1.3 Обзор существующих газоанализаторов

     Фотоколориметрические газоанализаторы. Действие указанных приборов основано на цветных избирательных реакциях между реактивом-индикатором в растворе, на ленте или специальном порошке и анализируемым компонентом газовоздушной смеси. При этом мерой концентрации определяемого компонента является интенсивность окраски образующихся продуктов реакции. Фотоколориметрические газоанализаторы обладают достаточно высокой чувствительностью и избирательностью, что достигается выбором характерного химического реактива, используемого для приготовления индикаторного средства.

     Преимуществом фотоколориметрического метода является возможность создания на его основе универсальных конструкций, так как один и тот же прибор с разными индикаторными растворами может быть использован для определения различных вредных веществ. Определяющим при этом является наличие фотоколориметрической методики для автоматического анализа, отвечающей следующим требованиям: устойчивость реактивов во времени, минимальное время образования окрашенного соединения, чувствительность и специфичность реакции, отсутствие сложных операций, небольшое число реактивов, их невысокая токсичность, пожаро - и взрывоопасность, доступность, несложность приготовления растворов.

     По принципу действия фотоколориметрические газоанализаторы подразделяют на жидкостные, ленточные и порошковые.

     В жидкостных газоанализаторах реакция протекает в растворе, а концентрацию определяемого компонента измеряют по светопоглощению раствора. Достоинством приборов этого типа является более высокая точность измерения и возможность применения индикаторных растворов, содержащих концентрированные кислоты, что важно для контроля малореакционных при обычных условиях веществ. Однако в связи с наличием в них ряда механических устройств, обеспечивающих перекачивание и дозирование жидкости и газов, их конструкция отличается сравнительной сложностью и громоздкостью, что препятствует широкому их внедрению в практику.

     В автоматических газоанализаторах ленточного типа химическая реакция протекает на текстильной или бумажной ленте, пропитанной соответствующими реагентами заранее либо непосредственно перед ее фотоколориметрированием. О концентрации определяемого вещества судят по ослаблению светового потока, отраженного от участка индикаторной ленты, изменившей окраску в ходе анализа.

     В данное время создан газоанализатор типа "Сирен", в котором в качестве первичного измерительного преобразователя используют индикаторный порошок. В основу работы этого газоанализатора положен принцип многократного использования окраски поверхности индикаторного порошка под действием содержащегося в воздухе анализируемого газа или пара химического вещества. Эти газоанализаторы надежны в эксплуатации, просты в обращении и могут быть использованы в системах автоматического газового анализа.

     Электрохимические газоанализаторы. Из электрохимических методов анализа для создания автоматических газоанализаторов наиболее широко используют кулонометрический и кондуктометрический методы.

     Большие возможности кулонометрических газоанализаторов позволяют иметь несколько диапазонов измерения, охватывающих концентрации как на уровне ПДК в атмосферном воздухе, так и при значительных превышениях ПДК.

     Стационарный кулонометрический газоанализатор "Палладий-М" для автоматического контроля оксида углерода в воздухе выпускается промышленностью в шести исполнениях, различающихся по числу каналов измерения и по защищенности от воздействия окружающей среды. Этот газоанализатор применяют в стационарных условиях и в условиях передвижных лабораторий. Принцип действия газоанализатора основан на методе потенциостатической амперометрии, заключающемся в измерении тока электрохимической ячейки.

     Ионизационные газоанализаторы. Ионизационный способ газового анализа основан на зависимости ионного тока, возникающего в процессе ионизации исследуемого газа, от содержания, контролируемого компонента. Из известных способов ионизации газов (ионизация пламенем, тлеющим разрядом, радиоактивным излучением и облучением коротковолновым светом) при разработке газоанализаторов наиболее часто используют ионизацию пламенем и радиоактивное излучение.

     Преимуществами ионизационного метода являются низкий порог чувствительности, широкий диапазон измерения, достаточная надежность и стабильность работы, быстродействие, возможность создания датчиков для систем газового контроля с унифицированным электрическим сигналом. Основной недостаток пламенно-ионизационных газоанализаторов состоит в их низкой избирательности к отдельным органическим компонентам при их совместном присутствии. С помощью пламенно-ионизационного газоанализатора определяют либо их сумму, либо концентрацию компонентов с превалирующими ионизационными эффективностями. Для повышения специфичности анализа на этих приборах используют избирательный перевод контролируемых компонентов в аэрозольную фазу.

     Хемилюминесцентные и флуоресцентные газоанализаторы. Принцип работы хемилюминесцентных газоанализаторов основан на измерении интенсивности люминесценции продуктов химической реакции определяемого компонента с реагентом, а флуоресцентных - на измерении интенсивности флуоресценции определяемого компонента под действием УФ-излучения.

     Лазерный газоанализатор типа ЛГА. Газоанализатор предназначен для измерения концентрации метана в атмосферном воздухе. Входит в состав передвижных лабораторий для оперативного обследования трасс магистральных и городских газопроводов с целью обнаружения утечки газа. Принцип действия газоанализатора основан на лазерном прямом абсорбционном методе измерения, который заключается в резонансном поглощении излучении метана на длине волны 3,39 мкм. В качестве источника излучения используют газовый лазер, частота излучения которого совпадает с частотой резонансного поглощения излучения метаном. Такое совпадение обеспечивает высокую избирательность и чувствительность измерения.

     Оптико-акустические газоанализаторы. Для контроля состава отработавших газов автотранспорта в процессе эксплуатации разработан оптико-акустический газоанализатор. Ультрамикроконцентрации оксида углерода (II), содержащегося в атмосферном воздухе, также измеряют спектроабсорбционным методом с использованием полосы поглощения СО в инфракрасной области спектра 4,66 мкм, где приемниками лучистой энергии служат герметичные камеры с конденсаторным микрофоном, заполненные газовой смесью из определяемого газа. Такие газоанализаторы называют оптико-акустическими.

     Оптико-акустический метод основывается на следующем физическом явлении. Если газ, способный поглощать инфракрасные лучи, поместить в закрытый объем, и подействовать влиянием потока инфракрасной энергии, то за некоторый промежуток времени газ нагревается до некоторой температуры, которая определяется условиями теплопередачи. Одновременно увеличивается также давление газа. Когда поток прерывается с некоторой частотой при помощи обтюратора, газ в закрытом объеме периодически нагревается и охлаждается, возникают колебания температуры и давления газа, которые могут быть восприняты чувствительным элементом газоанализатора.