Kemilüminesans Yöntemi

İçindekiler

• Kemilüminesans Yöntemi Nedir?
• Kemilüminesans Yöntemi Kullanan Bir Gaz Analiz Cihazının Yapısı ve Çalışma Prensipleri
• Azot Oksit (NOx) Gaz Analizörünün Yapısı ve Çalışma Prensibi
• Ölçümü etkileyen faktörlerin azaltılması
• Dağılmayan Kızılötesi Absorpsiyon Yöntemi (NDIR) ile Karşılaştırma
• Amonyak (NH₃) Gazının Ölçümü
• ilgili ürünler

Kemilüminesans, kimyasal bir reaksiyonla uyarılan moleküllerin, temel durumlarına döndüklerinde ışık olarak uyarma enerjisi yaydıkları bir olgudur.

Örneğin, nitrojen monoksit (NO) ozon (O₃) ile reaksiyona girip oksitlendiğinde, NO nitrojen dioksite (NO₂) dönüşür. Ortaya çıkan NO2, sabit bir oranda uyarılmış bir duruma (NO₂) terfi_​ eder ve NO₂ 'nin temel durumuna döndüğünde belirli bir dalga boyunda yayılır. (Denklem 1)

Denklem 1: Kimyasal Reaksiyon ile Kemilüminesans

Bu prensip, numune gazlarındaki nitrojen oksitlerin (NOx: NO + NO₂), NO, NO₂ ve amonyağın (NH₃) sürekli konsantrasyon ölçümü için kullanılır.

Kemilüminesans yöntemini kullanan bir gaz analizöründe, numune gazı ve O₃ bir reaksiyon hücresine akar ve numune gazındaki NO ile O₃ arasındaki reaksiyonun (Denklem 1) neden olduğu NO₂ *'den yayılan ışık, NO konsantrasyonunu ölçmek için bir fotodetektör ile optik filtreden geçirilir. (Şekil 1)

Şekil 1: Kemilüminesans yöntemini kullanan bir gaz analizörünün yapısı ve çalışma prensibi.

Bu bölüm, örnek olarak numune gazındaki NO konsantrasyonunu ölçmek için reaksiyon hücresindeki kimyasal reaksiyonların akışına odaklanarak kemilüminesans yönteminin çalışma prensiplerini açıklamaktadır.

Numune gazı ve O₃ reaksiyon hücresine akar ve karıştırılır. (Şekil 2-1)

Oksitlenmiş numune gazındaki gaz bileşeninin bir kısmı, Denklem 1'de gösterilen kimyasal reaksiyonla gaz konsantrasyonuna karşılık gelen her gaz bileşeni için belirli bir dalga boyunda ışık yayar. (Şekil 2-2)
Optik filtre, fotodetektöre giren ve algılanan ölçülen bileşen (NO) için kemilüminesans ile ışığı seçer. Numune gazındaki ölçülen bileşenin NO konsantrasyonu, işleme fotodetektör sinyali ile sürekli olarak ölçülebilir.

Işık yaydıktan sonra, numune gazındaki tüm NO, NO2 temel durumundadır (Şekil 2-3)
Kemilüminesans yönteminde, O₃, NO'yu ölçülen bileşene tamamen oksitlemek için uygun bir akış hızı ile yeterli bir konsantrasyonda sağlanmalıdır.

Şekil 2-1, 2-2 ve 2-3 Kemilüminesans yöntemini kullanan bir NO gaz analizörünün çalışma prensibi.

HORIBA, ortam havası ve egzoz gazındaki kirleticiler olan nitrojen oksit (NOx: NO + NO₂), NO, NO₂ ve amonyak (NH₃) konsantrasyonlarını sürekli olarak ölçmek için kemilüminesans yöntemini kullanan gaz analizörleri sağlar. Bu bölüm, ortam havasında sürekli olarak NOx, NO, NO₂ ölçümü yapan analizörün yapısını ve çalışma prensiplerini açıklamaktadır.

Azot Oksit (NOx) Gaz Analizörünün Yapısı ve Çalışma Prensibi

Analizörün genel yapısı Şekil 3'te gösterilmiştir. NO₂, kemilüminesans yöntemiyle ışık yaymaz, bu nedenle numune gazındaki NO₂, ölçüm için bir katalizör kullanılarak bir dönüştürücü aracılığıyla NO'ya dönüştürülür. (Şekil 3)

Hat A: NOx ölçümü için Hat B: NO ölçümü için Hat C: sıfır noktası karşılaştırması için (*)
Hat anahtarlama sırası A, B, C ve bu şekilde devam eder.

Şekil 3: Kemilüminesans yöntemini kullanan NOx analizörü (NOx, NO₂ ve NO için 3 bileşenli analizör)

NOx (NO + NO₂) ve NO konsantrasyonları, sırasıyla, gazın bir dönüştürücüden (hat A) ve numune gazının (hat B) reaksiyon hücresine dönüşümlü olarak akıtılmasıyla, hatların solenoid valflerle değiştirilmesiyle ölçülür. NO₂, bu iki konsantrasyon arasındaki farktan hesaplanır. (Şekil 3, Satır A ve B)

Uzun vadede istikrarlı ve güvenilir ölçüm sağlamak için, NO içermeyen içeriğe sahip bir sıfır noktası karşılaştırma gazı periyodik olarak reaksiyon hücresine akar ve sıfır noktası kaymasını azaltmak için sıfır noktası sürekli olarak izlenir (*). Sıfır noktası karşılaştırma gazı, reaktör hücresinden NO içermeyen bir egzoz gazı kullanır, bu nedenle bu gaz üretimi için özel ekipmana gerek yoktur.

Ek olarak, bu gazlar aynı reaksiyon hücresine akar ve solenoid valf anahtarlama fonksiyonu ile aynı fotodetektör ile algılanır. Bu, reaksiyon hücresinin ve fotodetektörün hassasiyetinde zaman içinde meydana gelen değişikliklerin vb. bu gazların tespitine eşit olarak yansıtıldığı ve nihayetinde NO ve NOx duyarlılığındaki farkı en aza indirdiği anlamına gelir.

*) Sıfır noktası kayması, bir analizörün sıfır noktasının sıcaklık, yaşlanma veya diğer faktörler nedeniyle kademeli olarak bir yönde kaymasıdır. Sıfır noktasının sapması için sıfır noktası karşılaştırma gazı ile izleme, sıfır noktası kaymasının etkisini azaltabilir.

Kemilüminesans yöntemi, ölçülen bileşen dışındaki gazların lüminesansından ve numune gazındaki nem veya karbondioksit (CO₂) ile söndürülmesinden etkilenir. Bu etkileri azaltmaya yönelik önlemler aşağıdaki gibidir.

Kemilüminesansın diğer gaz bileşenleri tarafından etkilerinin azaltılması

Bir numune gazı, O₃ ile kemilüminesans yoluyla yayılan H₂ S gibi gaz bileşenleri içerdiğinde, O₃ ile NO ile yalnızca belirli dalga boyundaki kemilüminesans ışığını iletmek için bir optik filtre kullanılır, böylece kemilüminesans için diğer gazların etkisini azaltır. (Şekil 1)

Nemin ve CO₂ söndürme etkilerinin azaltılması

Numune gazında nem bulunduğunda veya O₃, reaksiyon hücresinde uyarılan NO₂ nem ile çarpışır ve NO'nun uyarma enerjisini kaybeder, ölçümü etkileyen söndürme adı verilen bir fenomen meydana gelir. Nem ve CO₂ genellikle su vermeye neden olur. Numune gazı veya O₃ çok miktarda nem içeriyorsa, bunu çıkarmak için bir nem giderici kullanılır. Numune gazında yüksek bir CO₂ konsantrasyonu varsa, numune gazı seyreltilir ve su verme etkisini azaltmak için analizöre akıtılır.

HORIBA, NOx, NO ve NO₂'yi ölçmek için analizörün ölçüm yöntemi olarak kemilüminesans yöntemini veya dağılmayan kızılötesi absorpsiyon yöntemini (NDIR) kullanır. HORIBA, her bir analitik yöntemin ayırt edici özelliklerinden yararlanarak belirli ihtiyaçları ve çalışma koşullarını karşılamak için optimum analizörler sağlar. Bu bölümde her iki yöntemin özellikleri özetlenmektedir. (Tablo 1)

Dağılmayan kızılötesi absorpsiyon (NDIR) hakkında daha fazla bilgi için buraya tıklayın.

Bu tablo ürünlerimizin bir karşılaştırmasıdır.

Tablo 1: Kemilüminesans ve dağılmayan kızılötesi absorpsiyon yöntemlerinin karşılaştırılması (NOx, NO ve NO₂)

Amonyak (NH₃) gazı ölçümü