RU2517977C1 - Method of measuring concentration of nitric acid in air and device for its realisation - Google Patents

Method of measuring concentration of nitric acid in air and device for its realisation Download PDF

Info

Publication number
RU2517977C1
RU2517977C1 RU2013104658/28A RU2013104658A RU2517977C1 RU 2517977 C1 RU2517977 C1 RU 2517977C1 RU 2013104658/28 A RU2013104658/28 A RU 2013104658/28A RU 2013104658 A RU2013104658 A RU 2013104658A RU 2517977 C1 RU2517977 C1 RU 2517977C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
air
concentration
microprocessor unit
nitric acid
reactor
Prior art date
Application number
RU2013104658/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Борис Александрович Болодурин
Алексей Анатольевич Михайлов
Дмитрий Анатольевич Ноздря
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственная фирма "ИНКРАМ"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственная фирма "ИНКРАМ" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственная фирма "ИНКРАМ"
Priority to RU2013104658/28A priority Critical patent/RU2517977C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2517977C1 publication Critical patent/RU2517977C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Non-Biological Materials By The Use Of Chemical Means (AREA)

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: claimed is method of measuring HNO3 concentration in air, in which, in accordance with the invention, air, containing nitric acid vapours, is passed through cold reactor; current (background) concentration of NO2 in air is measured and its value is stored in microprocessor unit as C1, then reactor is heated to temperature 250-350°C, concentration of NO2, separated in the process of thermal HNO3 decomposition, is measured, its value is stored in microprocessor unit as C2 and concentration of nitric acid vapours in air in determined by specific formula. Also claimed is device for realisation of method, described above, which contains air-intake pipe (1), flow booster (5) for air pumping, sensor (4) for measuring NO2 concentration in air and microprocessor unit (8) for control of device operation and memorising values of NO2 concentration, in which, in accordance with the invention, reactor (2) with periodically heated catalyst is installed at inlet into air intake pipe (1).
EFFECT: method improvement.
4 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к системам для обнаружения в воздухе токсичных и опасных веществ с целью обеспечения промышленной безопасности и предотвращения аварийных ситуаций.The invention relates to systems for detecting toxic and hazardous substances in air in order to ensure industrial safety and prevent emergency situations.

Азотная кислота (HNO3) широко используется в промышленности. Причем концентрация паров азотной кислоты не должна превышать: 2 мг/м3 в воздухе рабочей зоны и 0,4 мг/м3 в воздухе населенных пунктов. Тем не менее проведенный патентный поиск не позволил обнаружить ни одного патента, связанного с определением концентрации паров азотной кислоты в воздухе. По этой причине в качестве аналогов пришлось принять способы и устройства для измерения концентрации NO2 в воздухе.Nitric acid (HNO 3 ) is widely used in industry. Moreover, the concentration of nitric acid vapor should not exceed: 2 mg / m 3 in the air of the working area and 0.4 mg / m 3 in the air of settlements. Nevertheless, the patent search did not allow to find a single patent related to the determination of the concentration of nitric acid vapor in the air. For this reason, methods and devices for measuring the concentration of NO 2 in air had to be adopted as analogues.

Известен способ определения концентрации NO2 в воздухе с использованием сенсора на основе МДП-структуры (см., например, портативный газоанализатор NO2 в диапазоне концентрации 0,02-2 ppm на основе МДП-сенсора. Измерительная техника, 2004 г., №11, с.541). Однако этот газоанализатор позволяет измерять с высокой чувствительностью только NO2 в воздухе, и нет сведений о его применении для контроля паров азотной кислоты в воздухе.A known method for determining the concentration of NO 2 in air using a sensor based on the MIS structure (see, for example, a portable gas analyzer NO 2 in the concentration range of 0.02-2 ppm based on the MIS sensor. Measuring technique, 2004, No. 11 p.541). However, this gas analyzer allows you to measure with high sensitivity only NO 2 in air, and there is no information about its use for monitoring nitric acid vapor in air.

Известен также способ определения концентрации NO2 в воздухе с использованием электрохимических ячеек (см. ячейки электрохимические Тип 2N2-5 (2N2-5Л). Паспорт AHCM.418425.002.N2-002ПС. ООО «Аналитхимавтоматика»). Однако и в отношении этих сенсоров нет сведений об их применении для контроля паров азотной кислоты в воздухе.There is also a method of determining the concentration of NO 2 in air using electrochemical cells (see electrochemical cells Type 2N2-5 (2N2-5L). Passport AHCM.418425.002.N2-002PS. LLC Analitkhimavtomatika). However, with respect to these sensors, there is no information on their use for monitoring nitric acid fumes in air.

Задача изобретения состояла в разработке высокоспецифичного, стабильного и чувствительного газоанализатора для измерения паров азотной кислоты в воздухе.The objective of the invention was to develop a highly specific, stable and sensitive gas analyzer for measuring nitric acid vapor in air.

Указанная задача решается тем, что предложен способ измерения концентрации HNO3 в воздухе, в котором согласно изобретению воздух, содержащий пары азотной кислоты, пропускают через холодный реактор, содержащий катализатор, измеряют текущую (фоновую) концентрацию NO2 в воздухе (C1), значение которой запоминают в микропроцессорном блоке, затем по команде от микропроцессорного блока производят нагрев катализатора до температуры 350-550°C, измеряют концентрацию NO2, выделяемого при термическом разложении паров азотной кислоты (C2), значение которой запоминают в микропроцессорном блоке и определяют концентрацию паров азотной кислоты в воздухе по формуле:This problem is solved by the fact that the proposed method for measuring the concentration of HNO 3 in air, in which according to the invention the air containing nitric acid vapor is passed through a cold reactor containing a catalyst, the current (background) concentration of NO 2 in the air is measured (C 1 ), the value which is stored in a microprocessor unit, then, upon command from the microprocessor unit, the catalyst is heated to a temperature of 350-550 ° C, the concentration of NO 2 released during thermal decomposition of nitric acid vapor (C 2 ) is measured, the value of which th is stored in a microprocessor unit and the concentration of nitric acid vapor in the air is determined by the formula:

C=1.37·C2·k-C1,C = 1.37 · C 2 · kC 1 ,

где 1,37 - отношение молярной массы HNO3 к молярной массе NO2; k - коэффициент эффективности реактора, который определяется экспериментально.where 1.37 is the ratio of the molar mass of HNO 3 to the molar mass of NO 2 ; k is the reactor efficiency coefficient, which is determined experimentally.

Задача решается также тем, что предложено устройство для измерения концентрации HNO3 в воздухе, содержащее воздухозаборную трубку, побудитель расхода для прокачки воздуха через воздухозаборную трубку, сенсор для измерения концентрации NO2 в воздухе и микропроцессорный блок для управления работой устройства и запоминания значений концентрации NO2, в котором согласно изобретению на входе в воздухозаборную трубку установлен реактор с периодически нагреваемым катализатором. Другим отличием устройства является то, что на выходе реактора установлен фильтр, заполненный AgNO3.The problem is also solved by the fact that the proposed device for measuring the concentration of HNO 3 in the air, containing an intake pipe, a flow inducer for pumping air through the intake pipe, a sensor for measuring the concentration of NO 2 in the air and a microprocessor unit for controlling the operation of the device and memorizing the values of the concentration of NO 2 , in which, according to the invention, a reactor with a periodically heated catalyst is installed at the inlet of the intake pipe. Another difference of the device is that a filter filled with AgNO 3 is installed at the outlet of the reactor.

В другом варианте выполнения устройства воздухозаборная трубка с побудителем расхода, установленная в ней, соединена с двумя газовыми каналами, в одном из которых установлен сенсор на основе МДП-структуры, а в другом электрохимический сенсор, выходы которых соединены с микропроцессорным блоком, причем на входе в каждый канал, установлен запорный клапан, управляемый от микропроцессорного блока.In another embodiment of the device, an air intake pipe with a flow inducer installed in it is connected to two gas channels, one of which has a sensor based on a MIS structure, and the other has an electrochemical sensor, the outputs of which are connected to a microprocessor unit, and at the entrance to each channel, a shut-off valve is installed, controlled from a microprocessor unit.

Благодаря отмеченным выше особенностям способа измерения и устройства для его осуществления обеспечивается достижение технического результата, который состоит в том, что достигается измерение концентрации паров азотной кислоты в воздухе. Сущность изобретения поясняется чертежами.Due to the above-mentioned features of the measurement method and device for its implementation, the achievement of the technical result is achieved, which consists in the fact that the measurement of the concentration of nitric acid vapor in the air is achieved. The invention is illustrated by drawings.

На фиг.1 изображена принципиальная схема первого варианта устройства.Figure 1 shows a schematic diagram of a first embodiment of the device.

На фиг.2 представлена принципиальная схема второго варианта устройства.Figure 2 presents a schematic diagram of a second variant of the device.

В первом варианте выполнения устройства оно содержит воздухозаборную трубку 1, реактор 2 с катализатором, в качестве которого может быть использована платиновая проволочка, фильтр 3, заполненный AgNO3, блок сенсора 4 и побудитель расхода 5. Блок 6 управления сенсором и блок 7 управления реактором соединены с микропроцессорным блоком 8, предназначенным для управления работой устройства, обработки сигнала и выдачи информации о текущем значении концентрации на дисплей (на фиг.1, 2 не показан) или во внешние цепи по интерфейсу.In the first embodiment of the device, it comprises an air intake pipe 1, a reactor 2 with a catalyst, which can be used as a platinum wire, a filter 3 filled with AgNO 3 , a sensor unit 4 and a flow inducer 5. The sensor control unit 6 and the reactor control unit 7 are connected with a microprocessor unit 8, designed to control the operation of the device, process the signal and provide information about the current concentration value to the display (not shown in Figs. 1, 2) or to external circuits via the interface.

В соответствии с заявленным способом устройство работает следующим образом. Анализируемый воздух, содержащий пары HNO3 прокачивается через воздухозаборную трубку 1 и реактор 2 и поступает на сенсор 4 NO2. Фильтр 3 пропускает только молекулы NO2. Цикл измерений следующий:In accordance with the claimed method, the device operates as follows. The analyzed air containing HNO 3 vapors is pumped through the intake pipe 1 and reactor 2 and enters the sensor 4 NO 2 . Filter 3 allows only NO 2 molecules to pass through. The measurement cycle is as follows:

1. Реактор 2 холодный. Сенсор 4 измеряет только текущую (фоновую) концентрацию молекул NO2 в воздухе (C1), значение которой запоминается в микропроцессорном блоке 8.1. The reactor 2 is cold. The sensor 4 measures only the current (background) concentration of NO 2 molecules in the air (C 1 ), the value of which is stored in the microprocessor unit 8.

2. По команде микропроцессорного блока 8, поступающей на блок 7 управления реактора 2, происходит нагрев катализатора до температуры 350-550°C. При этом молекулы азотной кислоты подвергаются термическому распаду по следующей реакции:2. At the command of the microprocessor unit 8, arriving at the control unit 7 of the reactor 2, the catalyst is heated to a temperature of 350-550 ° C. In this case, the molecules of nitric acid undergo thermal decomposition according to the following reaction:

4HNO3→4NO2+2H2O+O2 4HNO 3 → 4NO 2 + 2H 2 O + O 2

Сенсор 4 измеряет только концентрацию NO2, значение которой запоминается в микропроцессорном блоке как C2. Далее микропроцессорный блок рассчитывает концентрацию азотной кислоты, которая равна:Sensor 4 measures only the concentration of NO 2 , the value of which is stored in the microprocessor unit as C 2 . Next, the microprocessor unit calculates the concentration of nitric acid, which is equal to:

C=1.37·C2·k-C1,C = 1.37 · C 2 · kC 1 ,

где 1,37 - отношение молярной массы HNO3 к молярной массе NO2; k - коэффициент эффективности реактора, который определяется экспериментально.where 1.37 is the ratio of the molar mass of HNO 3 to the molar mass of NO 2 ; k is the reactor efficiency coefficient, which is determined experimentally.

Второй вариант выполнения устройства (фиг.2) характеризуется тем, что выход воздухозаборной трубки 1 с побудителем 5 расхода в ней соединен с двумя газовыми каналами 9 и 10, в одном из которых установлен сенсор 4 на основе МДП-структуры, а в другом электрохимический сенсор 11, выходы которых соединены с микропроцессорным блоком 8. При этом на входе в каждый канал 9 и 10 установлены запорные клапаны 12 и 13, управляемые микропроцессорным блоком 8.The second embodiment of the device (Fig. 2) is characterized in that the output of the intake pipe 1 with a flow inducer 5 is connected to two gas channels 9 and 10, in one of which a sensor 4 based on the MIS structure is installed, and in the other an electrochemical sensor 11, the outputs of which are connected to the microprocessor unit 8. At the same time, shut-off valves 12 and 13, controlled by the microprocessor unit 8, are installed at the entrance to each channel 9 and 10.

Работа этого варианта устройства характеризуется тем, что сравнивая показания от двух сенсоров NO2 4 и 11, микропроцессорный блок 8 осуществляет выбор одного из них, перекрывая запорный вентиль 12 или 13, ведущий к другому сенсору 4 или 11. При этом в качестве сенсора 4 может быть использован сенсор на основе МДП-структуры (обладает более высокой чувствительностью к NO2), а в качестве сенсора 11 может быть использован электрохимический сенсор, более приспособленный к повышенным концентрациям NO2.The operation of this variant of the device is characterized by the fact that comparing the readings from two sensors NO 2 4 and 11, the microprocessor unit 8 selects one of them, blocking the shut-off valve 12 or 13 leading to the other sensor 4 or 11. In this case, as the sensor 4 can a sensor based on the MIS structure (has a higher sensitivity to NO 2 ) can be used, and as a sensor 11, an electrochemical sensor more adapted to higher concentrations of NO 2 can be used.

Claims (4)

1. Способ измерения концентрации азотной кислоты (HNO3) в воздухе, отличающийся тем, что воздух, содержащий пары азотной кислоты, пропускают через холодный реактор, содержащий катализатор, и измеряют с помощью сенсора текущую концентрацию NO2 в воздухе, значение которой запоминают в микропроцессорном блоке как C1, затем по команде от микропроцессорного блока производят нагрев катализатора до температуры 350-550°C и измеряют концентрацию NO2, выделяемого при термическом разложении паров азотной кислоты, запоминая ее значение в микропроцессорном блоке как C2, и определяют расчетным путем с помощью микропроцессорного блока концентрацию паров азотной кислоты в воздухе по формуле:
C=1.37·C2·k-C1,
где 1,37 - отношение молярной массы HNO3 к молярной массе NO2; k - коэффициент эффективности реактора, который определяется экспериментально.1. A method of measuring the concentration of nitric acid (HNO 3 ) in air, characterized in that the air containing nitric acid vapors is passed through a cold reactor containing a catalyst, and the current concentration of NO 2 in the air is measured with a sensor, the value of which is stored in a microprocessor unit C as a 1 followed by a command from the microprocessor unit produce catalyst temperatures of 350-550 ° C and the concentration was measured NO 2 produced by the thermal decomposition of nitric acid vapor, memorizing its value in microprocessor m block C as a 2, and is determined by calculation using the microprocessor unit concentration of the nitric acid vapors in air by the formula:
C = 1.37 · C 2 · kC 1 ,
where 1.37 is the ratio of the molar mass of HNO 3 to the molar mass of NO 2 ; k is the reactor efficiency coefficient, which is determined experimentally. 2. Устройство для измерения концентрации HNO3 в воздухе, содержащее воздухозаборную трубку, побудитель расхода для прокачки воздуха через воздухозаборную трубку, сенсор для измерения концентрации NO2 в воздухе и микропроцессорный блок для управления работой устройства и запоминания значения концентрации NO2, отличающееся тем, что на входе в воздухозаборную трубку установлен реактор с периодически нагреваемым катализатором.2. A device for measuring the concentration of HNO 3 in air, containing an intake pipe, a flow inducer for pumping air through the intake pipe, a sensor for measuring the concentration of NO 2 in the air and a microprocessor unit for controlling the operation of the device and storing the value of the concentration of NO 2 , characterized in that A reactor with a periodically heated catalyst is installed at the inlet of the intake pipe. 3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что на выходе реактора установлен фильтр, заполненный AgNO3.3. The device according to claim 2, characterized in that a filter filled with AgNO 3 is installed at the reactor outlet. 4. Устройство по п.2 или 3, отличающееся тем, что воздухозаборная трубка с побудителем расхода, установленным в ней, соединена с двумя газовыми каналами, в одном из которых установлен сенсор NO2 на основе МДП-структуры, а в другом - электрохимический сенсор, выходы которых соединены с микропроцессорным блоком, причем на входе в каждый канал установлен клапан, управляемый от микропроцессорного блока. 4. The device according to claim 2 or 3, characterized in that the air intake pipe with a flow inducer installed in it is connected to two gas channels, one of which has a NO 2 sensor based on the MIS structure, and the other has an electrochemical sensor the outputs of which are connected to the microprocessor unit, and at the entrance to each channel there is a valve controlled from the microprocessor unit.
RU2013104658/28A 2013-02-06 2013-02-06 Method of measuring concentration of nitric acid in air and device for its realisation RU2517977C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013104658/28A RU2517977C1 (en) 2013-02-06 2013-02-06 Method of measuring concentration of nitric acid in air and device for its realisation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013104658/28A RU2517977C1 (en) 2013-02-06 2013-02-06 Method of measuring concentration of nitric acid in air and device for its realisation

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2517977C1 true RU2517977C1 (en) 2014-06-10

Family

ID=51216248

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013104658/28A RU2517977C1 (en) 2013-02-06 2013-02-06 Method of measuring concentration of nitric acid in air and device for its realisation

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2517977C1 (en)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU507870A1 (en) * 1974-10-16 1976-03-25 Государственный Научно-Исследовательский Институт Автоматизации Производственных Процессов Химической Промышленности И Цветной Металлургии "Нииавтоматика" Pneumatic computing device for determining nitric acid concentration
RU2093818C1 (en) * 1993-01-21 1997-10-20 Филиал Пермского государственного медицинского института в г.Кирове Method of accelerated determination of hygienic standards for chemicals in working zone air from data on thermodynamic properties

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU507870A1 (en) * 1974-10-16 1976-03-25 Государственный Научно-Исследовательский Институт Автоматизации Производственных Процессов Химической Промышленности И Цветной Металлургии "Нииавтоматика" Pneumatic computing device for determining nitric acid concentration
RU2093818C1 (en) * 1993-01-21 1997-10-20 Филиал Пермского государственного медицинского института в г.Кирове Method of accelerated determination of hygienic standards for chemicals in working zone air from data on thermodynamic properties

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109991299B (en) NOx concentration measuring system
CN102445442B (en) Intelligent general type mercury measuring device and detection method thereof
EP1877770B1 (en) Method and apparatus for monitoring mercury in a gas sample
US7810376B2 (en) Mitigation of gas memory effects in gas analysis
RU2015119510A (en) DEVICE AND METHOD FOR MEASURING HYDROGEN PENETRATION
Aliramezani et al. Amperometric solid electrolyte NOx sensors–the effect of temperature and diffusion mechanisms
JP2011002245A (en) Method of correcting nox sensor and nox-sensing device
JP6305850B2 (en) Gas concentration measurement system
RU2016129694A (en) IDENTIFICATION AND QUANTITATIVE DETERMINATION OF LEAKS OF AMMONIA AFTER THE SYSTEM OF SELECTIVE CATALYTIC REDUCTION OF NITROGEN OXIDES
Chen et al. An ionic liquid-mediated electrochemiluminescent sensor for the detection of sulfur dioxide at the ppb level
US7255836B2 (en) Analytical sensitivity enhancement by catalytic transformation
RU2517977C1 (en) Method of measuring concentration of nitric acid in air and device for its realisation
WO2007027116A1 (en) Zirconium dioxide luminescence oxygen sensor
Zabielski et al. Influence of mass transport and quenching on nitric oxide chemiluminescent analysis
WO2019108831A3 (en) Multi-sensor gas sampling detection system for radical gases and short-lived molecules and method of use
US10948445B2 (en) Method and gas sensor arrangement for determining an absolute gas concentration with a gas sensor and decomposing gas to be measured
RU2643926C2 (en) Method of detecting explosives in the air
JP4789146B2 (en) Hexafluorobutadiene detector
Braban et al. Heterogeneous reactions of HOI, ICl and IBr on sea salt and sea salt proxies
RU2536315C1 (en) Device for determining oxygen and hydrogen concentration in gas medium
CN105973804B (en) VOC substance online test method in a kind of gas based on UV photodissociation
JP2012052807A (en) Method for monitoring catalytic performance of recombiner
Bur et al. Temperature cycled operation of SiC field effect gas sensors: Increasing the selectivity for improved sensor systems
Chegereva et al. Selective determination of carbon monoxide by single metal oxide sensor
US20140216131A1 (en) Simplified method for measuring concentrations of exhaust gas components utilizing differential measurement across an absorber