Что такое газоанализатор и как он работает
Газоанализатор — это специализированный прибор, предназначенный для проведения газового анализа, то есть для определения качественного и количественного состава газовых смесей. Эти устройства делятся на две основные категории: ручные и автоматические. Принцип работы классических ручных моделей основан на последовательном поглощении (абсорбции) различных компонентов смеси специальными химическими реагентами. В отличие от них, автоматические газоанализаторы осуществляют непрерывный мониторинг состава газов в реальном времени. По своему принципу действия автоматические анализаторы классифицируются на три большие группы: использующие физические методы, дополненные химическими реакциями; применяющие физические методы в сочетании с физическими процессами; и те, что работают исключительно на основе физических методов анализа.
Газоанализаторы с химическими реакциями
Приборы, в работе которых используются дополнительные химические реакции, называют химическими газоанализаторами. Их принцип действия базируется на измерении изменения объема газовой смеси в результате протекания химических реакций между ее компонентами и реагентами. По величине этого изменения можно точно определить концентрацию каждого из исследуемых веществ.
Газоанализаторы, основанные на физико-химических процессах
Эта группа приборов получает свои названия от конкретных физических процессов, которые лежат в основе их работы.
- Термохимические газоанализаторы измеряют количество тепла, выделяющегося в ходе реакции каталитического окисления газа. Это позволяет определять концентрацию горючих газов (например, метана, пропана) в воздухе.
- Электрохимические газоанализаторы оценивают концентрацию газа по изменению электрической проводимости специального раствора-электролита, в котором этот газ растворяется.
- Фотоколориметрические газоанализаторы используют свойство определенных веществ менять цвет при взаимодействии с компонентами газовой смеси. Интенсивность окраски является мерой концентрации, что позволяет обнаруживать даже следовые количества примесей.
- Хроматографические газоанализаторы — это сложные системы, разделяющие компоненты смеси между подвижной (газ-носитель) и неподвижной фазами (сорбент в колонке). Концентрация веществ определяется специальными детекторами, регистрирующими время выхода каждого компонента.
Газоанализаторы, использующие только физические методы
Приборы этой категории также классифицируются по типу измеряемого физического параметра.
- Термокондуктометрические (термокатарометрические) газоанализаторы измеряют теплопроводность газов. Изменение теплопроводности смеси при варьировании концентрации одного компонента позволяет анализировать даже многокомпонентные составы.
- Денсиметрические газоанализаторы определяют плотность газовой смеси, что часто используется для выявления примесей, например, углекислого газа.
- Магнитные газоанализаторы особенно эффективны для измерения концентрации кислорода, который обладает выраженными парамагнитными свойствами.
- Оптические газоанализаторы (включая инфракрасные и лазерные) анализируют спектры поглощения или излучения молекул газа, измеряя их оптическую плотность.
- Ультрафиолетовые газоанализаторы применяются для обнаружения и количественного определения галогенов и различных органических соединений в смеси.
Преимущества и сферы применения
Физические и большинство физико-химических методов анализа, как правило, отличаются более высокой скоростью, точностью и возможностью автоматизации по сравнению с чисто химическими. Газовый анализ является критически важным процессом во многих отраслях промышленности. Он широко используется в нефтегазовой, химической и металлургической промышленности для контроля состава технологических газов, обеспечения безопасности на производстве, мониторинга выбросов и оптимизации самих производственных процессов.