Giáo trình hướng dẫn đo mức cao của môi chất bằng phương pháp tiếp xúc ở tiết diện gốc của tầng p9 doc

O LặèNG NHIT CHặNG 6 -
124
-


S - Diện tích bề mặt hạt chất xúc tác trong một đơn vị thể tích

- Hệ số xác định bởi sự ôxy hóa xúc tác hoàn toàn.
Trờng hợp dây dẫn đợc đồng thời làm nhiệm vụ xúc tác và đo lờng, thì
nhiệt độ dây dẫn đó trên nhánh làm việc của cầu đo đợc xác định nh sau :

tC
q
i
M
v
=


100
1
100
()

C
M
- Nồng độ thành phần cần xác định tính theo mol.

q - Nhiệt trị cháy Kcal/mol (suất nhiệt cháy).

- Hệ số tính đến mất mát trong môi trờng xung quanh.

i
v
- độ thay đổi suất nhiệt hàm của không khí khô và sản phẩm của phản ứng.
t - độ tăng nhiệt độ của phần tử nhạy cảm.
Khi cấu tạo buồng phản ứng đã xác định thì
chỉ còn phụ thuộc độ dẫn nhiệt
của hỗn hợp khí và nhiệt độ phần tử nhạy cảm. Vậy dùng sơ đồ để đo đợc

t
thì ta sẽ xác định đợc nồng độ chất thành phần cần phân tích.
Sơ đồ đo của các bộ phân tích khí kiểu nhiệt hóa học cũng tơng tự sơ đồ đo
của các bộ phân tích khí kiểu dẫn nhiệt.

6.5. Bộ PHÂN TíCH KHí KIểU ĐIệN
Nguyên tắc làm việc của các bộ phân tích thuộc nhóm này đều là dựa vào một
đặc tính điện nào đó của chính chất khí hoặc chất nớc cần phân tích. Tham số
điện đợc lựa chọn phải có quan hệ đơn vị với nồng độ của thành phần cần
phân tích.
Loại này trong thực tế có các bộ phân tích khí kiểu ion hóa và kiểu điện hóa
học.
6.5.1. Bộ phân tích khí kiểu ion hóa
Sự ion hóa của chất khí là do chất khí bị tác dụng bởi điện trờng hoặc từ
trờng ngoài hoặc là dòng bức xạ điện từ cũng nh dòng bức xạ dạng hạt nhỏ.
Các điện tử bị tách ra khỏi vỏ ngoài nguyên tử hoặc phân tử vì thế trong khối
khí xuất hiện các ion dơng và điện tử, chúng lại tiếp tục chuyển hóa. Sự ion
hóa đợc định lợng bằng trị số dòng điện ion hóa, dòng điện này xuất hiện
trong khí bị ion hóa khi nằm trong điện trờng .
Sự ion hóa phụ thuộc vào loại và cờng độ chất tác nhân ion hóa, tham số
trạng thái của khí bị ion hóa, cờng độ điện trờng, hình dạng và kích thớc
buồng ion hóa. Quan hệ giữa nồng độ ion hóa với nồng độ thành phần cần

phân tích trong hỗn hợp đo đợc xác định bằng một số hiện tợng vật lý khác
O LặèNG NHIT CHặNG 6 -
125
-


nhau. Bộ phân tích khí kiểu ion hóa chọn dùng hiện tợng vật lý nào đó là tùy
theo thành phần hỗn hợp khí, bản chất lý hóa, nồng độ chất thành phần cần xác
định cũng nh mục đích công dụng của việc phân tích
(xác định nồng độ chất
thành phần hay chỉ thị sự xuất hiện ).
Có 2 phơng pháp ion hóa :
1- Phơng pháp ion hóa mặt cắt ngang :
Phơng pháp này dùng nguồn phóng
xạ rọi vào khí và tạo ra trong khí một dòng điện ion hóa, khi giữ các điều kiện
khác nh nhau thì dòng điện ion hóa trực tiếp tỷ lệ với cái gọi là mặt ion hóa
cắt ngang, mặt đó biểu thị bằng xác suất ion hóa do chất tác nhân ion hóa va
đập với các nguyên tử hoặc phân tử trung hòa.
2- Phơng pháp ion hóa bằng kích thích nguyên tử :
Cách này đợc dùng rộng
rãi trong bộ tách Argon và Heli. Trị số trung bình của dòng điện ion hóa nằm
trong khoảng 10
-11
đến 10
-8
Ampe, trong trờng hợp hỗn hợp khí gồm 2 nhóm
thì tiết diện ion hóa tơng đối hoặc dòng điện ion hóa I có thể tìm gần đúng
theo biểu thức :
I =
CI

jj
j

.
C
j
- là nồng độ tơng đối của thành phần thứ j của hỗn hợp khí tính theo thành
phần so với đơn vị.
I
j
- là dòng điện iôn hóa tơng đối của thành phần thứ j nguyên chất (100%)
của hỗn hợp khí.

Do hiện tợng tái hợp, (sự nạp lại) của các ion và các hiệu ứng khác nên trị số
thực tế của dòng điện ion tơng đối có khi khác biệt rất nhiều so với trị số tính
toán vì thế các bộ phân tích khí kiểu ion hóa theo phơng pháp tiết diện, ion
hóa thực hiện chia độ theo hỗn hợp chuẩn (thờng dùng N
2
nguyên chất làm
chuẩn).
Sơ đồ nguyên lý của bộ phân tích
khí kiểu iôn hóa :
Hỗn hợp khí đi qua buồng ion hóa
1 đợc ion hóa nhờ nguồn phóng
xạ

2, nhờ có điện cực 3 bên trong
sẽ là cực góp iôn và có chênh lệch
điện thế, mạch của cực góp có dòng điện xuất hiện, sau bộ khuếch đại 4 là
đồng hồ điện 5.

U
khờ
2
3
4
5
1
O LặèNG NHIT CHặNG 6 -
126
-


6.5.2. Bộ phân tích khí kiểu điện hóa
Trong nhóm này gồm các bộ phân tích khí kiểu điện dẫn galvanic (theo điện
lợng hoặc dòng điện) kiểu điện thế và kiểu khử cực.
(tự tham khảo)


6.6. Bộ PHÂN TíCH KHí KIểU Từ

Loại này đợc dùng nhiều cho việc phân tích khí O
2
.
(tự tham khảo)


6.7. CáC Bộ PHÂN TíCH KHí KIểU QUANG HọC

Các bộ phân tích khí kiểu quang học là một nhóm lớn gồm các dụng cụ phân

tích khí bằng cách dùng quan hệ giữa nồng độ chất thành phần cần xác định
trong hỗn hợp khí, đối với một tính chất quang học nào đó của hỗn hợp cần
phân tích nh : chỉ số khúc xạ, mật độ quang học, hấp thụ phổ, bức xạ, phổ

6.7.1. Bộ phân tích khí kiểu giao thoa kế (giao thoa kế khí)

Bộ phân tích khí này ứng dụng hiện tợng xê dịch dải giao thoa do sự thay đổi
mật độ quang học của môi chất khí trên đờng đi của một trong hai tia sáng
kết hợp.
Sơ đồ đơn giản hình thành của giải giao thoa và sự xê dịch của chúng.









Hai nguồn tia sáng đơn sắc kết hợp đặt ở điểm A
1
và A
2
do tác dụng tơng hỗ
của của các tia sáng nên trên màn ảnh xuất hiện dải giao thoa
(hình ảnh giao
thoa).
Sự hình thành các dải sáng và tối của ảnh giao thoa là do khoảng chênh
lệch giữa 2 tia sáng giao thoa với độ dài và sóng (gặp nhau ở điểm đã xác định
B

B
A
2
A
1
A
s

l

O LặèNG NHIT CHặNG 6 -
127
-


trên màn ảnh). Đối với dải sáng thì khoảng chênh lệch của tia sáng bằng nửa
số sóng chẵn.
Tức là: Với
= 2
2

, 4
2

, 6
2

thì đợc dải sáng,
còn ở điểm ứng với
=

2

, 3
2

, 5
2

đợc dải tối.
(
- là độ dài sóng của tia giao thoa ).
Do kết quả giao thoa ở điểm B xuất hiệnđải sáng còn cả hai bên cạnh là các dải
tối và sáng xen kẽ nhau. Trờng hợp dải sáng trắng (không đơn sắc) thì ở hai
bên của dải trắng ở điểm B sẽ có màu sắc.
Nếu giữa A
1
và màn ảnh có đặt một buồng dài l chứa đầy khí có chỉ số khúc xạ
n
k
> n
kk
(n
kk
là chỉ số khúc xạ không khí) nên trong trờng hợp này đờng đi
của tia sáng sẽ kéo dài thêm một đoạn
= (n
k
- n
kk
)l. Điểm A

1
nh vậy chuyển
dịch tới điểm A
1
còn trên màn ảnh thì B chuyển tới B cách đều A
1
và A
2
. Còn
nếu buồng chứa khí đặt giữa A
2
và màn ảnh thì ảnh giao thoa sẽ chuyển dịch
xuống dới.
Bộ chuyển dịch của ảnh giao thoa phụ thuộc vào chỉ số khúc xạ của môi chất
nên phụ thuộc vào biến đổi mật độ và do đó phụ thuộc chất thành phần trong
hỗn hợp chứa trong buồng trên.
Hình vẽ dới đây là bộ phân tích khí kiểu giao thoa kế có sơ đồ quang học đầy
đủ. Các kênh A,B,C có vách ngăn cách nhau, kênh A và B có ống nối thông
với nhau và thờng chứa không khí, kênh C chứa khí cần phân tích tia sáng từ
nguồn 1 qua kính hội tụ 2 dến lắng kính phản xạ toàn phần 3 rồi tới bảng
phẳng song song 4 tạo nên các tia khúc xạ và các tia phản xạ - các tia này qua
buồng chứa khí 5 gặp lăng kính phản xạ toàn phần 6 rồi lại trở về bản phẳng
song song 4. Các tia sáng từ bản phẳng song song 4 đi ra sẽ qua lăng kính quay
7 và đợc phản xạ qua một thấu kính hội tụ 8 khác và hội tụ ở mặt phẳng chứa
tiêu điểm của 8. ảnh giao thoa trên mặt phẳng đó sẽ đợc quan sát qua ống
kính 9.
Muốn đợc khoảng chênh lệch của tia sáng của ảnh giao thoa thì phải có góc
nghiêng không lớn của lăng kính 6 xung quanh bờ mặt huyền của nó. Nồng độ
của chất thành phần đợc đo bằng độ chuyển dịch ảnh giao thoa và có thể thực
hiện theo 2 cách : Cách thứ nhất thực hiện theo thang chia độ của thị kính cùng

nằm trong trờng quan sát với ảnh giao thoa. Cách thứ hai (chính xác hơn) là
ảnh giao thoa đợc lặp lại vị trí ban đầu đối với đờng ngắm ở giữa trờng
O LặèNG NHIT CHặNG 6 -
128
-


quan sát còn nồng độ thì đọc theo tang trống thiết bị kiểu micrômét dùng quay
lăng kính 7.

Hỗn hợp khí (thờng là không khí) đợc hút qua buồng C (nhờ bơm tay). Kênh
A và B đợc nối với môi chất không khí xung quanh qua thiết bị đặc biệt cản
không cho các khí bất kỳ nào khác lọt vào trong kênh, trong thời gian đó cho
phép cân bằng áp suất trong kênh không khí với khí quyển.
A
B
C
9
8
7
3
1
2
4
5
6