Устройство для подготовки проб газов

 

1. УСТРОЯСТВО ДЛЯ ПОДГОТО ПРОБ ГАЗОВ к, изотопному анализу Б1ключаощее реакционную емкость, вымораживающую ловушку, соединенную своим входом с реакционной емкостью, манометр с измерительным элементом, разрядную трубку и трубопроводы высокого и низкого вакуума с установленными на них вентилями, отличающ е е с я тем, что, с целью повышения точности дозирования проб в разрядную . трубку путем непрерывного контролирования давления в ней, манометр своим входом соединен с выходом вымораживающей ловушки, а выходом с разрядной трубкой, при этом трубопроводы высокого и низкого вакуума подсоединены параллельно один другому к манометру и вымораживгиощей ло- g вушке.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК ()9) (П) 3(50 9 01 Н 1 28

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21 ) 3381346/23-26 (22) 28.10.81 (46) 23.01.84. Бюл. 9 3 (72) З.А.Завьялова и А.О.Шихин (71) Специальная научно-исследовательская лаборатория по усвоению атмосферного азота при Горьковском государственном университете им. Н.И.Лобачевского (53) 543.646(088.8) (56) 1. Отчет НИЭИ ЛГУ к договору

В 519 с ВНИИ удобрений и почвоведения им. Д.Н.Прянишникова. Л., 1976, с. 49-50.

2. Заявка Японии У 53-2710, кл ° 9 01 М 7/Э2, опублик . 31.01.1978. (54)(57) 1. устройство для подго1ов1(И ПРОБ ГАЗОВ к,изотопному анализу, включащее реакционную емкость, вымораживающую ловушку, соединенную своим входом с реакционной емкостью, манометр с измерительным элементом, разрядную трубку и трубопроводы высокого и низкого вакуума с установленными на них вентилями, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности дозирования проб в разрядную трубку путем непрерывного контролирования давления в ней, манометр своим входом соединен с выходом вымораживающей ловушки, а выходом— с разрядной трубкой, при этом трубо- проводы высокого и низкого вакуума подсоединены параллельно один другому к манометру и вымораживающей ло- Е

R вушке.

1068765

50

2. Устройство по и, 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,с целью прецезионного дозирования проб иэ вымораживающей ловушки через манометр в разрядную трубку, манометр снабжен натекателем газа, размещенным между его входом и выходом, а измерительный элемент расположен на

Изобретение относится к конструкциям установок для подготовки проб газов и может быть использовано для подготовки проб газов к изотопному анализу, например азота. 5

Известны устройства для подготовки проб к изотопному анализу газов, включающие в себя реакционную емкость, вымораживающую ловушку, разрядную трубку, трубопроводы высокого и низкого вакуума 11.

Недостатком известных устройств является то, что при анализе азотнокислого аммония с меткой, находящейся в HHq или HQ группах, частичная потеря. закиси азота, образующейся, в частности, при пиролизе, может привести к искажению результатов определения среднего изотопного состава пробы (эавьыение концентрации Ме в первом и занижение во втором случае). Кроме того, устройства отличаются слабой защищен ностью разрядной трубки от проникно-, вения в нее вместе с молекулярным .азотом паров воды (в виде микрокристаллов) что искажает результаты, а отсутствие контроля за заполнением разрядной трубки пробой газа делает более трудоемким подбор требуемых количеств реактивов для проведения реакции.

Наиболее близким к предлагаемому по кснструкции и достигаемому эф. фекту является устройство для подго- 35 тсвки проб газов к изотопному анализу, включающее реакционную емкость, вымораживающую ловушку, соединенную своим входом с реакционной емкостью, манометр с измерительным элементом, 40 разрядную трубку, и трубопроводы высокого и низкого вакуума с установленными на них вентилями С23.

Недостатками. известного устройства являются слабая защищенность разрядной трубки от попадания в нее паров воды при работе пс методу .

Риттенберга и невозможность получения стабильно воспроизводимого проВесса напуска. выходе манометра н выполнен в виде термосопротивления.

3. Устройство по п. 1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью очистки проб от аэроэольных примесей, вымораживающая ловушка снабжена фильтром, например Петрянова, установленным на ее выходе.

Цель изобретения — повышение точности доэирования проб в разрядную трубку путем непрерывного контролирования давления в ней, прецеэионное доэнрование проб из вымораживающей ловушки через манометр в разрядную трубку и очистка проб от аэроэольных примесей, Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для подготовки проб газов к иэотопному анализу, включающем реахционную емкость, вымораживающую ловушку, соединенную своим входом с реакционной емкостью, манометр с измерительным элементом, разрядную трубку и трубопроводы высокого и низкого вакуума с установлеинымй на них вентилями, манометр своим входом соединен с выходом вымораживающей ловушки, а выходом — с разрядной трубкой, при- этом трубопроводы высокого и низкого вакуума подсоединены параллельно один другому к манометру и вымораживак)щей ловушке.

Кроме того, манометр снабжен натекателем газа, размещенным между его входом и выходом, а измерительный элемент расположен йа выходе манометра и выполнен в виде термосопротивления.

Причем вымораживающая ловушка снабжена фиЛьтром, например Петрянова, установленным на ее выходе.

Яа чертеже изображена технологическая схема устройства.

Устройство для подготовки проб газов включает в себя реакционную емкость 1 (сосуд Риттенберга) со шлифом 2, вымораживающую ловушку 3 с установленным в ней фильтром 4, манометр 5 с натекателем 6, разрядную трубку 7 с краном 8 и шлифом 9, трубопроводы нМзкого 10 и высокого 11 вакуума, форбаллон 12, а также вентили 13 - 19, с помощью которых осуществляют все необходимые операции в процессе подготовки пробы.

Маномер 5 свойм входом соединен с выходом вымораживающей ловушки 3, а выходом — с разрядной трубкой 7, при этом трубопроводы 10 и 11 высо1068765 кого и низкого вакуума подсоединены параллельно один другому к манометру 5 и вымораживающей ловушке 3. Кроме того, в манометре 5 натекатель б газа размещен между его входом и выходом, а измерительный элемент 20 расположен на выходе манометра 5 и выполнен в виде термосопротивления.

Устройство работает следующим образом.

Разрядную .трубку 7 с проаналиэиро- 10 ванной пробой газа устанавливают в шлиф 9. Открывают вентили 15 — 17 и откачивают установку через форбаллон 12 на низкий вакуум (вентили 13, 14, 8, 18 и 19 закрыты) . В это вре- 15 мй откачивается манометр 5 и ловушка 3 от остатков Предыдущей пробы.

Во время откачки установку постоянно подвергают воздействию высокочастотного разряда с целью более пол- 2р ной очистки стекла.

После откачки на форвакуум вентили 15 и 16 закрывают, а 18 и 19 открывают, и установку продолжают откачивать на высокий вакуум. При достиже- 25 нии предельного разряжения (10 торр на ловушке диффузионного насоса) открывают вентиль 8 разрядной трубки 7 и производят ее откачку при непрерывном воздействии высокочастотно-3ц го разряда. Указанную процедуру проводят до достижения предельного вакуума, после чего высокочастотную очистку прекращают, но разрядную трубку и манометр продолжают откачивать вплоть до следующего напуска ra эа.

Берут реакционную емкость 1 (сосуд Риттенберга), в одно колено заливают исследуемую пробу, содержащую

0,1 мг азота в 0,1 мл раствора, в другое — 0,1 мл гипобромида натрия, устанавливают его на шлиф 2 (вентили 13 — 16 закрыты) и с помощью жидкого азота эамораживают реактивы.

После заморозки жидкий азот убирают 45 и приступают к откачке сосуда 1 на форвакуум через вентиль 13 и форбаллон 12. При этом производится размораживание реактивов путем обдува сосуда теплым воздухом от тепловенти-5р лятора. Как только иней на сосуде растает и стекло станет полностью проэрачным, вентиль 13 закрывают, а сосуд погружают в теплую воду (3540 С). При этом растворенные газы вы 55 деляются иэ реактивов. Для полного обезгаживания растворов эти операции повторяют несколько раз.

При последнем размораживании отогревают только колено с гипобромидом 60 натрия и при закрытых вентилях 13

15 его переливают в замороженную пробу. В таких условиях реакция протекает без излишнего разбрызгивания реактивов. Реакцию заканчивают, поместив сосуд Риттенберга в воду с температурой 45 С.

По окончании реакции опять все эамораживают жидким азотом, Закрывают вентили 17 — 19.

Полученный молекулярный азот через открытыФ вентиль 14 перепускают в охлажденную жидким азотом ловушку 3 и далее, открыв вентиль 17, приступают к напуску. При этом газ проходит через фильтр Петрянова 4, освобождается от микрокристаллов воды и через натекатель б попадает в манометр 5 и разрядную трубку 7.

Натекатель представляет из себя капиллярное сужение. его применение устраняет неточности при работе с вентилем 17. Размеры сечения капилляра подобраны по продолжительности процесса напуска, которая в описываемой установке составляет 15 с.

Измерительным элементом манометра служит нить лампочки накаливания, сопротивление которой изменяет ся в зависимости от давления, что и фиксируется электроиэмерительиой схемой. Получив необходимое давление в разрядной трубке, вентили 17 и 8 закрывают. Процесс подготовки пробы закончен, разрядную трубку можно анализировать на спектрометр.

Аналогично подготавливают пробы из опытных образцов . Закончив работу с опытными образцами, снова анализируют контрольные, предварительно осуществив промывку установки.

При этом применяют в основном все те же операции, что и при работе с образцами, однако количество реактивов берут таким, чтобы полученного молекулярного азота хватило на несколько напусков в разрядную трубку при давлении в 7-8 торр.

После первого напуска производят откачку, затем делают снова напуск и снова откачку, поступая, таким образом трижды, При выполнении этих операций стекло установки постоянно подвергают воздействию высокочастотного разряда. После третьего напуска производят окончательную откачку на высокий вакуум разрядной трубки, манометра и выь ораживающей ловушки..

Рабочий день также следует заканчивать промывкой установки азотом природного обогащения.

Данные по результатам изотопного .. анализа хлористого аммония: с природным обогащением 0,3700 ат.Ъ и обогащением по )(" 0,3830 ат. Ъ и 0,3790 ат. Ъ. Эти данные получены при работе по циклу: контроль - Опыт контроль без применения промывки установки. Из этих данных следует, что контрольные анализы изотопного состава азота, выполненные сразу после анализа опытных проб, дают эа 1068765

Составитель A.Tàðàñîâ

Редактор О.Бугир Техред T.Ìàòî÷êà КорректорИ,Зрдейи

Заказ 11451/36 Тираж 827 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, E-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, r.Óæãîðîä, ул.Проектная, 4 вышенные показания, что свидетельствует об эффекте памяти стекла.

Иэ данных изотопного анализа азота хлористого аммония с применением .промывки установки видно", что эффект памяти устранен и.это позволяет существенно улучшить точность и воспроиэводимость изотопного анализа азота.

Результаты анализов изотопного состава азота: растворы солей с концентрацией Ме О, 3700 - О, 3900 ат. Ф.

Иэ них видно, что число анализов для достижения высокой степени достоВерности различий (Р<0,001, п1 -6 .10 ат . 3 6 0,002) между контролем и любой из опытйых проб . относительно невелико (ь"-10 - 11)

Таким образом, применение ловушки с фильтром, натекателя в системе напуска, а также ведение работы по циклу контроль - опыт - провмвка контроль позволило на порядок повысить точность анализа. Наиболее целесообразно применение изобретения при анализе проб с обогащением по . изотопу N, близким к природному.