191625. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés gázok illékony és aeroszol vegyület tartalmának automatikus mérésére
1 191 625 2 A találmány eljárás és berendezés gázok illékony és aerosol vegyület tartalmának automatikus mérésére. A gázanalitikai feladatok megoldására általában speciális, egy-egy komponens mérésére alkalmas, műszeres analitikai módszert használnak. Bizonyos komponensek mérésére rendelkezésre állnak automatikus gázelemző műszerek (pl. CO, S02, H S), míg más komponensek laboratóriumi módszerekkel mintavétel után mérhetők (Hargitay Emil: Gázok műszeres elemzése, Műszaki könyvkiadó 1970). A találmányhoz közelálló, a potenciometriát, mint mérési elvet alkalmazó műszerek közül ismert a Bran Lübbe cég Sensimeter készüléke HC1 és HF mérésére (B.L. Sensimeter G. Bran Lübbe D-2000 Norderstadt, Pf. 1360 Werkstrasse 4.), a Philips cég HF Monitora HF mérésére (PW 9795 HF Monitor, Philips Building TQ 111-3, 5600 MD Eindhoven) és az ALUTERVFKI fluorid analizátor készüléke (170.137 ljsz. magyar szabadalmi leírás), mely készülékek speciális mérési feladatok ellátására alkalmasak, és direkt potenciometriás mérési módon működnek. Hátrányuk a komplikált mérőjel-koncentráció aszignáció és az ennek megfelelő kalibrálási módszer, és ebből következően a viszonylag szűk alkalmazási lehetőség. Többé-kevésbé univerzális méréstechnikaként csak az Orsat-készülékeket alkalmazó klasszikus gázanalitikai módszerek tekinthetők, melyek ismert klasszikus kémiai mérési elveket hasznosítanak. A találmány célja, hogy a gázanalitikai feladatok megoldására általánosan alkalmazható eljárást és gázelemző műszert nyújtson, hogy a mérési eljárás és berendezés felhasználásával széles koncentráció-tartományban elvileg minden illékony vagy aerosol formában levő gázkomponens mérhető, így a környezetvédelmi analitikai feladatok megoldásától a szintézisgáz analízisig használható legyen. A találmány eljárás és berendezés gázok illékony vagy aeroszol formában levő komponenseinek mérésére olymódon, hogy a mérendő gázt elnyelető folyadékot tartalmazó elnyeletőcella rendszerbe vezetjük, közben mérve a gáz térfogatáramát és az áramlási időt, valamint az elnyeletőcellában levő speciális kombinált, mikro ionszelektív elektród elektromotoros erejét. Amikor a mérés során az elektromotoros erő a mérendő komponens vagy az elnyeletőfolyadék koncentrációváltozása következtében megközelíti, majd eléri a cella előzetes, ismert koncentrációjú oldatokkal végzett kalibrálásakor beállított feszültséget, akkor gáz térfogatáramának és az áramlási időnek a szorzatából a mérendő gázkomponens koncentrációja közvetlenül adódik. A berendezés fűthető mintavevő csőből, fűthető porleválasztóból, töltő és ürítő oldattároló tartályokkal kapcsolódó elnyeletőcellából, vízleválasztó egységből, gáztérfogatáram-mérőből, szivattyúból, kombinált mikro íonszelektív elektródból, illesztő-, komparátor- és szivattyúvezérlő-egységből, valamint digitális kijelzőből és tápegységből áll. A kombinált, mikro Íonszelektív elektród a komparátor-egység egyenfeszültséget generáló kimenetével szembe, a gáztérofgatáram-mérő kimenete egy a reciprok idővel arányos jelet létrehozó időmű bemenetére van kapcsolva. A találmány szerinti mérési eljárással és berendezéssel elvileg három módon mérhetjük levegő vagy ipari gázok gázhalmazállapotú vág}' aeroszol szennyezőit, vagy nagyobb koncentrációjú komponenseit. a) A gázhalmazállapotú, mérendő vegyületet tartalmazó gázt elnyelető rendszerrel (elnyeletőedény és reagens) úgy alakítjuk át, hogy a mérendő vegyület ionjait mennyiségileg tartalmazó, ezek direkt potenciometriás méréséhez ideális pH-jú és íonerősségű oldatot kapjunk. Az érzékelő Íonszelektív elektród potenciálja követi az ionkoncentrációt.Ha a mérés közben növekvő ionkoncentráció egy előre meghatározott (kalibrált) értéket elér, a készülékben alkalmazott komparátor az elektródpotenciál és az előre beállított referenciafeszültség azonosságát értékelve leállítja a mérési idő és a gázsebesség reciprokával arányos jelet generáló számlálót, és így a kijelzőn a mért komponens koncentrációját kapjuk mg/m3 egységben. b) A mérés másik módja, hogy az elnyelető rendszer a mérendő komponenst ezzel arányos koncentrációjú, potenciometriás módszerrel mérhető másik ionfajtává alakítja, biztosítva ugyanakkor az ionkoncentráció méréséhez ideális feltételeket. A készülék a továbbiakban az a) pontban leírtakkal azonos módon működik. c) Megfelelő elnyelető reagens alkalmazásával mód nyílik arra is, hogy a mérendő komponenst az elnyeletőben a direkt potenciometriális mérés számára inaktívvá alakítsuk, pl. stabil komplex vagy rosszul disszociáló vegyület, kis oldékonyságú csapadék formájában. A mérendő koncentráció-tartománynak megfelelő reagens koncentráció megválasztása esetén az elnyelési folyamat végén akár a reagens koncentráció ugrásszerű csökkenése, akár a szabad mérendő komponens megjelenése direkt potenciometriás módon érzékelhető, a kijelzést a komparátor az a) pontban leírtaknak megfelelően vezérli. A három mérési módszer, valamint megfelelő szelektív szűrőbetétek és néhány íonszelektív elektród alkalmazásával sokféle gázkoncentráció mérési feladat megoldható, különböző komponensek azonos vagy különböző pontosságú mérését végezhetjük el. így mérhető pl. HF vagy HC1 az a) pontban, vagy S02 a b) pontban leírt módszerrel. A találmány ilymódon minden olyan gázanalítikai feladat ellátására alkalmas, mely a fenti lehetőségek bármelyikének megfelel, így az alkalmazó lehetőségeitől függően, a nemesgázok meghatározásának kivételével, univerzálisan használható. A találmány általános matematikai megfogalmazása a következő: A fentiekben leirt mérési eljárás végén, amelyet a kalibrálásnál beállított komparátor feszültség (Ék) és a cella elektromotoros erő (Eme) egyenlősége határoz meg, az alábbi egyenlőségek érvényesülnek: v . tm • C = V . ksz . Cr (I) ahol v a mintagáz térfogatárama, tm a mérési idő, C a gáz meghatározandó komponensének koncentrációja, V az elnyelető oldat térfogata, ksz sztöchiometriai állandó, mely az a) esetben 1, a b) és c) esetben a kémiai reakció által meghatározott egész szám, Cr a referencia oldat koncentrációja, az a) esetben a meghatározandó elem vagy vegyület, a b) esetben az ezzel arányos más mérendő ionfajta, a c) esetben a potenciometriásan inaktív vegyületet képező reagens koncentrációja. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
