ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОУ ВПО «САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

ИНЖЕНЕРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ ФАКУЛЬТЕТ

КАФ. «ГРАЖДАНСКОЕ СТРОИТЕЛЬСТВО И ПРИКЛАДНАЯ ЭКОЛОГИЯ»

Отчет

по лабораторной работе:

Исследование спектров поглощения газов методом инфракрасной фурье- спектроскопии

Выполнила студентка гр 5015/5:

Батаева Н.А

Проверила к.т.н.

Зубкова М.Ю.

Санкт-Петербург

2012

Оглавление

1. Газы, состав, физические и химические свойства. 3

1.1 Угарный газ (СО) 3

1.2 Дымовые газы 4

1.3 Промышленные газы 5

2. Основные свойства и физико-химические величины СО₂ 7

2.1 Физические свойства. 7

2.2 Химические свойства. 7

2.3 Распространенность в природе и получение. 8

3. Исследование спектов поглощения со2 методом инфракрасной фурье-спектроскопии 9

3.1 Основные принципы инфракрасной фурье-спектроскопии и описание фурье-спектрометра ФСМ 1202 9

4. Цель лабораторной работы 12

4.1 Краткое изложение методики: 12

4.2. Исходные данные: 14

4.3. Обработка результатов измерений 16

4.4. Анализ полученных данных 19

4.5 Определение межъядерного расстояния для молекулы СО₂ и H₂O. 20

Выводы и конечные результаты 22

Приложение 23

1. Газы, состав, физические и химические свойства.

Рассмотрим некоторые интересующие нас газы, такие как угарный газ (СО), дымовые и промышленные газы. Нас будет интересовать их состав, возможности определения их различными методами, выявления их концентрации в воздухе. Интересуют в данной работе именно они, т.к. наносят достаточно существенный вред окружающей среде и человеку, поэтому нам необходимо понять воздействия и возможные методы удаления их или очистки.

1.1 Угарный газ (со)

В своем строении молекула имеет тройную связь. В рамках метода валентных связей строение молекулы CO можно описать формулой C O. Благодаря наличию тройной связи молекула CO весьма прочна (энергия диссоциации 1069 кДж/моль, или 256 ккал/моль, что больше, чем у любых других двухатомных молекул) и имеет малое межъядерное расстояние (d_C≡O=0,1128 нм или 1,13Å).

Основная причина образования угарного газа – недостаток кислорода в зоне горения. Входит в состав выхлопных, пороховых, взрывных газов, образуется при пожарах, особенно в замкнутых пространствах (помещениях). 

Угарный газ бесцветен и не имеет запаха, поэтому отравление угарным газом чаще всего происходит незаметно.

Механизм воздействия угарного газа на человека состоит в том, что он, попадая в кровь, связывает клетки гемоглобина. Тогда гемоглобин теряет способность переносить кислород. И чем дольше человек дышит угарным газом, тем меньше в его крови остаётся работоспособного гемоглобина, и тем меньше кислорода получает организм.

Содержание в газах окиси углерода в лабораторных условиях определяют при помощи газоанализаторов.

Большое применение для анализа газа с малым содержанием СО находит прибор марки ТГ-5. Этот газоанализатор состоит из двух частей: очистительной и аналитической.

В очистительной части газ очищается от посторонних примесей.

В аналитической части в специальной колонке окись углерода сжигается на раскаленной платиновой спирали. Далее определяют химическим путем количество образовавшегося при сгорании СО углекислого газа и по этому количеству рассчитывают содержание в исходной пробе окиси углерода. Чувствительность газоанализатора - от 0,0014 мг до 0,0028 мг. Работа с прибором требует определенного навыка и квалификации лаборанта.

В случае концентрации в газовой смеси окиси углерода в количествах, составляющих проценты по объему, для определения содержания в ней СО ГОСТ 5439-56 предусмотрен прибор модели ВТИ-2. Принцип действия прибора основан на избирательном поглощении жидкими веществами отдельных компонентов газов. Определенный объем газа прокачивается через жидкий поглотитель. Отдельный компонент его поглощается. По изменению объема газа судят о содержании в смеси этого компонента.

1.2 Дымовые газы

Дымовые газы – раскаленные летучие продукты сгорания топлива, состоящие из горячих газов, содержащих окислы углерода, азота, водяной пар и несгоревшие (непрореагировавшие частички топлива – сажа, копоть и др.)

При наличии в топливнике закрытой топки вторичного дожига,содержание летучих соединений и содержание СО2 в горячих газах резко уменьшается.

Дымовые газы используют на предприятиях для утилизации тепла и экономии энергии и затрат. Обычно дымовые газы используют для нагрева воды в теплообменниках и образования пара. Например, в контактном теплообменнике в вертикальном противотоке движутся дымовые газы и распыленная оборотная вода, т. е. дымовые газы и вода напрямую контактируют друг с другом.

Очистка дымовых газов от золы

При проектировании новых и реконструкции действующих котельных установок должны быть предусмотрены мероприятия, обеспечивающие очистку дымовых газов от золы с тем, чтобы концентрация ее в приземном слое атмосферного воздуха не превышала заданной величины.

При повышенном требовании к очистке выбросов в атмосферу в качестве золоуловителей применяются: электрофильтры - со степенью очистки газов 96%;  мокрые золоуловители типа скруббера с трубой Вентури - со степенью очистки газов до 97-98%. 

Очистка от соединений серы

Снизить выбросы соединений серы можно двумя путями: очисткой от соединений серы продуктов сгорания топлива или удалением серы из топлива до его сжигания.

К числу достоинств первого способа следует отнести его значительную эффективность (удаление до 90-95% серы) и универсальность его применения для топлив всех видов, к числу недостатков - высокие капитальные вложения и эксплуатационные расходы. Наиболее перспективными в промышленном отношении являются известковый, аммиачно-циклический и магнезитовый метод. После обработки по известковому методу образуется шлам, состоящий из сульфита кальция, летучей золы и не прореагировавших компонентов.

После обезвоживания шлам удаляется в отвал. Степень улавливания серы до 90%. Отсутствие выхода товарной продукции и большое количество шлама - основной недостаток указанного способа, препятствующий даже применению его на ТЭЦ.

Значительные перспективы имеет двухцикличный щелочной способ очистки газов от окислов серы. В основе этого метода лежит скрубберный процесс очистки дымовых газов осветленным слабым раствором солей натрия или аммиака с последующей обработкой известью или известняком. В результате образуется шлам, содержащий CaSО₃, идущий в отвал, и щелочной раствор, который используется для скрубберного процесса. Эффективность процесса составляет до 90-95%. Преимуществами способа являются умеренная стоимость, минимальная коррозия оборудования, недостатком - удаление большого количества шлама.

При магнезитовом методе (используется МО - магнезий) при поглощении SO₂ образуется сульфит магния MgSО₃, который после обжига образует исходные продукты: МgО, который при определенных операциях может снова использоваться в процессе очистки, и SО₂, и может быть переработан в твердую серную кислоту.