1.7. МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИЙ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ В ПРОДУКТАХ СГОРАНИЯ ТОПЛИВ

Количество прибавленного раствора эквивалентно количеству определяемого вещества.

Гравиметрический метод основан на определении концентрации вещества путем выделения его в виде осадка и взвешивания осажденной формы.

Спектральный метод основан на исследовании спектров излучения при внесении вещества в пламя горелки. О наличии вещества можно судить по наличию в спектре линий, характерных для искомых элементов, а по их яркости и об их количественном содержании. Спектральный метод чувствителен, требует мало времени и затрат.

Люминесцентный метод основан на наблюдении люминесценции, вызываемой возбуждением молекул исследуемой смеси ультрафиолетовым излучением. Этот метод чувствительнее спектрального на 2-4 порядка.

Специфическая способность некоторых растворов окрашиваться при воздействии на них определенных химических реактивов лежит в основе колориметрических методов. Степень яркости раствора пропорциональна концентрации растворенного вещества, которую можно определить с помощью фотоэлектроколориметра.

Линейно-колористические методы применяются для сред, в которых концентрации определяемого вещества малы, но реакция образования окрашенного соединения протекает с большой скоростью, а окрашенное соединение характеризуется достаточной стойкостью, интенсивность окраски которого не изменяется в течение времени, достаточного для времени анализа.

Нефелометрический и турбидиметрический методы основаны на определении светорассеяния суспензии исследуемого и стандартных растворов. Для получения надежных результатов необходимо соблюдать условия осаждения (количество осадителя, температура и время старения осадка). Электрохимические методы основаны на изменении электропроводности, рН и электролитического тока раствора при взаимодействии с определяемым компонентом.

Для анализа состава уходящих газов получили газохроматографические методы, которые позволяют избирательно определять отдельные компоненты, избегая влияния других составляющих газовой смеси.

При выборе метода нужно учитывать, что он должен быть избирательным в присутствии постоянно и наиболее часто содержащихся в продуктах сгорания топлив загрязняющих веществ, например: SO2, NH3, СО, H2S, NOх взвешенных частиц, а также СО2, Н2О и сопутствующих веществ.

При сопоставлении и выборе различных методов определения концентрации загрязняющих веществ в продуктах сгорания топлив учитывается стабильность характеристик, возможность селективного определения отдельных веществ в многокомпонентной смеси, многофункциональности приборов, пороговой чувствительности, простоты обслуживания, стоимости и т.п.

В описании метода должно быть указано время, в течение которого стабильны (устойчивы) продукты химических реакций, предшествующих

119

определению загрязняющего вещества. Метод должен использовать реактивы с минимальными требованиями по чистоте (квалификации), посуду и приборы, обеспечивающие допустимую погрешность измерений. Поглотительные приборы и устройства должны обеспечивать эффективность поглощения исследуемого загрязняющего вещества не менее 95%.

В описании метода должен быть указан порядок проведения подготовительных операций: приготовление насадок для аналитических колонок, условия их кондиционирования, применение или создание поверочных газовоздушных смесей для калибровки прибора, использование конкретного дозирующего устройства и др.

Метод определения загрязняющего вещества в продуктах сгорания топлив должен включать:

сущность метода и описание мешающих влияний; условия и метод отбора проб, транспортирования и хранения отобранных

проб воздуха; описание используемой аппаратуры и приборов, перечень применяемых

реактивов и их квалификацию; перечень применяемых растворов, порядок их приготовления и

использования, сроки и условия хранения; условия анализа отобранных проб и порядок построения калибровочного

графика; обработку данных испытаний и указание погрешности определения;

метод обезвреживания продуктов анализа; требования безопасности по использованию реактивов и обращению с

опасными и вредными для здоровья продуктами, образующимися в процессе определения, а также требования безопасности к условиям подготовки и

молекулярная масса, запах, растворимость в воде и органических растворителях, температура плавления, температура кипения, давление и концентрация насыщенных паров, агрегатное состояние, краткая токсикологическая характеристика, значение ПДК и др.).

Для получения достоверных результатов при измерении содержания в продуктах сгорания топлив любого из загрязняющих веществ необходимо обеспечить отбор представительной пробы газов, обосновать место их отбора с учетом имеющих место температурных и концентрационных полей. Для анализа дымовых газов отбор их проб осуществляют из шунтовых труб, либо из газоходов после воздухоподогревателей с поддержанием в соответствующем состоянии пробоотборной системы (подогрев, охлаждение, выбор расстояний и т.п.).

1.7.2. Оксиды азота

Методики определения концентрации оксидов азота в дымовых газах, широко применявшиеся в энергетике, основаны на реакции взаимодействия

120

между нитритами и индикаторным раствором. Некоторые методики различались составами индикаторного раствора и технологией обработки проб. По одной из них поглощение оксидов азота производится раствором, который готовится из реактива Грисса, ледяной уксусной кислоты и дистиллированной воды (в соотношении 1 г реактива Грисса, 50 см3 ледяной уксусной кислоты и 250 см3 воды), а по другой – 8% водным раствором йодистого калия.

При взаимодействии индикаторного раствора с дымовыми газами, в составе которых присутствуют оксиды азота, происходит поглощение и проявление нитрит-иона. Светопоглощение окрашенных комплексов определяется на электрофотоколориметре в видимой линии спектра (520 нм) на зеленом светофильтре. Интенсивность окрашивания пропорциональна концентрации нитритов.

Усовершенствование фотоколориметрического метода осуществлено при создании прибора "Эвдиометр-1", разработанного в ЭНИН им.Г.М.Кржижановского. Проба дымовых газов в количестве 5-10 см3 окисляется в окислительном растворе, затем проходит в поглотительные сосуды, где реагирует с индикаторным раствором Грисса-Илосвая, образуя азокраситель. По интенсивности окраски индикаторного реактива, измеряемого фотоколориметром, определяется суммарная концентрация оксидов азота. Погрешность измерения ±5%, время анализа – 5 мин. Присутствие в пробе до 10% Н2, СО, СН4; до 20% СО2; до 1% SO2 не влияет на показания прибора. Отбор проб осуществляется без контакта с жидкостью и без разбавления.

На определенном этапе работ по измерению выбросов NOх применялись приборы, основанные на линейно-колориметрическом методе, которым быстро можно определить концентрацию оксидов азота в дымовых газах. Метод основан на реакции диоксида азота и индикаторного порошка. Концентрация диоксида азота пропорциональна длине изменившего окраску столбика индикаторного порошка. В табл. 7.1 представлены сведения о приборах, предназначенных для определения концентрации NOх по этому методу.

Таблица 7.1

Приборы для определения концентраций оксидов азота линейно-колористическим методом

121