Универсальный газоанализатор УГ

Индикаторные трубки

Приборы на основе ИТ

Индикаторные трубки.

При анализе воздуха используется комплекс газоаналитических средств, имеющий самые различные возможности. Обычно средства имеющие высокую точность, селективность являются громоздкими и дорогими устройствами. Для анализа воздушной среды на них необходимо доставлять к ним пробы воздуха. Длительность отбора и анализа исключает возможность своевременной сигнализации об опасных концентрациях токсических веществ. Поэтому в практике используются достаточно простые экспрессные методы, которые позволяют быстро получить результат непосредственно на месте отбора пробы на уровне 1-10 ПДК.

Данные методы получили исключительно широкое распространение в практике, в первую очередь благодаря их селективности, достаточной чувствительности, быстроты определения, простоты в эксплуатации, доступности. Методы можно условно разделить на следующие группы:

- колориметрия растворов по стандартным шкалам;

- колориметрия осадков в растворах по стандартным шкалам;

- колориметрия с применением индикаторной бумаги;

- линейно-колористический метод, основанный на применении индикаторных трубок (ИТ).

Среди перечисленных методов в практике ВМФ линейно-колористический метод (ЛКМ) получил широкое употребление (Рис.1).

Метод основан на получении окрашенного слоя индикаторного порошка. Длина окрашенного слоя индикаторного порошка пропорциональна кон-

Рис. 1. Общий вид индикаторной трубки

центрации исследуемого вещества в воздухе, протягиваемого через индикаторную трубку. В индикаторной трубке происходит специфическая реакция между исследуемым веществом и реагентом, нанесенным на инертный носитель – силикагель. Особенность ЛКМ заключается в том, что реакция между определяемым веществом и реагентом протекает в динамических условиях. Поэтому в основе ЛКМ должна лежать высокоспецифичная реакция, способная резко изменять цвет порошка, содержащего эти реактивы. Существенными факторами для получения правильных результатов в ЛКМ являются:

- строгое соблюдение постоянства длины и диаметра индикаторной трубки;

- определенная процедура приготовления инертного носителя и реактивного раствора;

- порядок нанесения реактивного раствора на силикагель;

- определенная насыпная плотность индикаторного порошка в трубке;

- объем анализируемой смеси;

- меры по защите реактивного вещества от окисления (разложения).

Приготовленные индикаторные трубки способны измерять определенный диапазон концентраций вредного вещества и обладают определенным сроком годности. Калибровка индикаторных трубок осуществляется с помощью искусственных парогазовых смесей исследуемого вещества с воздухом или азотом. С течением времени реактивное вещество на индикаторной трубке разлагается (при этом концентрация реактивного вещества на единицу длины падает) и индикаторная трубка начинает завышать показания. По мере уменьшения концентрации реактивного вещества наблюдается увеличение показаний и уменьшение интенсивности окрашивания. Затем индикаторная трубка теряет способность реагировать на анализируемое вещество. Для продления срока годности индикаторных трубок в состав реактивного вещества обычно вводят (если этого позволяет метод определения):

- гидразин гидрат, связывающий кислород воздуха;

- буферный кислотный раствор, повышающий устойчивость реагентов;

- инертный газ, замещающий воздух в индикаторной трубке.

В качестве инертного носителя используется силикагель – ангидрид кремниевой кислоты. Различают силикагели: крупнопористые (диаметр пор 50А), мелкопористые (диаметр пор 15А). Силикагели выпускают следующих марок:

- КСМ – крупный, мелкопористый

- ШСМ – шихтовый мелкопористый

- МСМ – мелкий мелкопористый

- АСМ – активированный мелкопористый

- КСК – крупный крупнопористый

- ШСК – шихтовый крупнопористый

- МСК – мелкий крупнопористый

- АСК – активированный крупнопористый,

с диаметром зерен от 0,2 до 7 мм.

Реактивные растворы готовят в соответствии с методикой определения. Порядок нанесения реактивного раствора является очень ответственной процедурой, так как именно она определяет допустимую линейность и интенсивность окраски. По этой причине все операции по нанесению реактивного раствора на силикагель должны быть стандартизированы.

В работающей индикаторной трубке различают отработанные слои и работающий слой. В отработанном слое интенсивность окрашивания равномерна. В работающем слое окраска менее интенсивна, а внешняя граница расплывчата. По мере своей отработки работающий слой передвигается вдоль трубки. В некоторых трубках работающий слой окрашен, а отработавшие слои бесцветны. На таких трубках оператор видит только пробегающий в виде кольца рабочий слой

Рис.2 Работающий и отработавший слои индикаторной трубки.

Длина окрашенного слоя и размытость работающего слоя зависят от зернения инертного носителя – силикагеля. Обычно величина зернения в основном применяемая в ИТ лежит в диапазоне 0,1-0,4 мм. С уменьшением зернения уменьшается длина окрашенного слоя на единицу концентрации анализируемого вещества. С увеличением зернения длина окрашенного слоя увеличивается. Размытость работающего слоя зависит от свойств реагента, нанесенного на силикагель, зернения силикагеля (или соотношения определенных по зернению фракций), скорости и функции изменения расхода анализируемой газовой смеси. Чаще всего оптимальное соотношение диапазона измеряемой концентрации, размера зернения силикагеля, концентрации реактивного вещества на нем для определения конкретным типом аспиратора подбирают экспериментально.

Применение индикаторных трубок ограничивают следующие факторы:

- мешающее влияние вредных веществ, совместно присутствующих в воздушной среде (недостаточная селективность метода);

- низкие концентрации вредных веществ, подлежащих определению;

- резкое изменение газового состава при пожарах, проливах различных топлив, подаче фреона - огнегасителя в помещения;

- сроки годности индикаторных трубок.

Применяются в промышленности около 70 наименований индикаторных трубок

Газоанализаторы с ИТ.

ЛКМ широко применяется в промышленности для быстрого определения газов и паров в воздухе производственных помещений. Для этих целей были разработаны портативные газоанализаторы марок УГ-1, 2 (универсальный газоанализатор), АМ-5, АМ-5М, НП-3М и др. На базе этих газоанализаторов для ВМФ были разработаны газоанализаторы ПГА-ВПМ, которые представляют собой устройство, прокачивающее воздушную среду через индикаторную трубку. Каждый из этих приборов обладает своими достоинствами и недостатками.

Универсальный газоанализатор УГ

УГ представляет собой аспиратор сильфонного типа. При сжатии сильфона к нему подсоединяется ИТ через резиновый шланг. Шток ГА имеет выемки фиксирующие прокачиваемый объем. В состав ГА входят штоки на различные объемы воздуха, которые применяются с определнным типом ИТ.

В настоящее время выпускаются следующие ИТ для УГ: