170137. lajstromszámú szabadalom • Mérési eljárás és berendezés ipari gázok fluorid tartalmának automatikus mérésére
3 170137 4 RT E= E0 -ln/aF - + Ki A i ±-/ ahol E_ Ki' a i a fluoridszelektiv elektród standard potenciálja, C_« _ a fluoridion aktivitása, koncentrációja és aktivitási koefficience az oldatban, és z_. az i-edik ionszelektivitási állandója, aktivitása és töltése, R, T, P = fizikai kémiai állandók. Mivel a fluoridszelektiv elektód potenciálját a fluoridion aktivitás mellett a hidroxilion aktivitás is befolyásolja /KTM-: o,2/, az abszorbens folyadék konstans hidrtfxilion koncentrációja a lehető legkisebb legyen. Másrészt a hidroxllion koncentráció alsó határát a fentieket figyelembe véve ugy kell megválasztani, hogy az elnyeletőfolyadék a gáz fluoridtartalmát kvantitative megkösse. Aluminiumkohógázok illékony fluoridtartalmának mérésére adszorbensként o,o5 M nátrium-hidrogén-karbonát o,l M tri-nátrium-eitrát oldat alkalmazható, mert ebben az oldatban a fluoridion aktivitás a nullpontpotenoiometria elvén automatikusan mérhető. Az automatikus méréshez két fluoridszelektiv elektródból koncentrációs elemet készítünk. Az egyik elektród /referencia elektród/ ismert koncentrációjú elnyeletőfolyadékba, a másik elektród az abszorberben levő elnyeletőfolyadékba merül. Az abszorberben a fluoridkoncentráció a mérendő gáz fluoridtartalmának megkötése következtében egyre növekszik, ha eléri a referencia oldat fluoridkoncentrációját, a koncentrációs elem elektromotoros ereje 0 lesz, az egyenletnek megfelelően: E = ER - E ± + Ed±ff . E = ahol ERT 5T In CR + E. 'diff. Ei referencia fluoridszelektiv elektród potenciálja, indikátor fluoridszelektiv elektród potenciálja, CD referenciaoldat fluoridkoncentráci-R ója, 0 abszorbens oldat fluoridkoncentrációja, Ediff dif:fuzi< 5 s potenciál, mely CR =C< esetén a Henderson egyenlet szerint szintén egyenlő nullával. Gáz halmazállapotú fluoridiontartalmu anyagok fluoridkoncentrációjának automatikus mérésére azért alkalmazható a nullpontpotenciometria, mert az elnyelető oldat térfogata a mérés alatt állandó marad, a koncentráció közvetlenül fluorid mennyiségre alakítható át. A találmány szerinti mérési eljárást egy példaképpen a mellékelt ábrán bemutatott elrendezésű berendezés segítségével lehet megvalósítani. A berendezés a következőképpen működik: Az 1 csövön áramlik be a fluoridtartalmu gáz a 2 elnyelető edénybe. Az ebben levő elnyelető folyadékba nyúlik be a 3 indikátor fluoridszelektiv elektród. A 2 elnyelető edény a 4 sóhidon keresztül kapcsolódik az 5 referencia cellával, amelybe a 6 referencia fluorid szelektív elektród merül. A két elektród potenciálját a 7 elektromotoros erőmérő egység hasonlítja össze. A 8 komparátor az elektromotoros erő nullává válásakor a 2 elnyelető edényen és a 9 mennyiségmérőn keresztül a gázt átszivó lo szivattyút kikapcsolja és az elnyelt gáz térfogatának és a fluoridion mennyiségének ismeretében kiszámolható a fluoridiontartalom. Alkalmasan megválasztott referenciaoldat fluoridionkoncentráció és elnyelető folyadéktérfogat ese-10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 tén a gáz fluoridtartalma a gáztérfogatszámlálóról közvetlenül leolvasható. /Pl. ha a referencia oldat fluoridkoncentrációja 2 ppm, és az elnyelető folyadék térfogata 5o ml, akkor a gáz fluoridkoncentrációja loo/V mg/nf, ahol a V a gáz térfogata l-ben./ Az Egészségügyi Világszervezet állásfoglalása szerint a környezetszennyező anyagok koncentrációjának mérésére szolgáló módszereknek két követelményt kell kielégíteniük: szükség van integrációs módszerekre, melyek egy hosszabb periódus /pl. 24 óra/ idején az átlagos /integrált/ szennyezŐkoncentráciőt mérik. Másrészt folyamatos, monitor rendszerű módszerek szükségesek, melyek rövid időnek, a pillanatnyi szennyezőkoncentráció értékéről adnak információt. A találmány szerinti eljárás mindkét igényt kielégíti. A referenciaoldat koncentrációjának változtatásával a mérés ideje széles határok között változtatható. A legrövidebb mérési időt a gáz fluorid koncentrációja és a még alkalmazható legalacsonyabb referenciaoldat koncentráció szabja meg. Több cella alkalmazásával és megfelelő referenciaoldat fluoridkoncentráoió beállításával több szukcessziv elemzés is elvégezhető automatikusan. Példa: Méréseket végeztünk az Aluminiumkohó egyik kádjának környezetében a kohó gázai fluorldtartalmának ellenőrzése céljából. Alkalmasan megválasztott elnyeletőfolyadék térfogat és referenciaoldat fluoridkoncentráció esetén a gáz fluoridtartalma o,2-5oo mg/cf fluoridtartalomig + 5 rel.?í reprodukálhatósággal meghatározható a találmány szerint alkalmazott elv és berendezés segítségével. A mérési eredmények általában 2 ppm alatt voltak. A Draeger mérőkészülékkel mért értékekkel megegyeztek. A mérések 2 ppm-nél max. o,5 órát vettek igénybe, a referenciaoldat fluoridkoncentrációjának függvényében. SZABADALMI IGÉNYPONTOK 1. Mérési eljárás ipari gázok, különösen aluminiumkohógázok illékony fluorldtartalmának meghatározására o,2-5oo gm/irf illékony fluoridkoncentráoió tartományban a nullpontpotenciometria alkalmazásával oly módon, hogy a fluoridtartalmu gázt lúgos folyadékot tartalmazó edényben elnyeletjük, és közben a gáz térfogatával arányos jelet mérünk, azzal jellemezve, hogy az elnyelető edényben elhelyezett fluoridszelektiv indikátor-elektród potenciálját elektromotoros erőmérő egységen összehasonlítjuk egy ismert fluoridkoncentrációju oldatba merülő referencia fluoridszelektiv elektród potenciáljával; a két elektród potenciálkülönbségének nullává válásakor megszüntetjük a gáz elnyelető edényen történő átáramoltatását és az eddig átment gázmennyiséggel arányos jelből a fluoridtartalmát közvetlenül meghatározzuk. 2. Az 1. igénypont szerinti mérési eljárás foganatosítás! módja, azzal jellemezve, hogy az elnyeletést o,o5 M nátrium-hidrogénkarbonát és o,l M nátriumsitrátból álló folyadékban végezzük. 3« Kapcsolási elrendezés az 1. igénypont szerinti mérési eljárás foganatosítására, amely a vizsgálandó gázt egy elnyelető edényen keresztülhajtó, mennyiség mérővel /9/ sorbakapcsolt szivattyúból /lo/, elnyelető edényből /2/, elektródpárból /3, 6/, elektromotoros erőmérő egységből /7/ és komparátorból /8/ áll, azzal j ellemezve, hogy az elnyelető edényben /2/ elhelyezett indikátor fluoridszelektiv elektród /3/ kivezetése és az azzal sóhidon /4/ keresztül összeköttetésben álló referencia fluoridszelektiv elektród /6/ kivezetése az elektromotoros erő mérőegységre /7/ vannak kapcsolva és az elektromotoros erőmérő egység különbségképző kimenete a szivattyút /lo/ vezérlő komparátorhoz /8/ csatlakozik. 1 db rajz, 1 ábra A kiadásért felel: a Közgazdasági és Jogi Könyvkiadó igazgatója 770224, OTH, Budapest
