Колориметрический и фотоколориметрический методы.

Фотоколориметрический метод нашел наиболее широкое применение при разработке приборов, предназначенных для определения микроконцентраций токсичных веществ в воздухе.

В приборах, основанных на фотоколориметрическом методе анализа, используется цветная избирательная реакция между индикатором в растворе или на ленте и компонентом газовоздушной смеси, концентрация которого определяется. Причем мерой концентрации определяемого компонента является интенсивность окраски образующихся в результате реакции комплексов.

Преимущества фотоколориметрического метода анализа — высокая чувствительность, избирательность и универсальность. Высокая чувствительность метода обусловлена возможностью накапливать окрашенный продукт химического взаимодействия в растворе или на ленте. Чувствительность метода резко падает при измерении концентраций в несколько объемных процентов и выше.

Избирательность фотоколориметрического метода объясняется тем, что для значительного числа определяемых газов и паров, при известном составе неопределяемых компонентов смеси, могут быть подобраны специфические цветные реакции.

Номенклатура веществ, определяемых этим методом, очень широка, и поэтому фотоколориметрические газоанализаторы принадлежат к наиболее универсальным приборам. Практически при выявлении возможности применения фотоколориметрических газоанализаторов для определения различных веществ решающим является выбор соответствующего реактива, дающего специфическую цветную реакцию с определяемым компонентом и выбор режима работы прибора.

Существует два вида фотоколориметрических газоанализаторов, принципиально отличных по конструктивному исполнению и по принципу действия.

В одних газоанализаторах, называемых фотоколориметрическими жидкостными, реакция протекает в растворе, а концентрация определяемого компонента измеряется по светопоглощению раствора. Достоинством приборов этого типа является более высокая точность измерения (основная приведенная погрешность около 5%) и возможность применения индикаторных растворов, в состав которых входят концентрированные кислоты, что особенно важно для анализа микроконцентраций веществ, химически малоактивных при обычных условиях (углеводороды, терпены и некоторые другие органические продукты).

Основным недостатком жидкостных фотоколориметрических газоанализаторов, затрудняющим их эксплуатацию в производственных условиях, является сложность и громоздкость конструкции, вызванная наличием ряда механических устройств (насосы, дозаторы раствора, двигатели, клапаны, переключатели и т. п.), обеспечивающих движение и взаимодействие участвующих в реакции компонентов (газ — жидкость). Указанный недостаток предопределил ограниченность разработки и применения жидкостных газоанализаторов.

До настоящего времени нет удовлетворительной модели достаточно простого, надежного и недорогого газожидкостного прибора, который бы выпускался серийной отечественной приборостроительной промышленностью. В литературе можно встретить описание всего лишь нескольких конструкций жидкостных фотоколориметров, предназначенных для определения микроконцентраций окислов азота (ФК4501, ФК.4502 и др.), сероводорода (ФК5601) и некоторых других газов. Разработка этих приборов закончилась выпуском опытных образцов, не доведенных до серийного производства, или выпуском малых серий специального назначения. Между тем совершенные конструкции жидкостных фотоколориметрических газоанализаторов необходимы, так как в силу специфических особенностей используемого метода они позволили бы расширить область применения этих приборов на большое число органических веществ, которые не определяются с помощью другого вида приборов.

В газоанализаторах, называемых фотоколориметрическими ленточными, реакция протекает на слое текстильной или бумажной ленты, а концентрация определяемого компонента измеряется по ослаблению светового потока, отраженного от участка индикаторной ленты, изменившей свою окраску в результате химического взаимодействия с определяемым компонентом.

В зависимости от физико-химических свойств индикатора-реактива он может наноситься на ленту — основу либо заранее, в процессе ее специальной обработки (сухая индикаторная лента), либо непосредственно перед ее фотоколориметрированием (мокрая индикаторная лента). Применение индикаторной ленты, особенно сухой, позволяет упростить конструкцию приборов, уменьшить их габариты и вес, устранить хрупкие детали и тем самым повысить эксплуатационную надежность приборов.

Помимо этого, ленточные фотоколориметрические газоанализаторы обладают значительно большей чувствительностью по сравнению с жидкостными приборами. Так, например, порог чувствительности ленточных и жидкостных газоанализаторов составляет соответственно по сероводороду 0,0002 и 0,02 мг/л, по двуокиси азота 0,001 и 0,01 мг/л.

Существенным недостатком ленточных газоанализаторов является значительная погрешность измерения, которая обусловлена в основном неоднородностью материала ленты и ее пропитки, а также погрешностью контрольного химического анализа при калибровке прибора.

Однако если учесть достоинства ленточных фотоколориметрических газоанализаторов и тот факт, что при контроле чистоты воздуха производственных помещений допускается сравнительно большая погрешность измерения, то можно считать вполне целесообразным преимущественную разработку и применение этих приборов для индикации и сигнализации предельно допустимых концентраций токсических газов и паров в воздухе производственных помещений.

За последнее десятилетие ленточные фотоколориметрические газоанализаторы получили значительное развитие.

Первые приборы этого типа были созданы на основе использования индикаторной ленты, смачиваемой из капельницы непосредственно перед фотоколориметрированием (ФЛ6801, ФКГ-3 и др.).

В дальнейшем были усовершенствованы измерительные схемы этих приборов, расширена область применения разработанных модификаций и созданы универсальные ленточные фотоколориметры, предназначенные для измерения малых концентраций самых различных газов и паров в воздухе.

Одной из последних конструкций приборов с мокрой индикаторной лентой является универсальный фотоколориметрический газоанализатор ФЛ5501. Использование в этом приборе двухфотоэлементной измерительной схемы с электрической компенсацией (вместо оптической) позволило упростить конструкцию прибора и сократить операции, связанные с его настройкой.

Дальнейшим развитием ленточных фотоколориметрических газоанализаторов является создание приборов, в которых используется сухая индикаторная лента. Приборы этого типа отличаются прежде всего простотой конструкции, так как в них не нужны устройства, обеспечивающие запас индикаторного раствора, а также его дозировку и подачу на ленту по определенной программе.

На основе этого метода создан ряд приборов, в том числе и базовая конструкция фотоколориметрического газоанализатора с сухой индикаторной лентой (ФГЦ), имеющего несколько модификаций (ФГЦ-1В, ФГЦ-1Е, ФГЦ-2, ФГЦ-3, ФГЦ-4).

Конструкция этих приборов не предусматривает их универсальности — возможности определения одним и тем же прибором концентраций различных газов и паров.

Этот недостаток обусловлен в значительной степени отсутствием методик фотоколориметрического анализа (специфических реакций) многих веществ, содержащихся в воздухе.

Дата добавления: 2015-07-07