Обзор технологий измерения концентрации серы

Обзор технологий измерения концентрации серы

Хемилюминесценция серы

Метод

Это двухступенчатая методика измерения, в которой образец в объеме на уровне мкл (мл-3) вводят в обогащенное водородом пламя или камеру сгорания. Соотношение водорода и воздуха в сочетании с вакуумом приводит к образованию монооксида серы (SO) в камере сгорания. Прогоревшие газы из горелки или камеры сгорания затем вытягивают под вакуумом в реакционную ячейку, куда непрерывно подают озон.

SO реагирует с озоном с образованием короткоживущего электронно-возбужденного диоксида серы (SO₂), который возвращаясь в стабильное состояние SO высвобождает ультрафиолетовое (УФ) излучение. Выделенное УФ-излучение регистрируется с помощью фотоумножителя и линейно пропорционально количеству серы, присутствующей в образце. Образец вводят непосредственно в анализатор для измерения концентрации общей серы. Для измерения концентрации каждого из соединений серы перед детектором размещают хроматографическую колонку.

Характеристики и ограничения

Детектор хемилюминесценции серы линеен в широком диапазоне, чувствителен и характеризуется эквимолярным откликом на соединения серы. Поэтому с этим детектором возможна простая однокомпонентная калибровка по одной точке.

Пламенно-фотометрический детектор (FPD)

Метод

FPD детекторы используются в хроматографии. Поток элюата из хроматографической колонки пропускают через низкотемпературное пламя, обогащенное водородом. Соединения серы преобразуются в элементарную серу S₂, которая возбуждается и излучает радиацию после релаксации. Испускаемое излучение фиксируется фотоумножителем.

Характеристики и ограничения

Метод FPD чувствителен и селективен по отношению к сере. Однако, отклик нелинейный и не эквимолярный, что затрудняет калибровку, поскольку требуются несколько многокомпонентных стандартов с различающимися концентрациями.

Ультрафиолетовое (УФ) поглощение

Метод

Основывается на абсорбции УФ-излучения молекулами H₂S. Оптический тракт состоит из источника излучения - УФ-лампы, прозрачной измерительной кюветы, через которую протекает поток пробы, и детектора-фотоумножителя. Перед детектором помещен сплиттер, управляемый электродвигателем, который попеременно направляет луч источника на опорный фильтр и измерительный фильтр.

Измерительный фильтр выбирается так, чтобы соответствовать пику поглощающей способности H₂S, опорный фильтр наоборот, пропускает часть спектра, не поглощаемую H₂S. Таким образом, измеренное поглощение пропорционально количеству H₂S образце.

Характеристики и ограничения

Метод УФ-поглощения используется для измерения процентных концентраций H₂S. Однако, возможно измерение и концентраций на уровне ppm, при соответствующем удлинении ячейки и повышении давления пробы. Измерения этим методом подвержены влиянию олефинов и ароматических соединений. Для отделения H₂S от мешающих компонентов применяют хроматографический метод.

Диодная лазерная спектрометрия (TDL)

Метод

TDL опирается на характерное поглощение H₂S в ближнем ИК спектре. Вместо традиционных инфракрасных источников излучения используется лазер. Проба газа непрерывно протекает через ячейку, облучаемую лазером. Поглощение излучения пропорционально концентрации H₂S в пробе.

Особенности и ограничения

TDL - прямой спектроскопический метод и, следовательно, не требует расходных материалов. Чувствительность в диапазоне ppm достигается за счет применения многолучевых ячеек. TDL подвержен влиянию углеводородной матрицы газа. Результаты анализатора искажаются при изменении углеводородной матрицы газа. TDL также подвержен влиянию других соединений серы в газе, таких как меркаптаны.