерживают в течение периода времени, достаточного для протекания реакции с формальдегидом полностью (около 15 минут), в результате которой образуется реакционная смесь в виде окрашенного раствора;
- после завершения реакции реакционную смесь перемещают в кювету фотометра и проводят измерение интенсивности поглощения в соответствующем диапазоне длин волн (диапазон 400-650 нм). Измерение происходит на длине волны, соответствующей максимуму поглощения для продукта взаимодействия формальдегида с реагентом. Более детальное описание способа приведено ниже.
3
3
Способ обеспечивает возможность определения массовой концентрации формальдегида в атмосферном воздухе в диапазоне от 0,01 до 0,50 мг/м при объеме пробы воздуха до 60 дм. При этом:
- время пробоотбора составляет 20 мин;
- время измерения составляет - не более 3 мин;
- частота измерения - не реже 1 раз в 20 мин (не менее 72 раз в сутки);
- межповерочный интервал - не менее 1 года.
Измерение концентрации формальдегида указанным способом с использованием заявляемого устройства проводят следующим образом.
С помощью шприцевого насоса 3 через распределительное устройство 4 производят забор поглотительного рабочего раствора (около 10 мл) из емкости с рабочим раствором и подают в реактор-поглотитель 1.
В качестве рабочего раствора используют смесь, состоящую из трёх-замещённого цитрата аммония, ацетилацетона, лимонной кислоты в концентрациях 15/0,2/5 мас.% соответственно.
Элементы Пельтье узла терморегуляции реактора-поглотителя обеспечивают достижение ректором заданной температуры абсорбции формальдегида (20°С).
В реакторе-поглотителе, представляющем собой аппарат Рихтера, выполненный разборным из металла, через раствор барботируется проба атмосферного воздуха. Пробоотбор воздуха осуществляют через устройство подачи атмосферного воздуха, выполненное, например, в виде аспиратора, обеспечивающего расход воздуха в интервале от 0,25 до 5 л/мин или воздушного насоса. Воздух барботируется через сильфонную трубку, погруженную в раствор, под действием пониженного давления (около 0,95 бар), создаваемого воздушным насосом 5. Пробу атмосферного воздуха прокачивают через раствор в течение периода времени, достаточного для поглощения количества формальдегида, определяемого спектрофотометрическим методом. Типовое время барботирования составляет 20 минут для определения формальдегида на уровне среднесуточной предельно допустимой концентрации (ПДКсс). В течение всего времени барботирования посредством терморегулирования элементов Пельтье поддерживают стабильную температуру (около 20°С) реактора. По завершении барботирования анализируемой пробы воздуха воздушный насос отключают, а устройство терморегуляции повышает температуру в реакторе-поглотителе для проведения химической реакции в среде (температуру реактора-поглотителя повышают до 50°С, выдержка при этой температуре составляет 15-30 минут для максимально быстрой и полной реакции формальдегида с раствором). Учитывая данные о скорости нагревания элементов Пельтье, а именно: нагрев до 50°С происходит за 5 минут, а до 40°C за 3 минуты, оптимальное время протекания реакции установлено в 7 минут. Рабочий раствор реагирует с формальдегидом с образованием окрашенного продукта - производного дигидропиридина (реакция Ганча). В результате реакции формальдегида с ацетилацетоном образуется окрашенный в желтый цвет продукт - 3,5-диацетил-1,4-дигидро2,6-диметилпиридин, величина концентрации которого пропорциональна величине концентрации формальдегида. После завершения реакции посредством изменения полярности, подаваемого на элементы Пельтье тока охлаждают реактор-поглотитель и реакционную среду (обратно до 20°С). Затем посредством шприцевого насоса полностью выкачивают прореагировавший раствор из реактора-поглотителя и подают его в фотометрическую ячейку, где измеряют его оптическую плотность известным способом. Для определения величины концентрации дигидропиридина измеряют изменение оптической плотности раствора при длине волны 410 нм относительно оптической плотности дистиллированной воды. Полученные значения концентрации окрашенного продукта используют для расчета концентрации формальдегида в пробе атмосферного воздуха. Измеренное значение оптической плотности передают в управляющую вычислительную систему для дальнейшей обработки, преобразования в значение концентрации и передачи пользователю. Концентрация формальдегида в анализируемой пробе воздуха определяется спектрофотометрически по оптической плотности реакционной смеси по формуле:
λ
с = А × А + В,
3
где с - концентрация формальдегида, мг/м;
λ
А - измеренная оптическая плотность, б/размерная;
А, В - калибровочные коэффициенты, определяемые при калибровке прибора.
Для расчета концентрации формальдегида устройство предварительно калибруют по эталонным образцам (поверочные газовые смеси) во всем интервале измерений.
После окончания измерения прореагировавший раствор удаляют из ячейки шприцевым насосом через распределительное устройство. Перечисленные действия автоматизированы и приводятся в исполнение управляющим блоком.
Пример конкретного выполнения
В качестве опытного образца заявляемой конструкции изготовлен газоанализатор, укомплектованный в корпус с габаритами 250×400×400 мм. В корпусе в качестве блока пробоотбора и пробоподготовки смонтирован металлический поглотитель Рихтера с емкостью 10 мл, снабженный двумя элементами Пельтье размером 40×40 мм, с внешней стороны которых установлены вентилятор диаметром 100 мм и скоростью 1000 rpm, и радиатор размером 100×100×30 мм. В качестве аналитического блока использован фотометр типа «Эксперт 003». Блок пробоотбора и пробоподготовки соединен с аналитическим блоком через клапанный блок, включающий 4 клапана-распределителя. Газоанализатор управляется посредством управляющего блока, выполненного в виде одноплатного компьютера модели Raspberry Pi 4.
Суммарная мощность блоков питания газоанализатора не превышает 1000 Вт.
3
3
Газоанализатор заявляемой конструкции обладает необходимыми характеристиками в части чувствительности и отношения сигнал/шум, для определения содержания формальдегида в атмосферном воздухе на уровне 0,01 мг/м с абсолютной погрешностью не более 0,0025 мг/м.
Испытание прототипа газоанализатора проводили в соответствии с разработанной программой и методикой.
Долговременная стабильность работы прибора была испытана его непрерывной работой в течение 14 суток, при постоянном перемешивании воздуха в камере и регулярном добавлении формальдегида.
Данные испытаний газоанализатора для определения метрологических характеристик приведены в Таблице 1.
Таблица 1
№ опыта
Эталонная концентрация формальдегида, Ci (мг/м<sup>3</sup>)
Измеренная концентрация формальдегида, Cэксп (мг/м<sup>3</sup>)
Абс.погрешностьΔ (мг/м<sup>3</sup>)
Отн.погрешностьδ %
1
0
0
0
…
2
0
0
0
…
3
0
0
0
…
4
0,005
0,006
0,001
20
5
0,005
0,006
0,001
20
6
0,005
0,004
0,001
20
7
0,01
0,009
0,001
10
8
0,01
0,012
0,002
20
9
0,01
0,009
0,001
10
10
0,05
0,046
0,004
8
11
0,05
0,047
0,003
6
12
0,05
0,051
0,001
2
13
0,1
0,095
0,005
5
14
0,1
0,104
0,004
4
15
0,1
0,117
0,017
17
16
0,15
0,131
0,019
12, 7
17
0,15
0,154
0,004
2,7
18
0,15
0,168
0,018
12
19
0,2
0,172
0,028
14
20
0,2
0,193
0,007
3,5
21
0,2
0,214
0,014
7
22
0,3
0,301
0,001
0,3
23
0,3
0,321
0,021
7
24
0,3
0,333
0,033
11
25
0,4
0,425
0,025
6,2
26
0,4
0,478
0,078
19,5
27
0,4
0,43
0,03
7,5
28
0,5
0,477
0,023
4,6
29
0,5
0,492
0,008
1,6
30
0,5
0,532
0,032
6,4
Из Таблицы 1 видно, что относительная погрешность прибора не превышает 20% по всем диапазонам измерений.
Для подтверждения влияния нагрева/охлаждения реактора-поглотителя на чувствительность газоанализатора через определённые промежутки времени производили отбор проб, оптическая плотность которых была оценена с помощью фотометра. Данные приведены в таблице 2.
Таблица 2
Время, мин.
Измеренная оптическая плотность (б/разм.), при температуре во время реакции:
Концентрация формальдегида, мг/см<sup>3</sup>
Температура 25°С
Температура 50°С
Температура 25°С
Температура 50°С
0
0
0
0
0
3
0,04
0,07
0,176
0,309
5
0,11
0,22
0,485
0,971
7
0,14
0,35
0,818
1,535
10
0,2
0,38
0,883
1,545
15
0,25
0,39
1,103
1,721
20
0,3
0,41
1,324
1,810
25
0,34
0,42
1,5
1,853
30
0,36
0,42
1,589
1,853
40
0,4
0,42
1,765
1,853
50
0,43
0,42
1,898
1,853
60
0,44
0,42
1,942
1,853
72
0,45
0,42
1,986
1,853
85
0,46
0,42
2,029
1,853
93
0,47
0,42
2,074
1,853
120
0,47
0,42
2,074
1,853
Из Таблицы 2 видно, что оптимальной температурой проведения реакции формальдегида с реагентом является 50°С, при которой уже за 7 минут достигается степень превращения более 85%.