Фотометрический анализатор этилена в воздухе

[Николай Веренич]

Доброго времени!
На работе собирает тестовый прототип фотометрического анализатора этилена в воздухе, который выделяется фруктами и овощами. Принцип его работы основан на том, что этилен обесцвечивает подкисленный раствор марганцовки. С физической тоски зрения, раствор изменяет свою оптическую плотность на 525 длине вольны при пропускании этилена через него. Схематически это выглядит так: 

В кювету помещается раствор, происходит замер оптической плотности до пропускания газа. После через жидкость пропускается газ на протяжении н-ного количества времени, и после снова измеряется оптическая плотность. По разности изменения оптической плотности можно судить о количестве этилена в объёме воздуха.
Сейчас внешний вид установки вот такой:

 

А теперь к самому вопросу. 

1) Вот химическая формула, которая работает в этой установке (выдержка из одного сайта и такой же рецепт почти на всех ресурсах):

Тут говорится, что раствор подкислен серной кислотой.
Вопрос. Зачем тут эта кислота, какая ее роль?

 

2) При хранении раствора в пластиковой либо в стеклянной таре, приводит к образованию налёта на ее стенках. На фото это хорошо видно:

Почему он происходит и как сделать так, чтобы он не оседал на стенках?

[Техно]

А почему именно фотометрический метод? Это медленно, трудоёмко, неудобно в плане возни со склянками-банками.

Больше похоже на "кружковскую" или курсовую работу... чем на продуманный проект.

Вполне логично использовать полупроводниковый датчик концентрации этилена и измерять пробу воздуха. Избавит от растворов, перкурсоров и прочего лишнего. ПМСМ.

Изменено 31 Января, 2020 в 07:52 пользователем Техно

[avg]

8 минут назад, Техно сказал:

Вполне логично использовать полупроводниковый датчик концентрации этилена и измерять пробу воздуха.

На каком принципе он работает и почему он будет реагировать только на этилен?

[yatcheh]

19 минут назад, Николай Веренич сказал:

А теперь к самому вопросу. 

1) Вот химическая формула, которая работает в этой установке (выдержка из одного сайта и такой же рецепт почти на всех ресурсах):

Тут говорится, что раствор подкислен серной кислотой.
Вопрос. Зачем тут эта кислота, какая ее роль?

 

2) При хранении раствора в пластиковой либо в стеклянной таре, приводит к образованию налёта на ее стенках. На фото это хорошо видно:

Почему он происходит и как сделать так, чтобы он не оседал на стенках?

 

Окисление до гликоля - реакция Вагнера. Строго говоря, она идёт в нейтральном растворе. В кислом растворе перманганат окисляет вицинальные гликоли дальше, до щавелевой кислоты и ещё дальше - до СО2.

 

Роль кислоты двоякая - повышение потенциала окислителя и углубление его восстановления. В нейтральной среде KMnO4 восстанавливается до MnO2, который выпадает в виде коричневого осадка. В кислой  среде перманганат восстанавливается до сульфата марганца(2), который остаётся в растворе.

 

Налёт на стенках - тот самый диоксид марганца, продукт разложения перманганата. Раствор перманганата долго хранить не рекомендуется, не стойкий он.

[Техно]

Только что, avg сказал:

На каком принципе он работает и почему он будет реагировать только на этилен?

Точно не скажу, читал про них "по-диагонали", но их разработано достаточно много, на разные газы и их смеси.

Пару лет назад купил на барахолке пару китайских сигнализаторов превышения СО за копейки. Проверил, работают. С самим датчиком не разбирался, брал ради интереса. Думал, что контроллер внутри применимый, оказался невнятный китаец без документации. 
На Али видел датчики отдельно. Недорого. 

[Николай Веренич]

17 минут назад, Техно сказал:

А почему именно фотометрический метод? Это медленно, трудоёмко, неудобно в плане возни со склянками-банками.

Больше похоже на "кружковскую" или курсовую работу... чем на продуманный проект.

Вполне логично использовать полупроводниковый датчик концентрации этилена и измерять пробу воздуха. Избавит от растворов, перкурсоров и прочего лишнего. ПМСМ.

Это конечно Вы сейчас хорошо предложили. Я сейчас уже немного почитал. Да, это гораздо удобнее. НО тогда такой вопрос, а какая длина волны для этилена? Я ищу ответ, но не нахожу ни спектральных графиков, ни числового значения в нм.

17 минут назад, avg сказал:

На каком принципе он работает и почему он будет реагировать только на этилен?

ну, наверное, принцип будет такой же как и для других газов. Газ имеет либо светиться при возбуждении какой-либо длинной волны, либо этот газ может поглощать определенную длину волны. 

[aversun]

1 час назад, Николай Веренич сказал:

Доброго времени!
На работе собирает тестовый прототип фотометрического анализатора этилена в воздухе, который выделяется фруктами и овощами. Принцип его работы основан на том, что этилен обесцвечивает подкисленный раствор марганцовки. С физической тоски зрения, раствор изменяет свою оптическую плотность на 525 длине вольны при пропускании этилена через него.

Прибор однолучевой схемы, обычно не очень точные

Раствор перманганата плохо сохраняется, готовится перед употреблением. Если храните, то уже кислый раствор и в темной бутыли.

Кислота, что бы не выпадал диоксид марганца.

[Николай Веренич]

27 минут назад, aversun сказал:

Прибор однолучевой схемы, обычно не очень точные

Раствор перманганата плохо сохраняется, готовится перед употреблением. Если храните, то уже кислый раствор и в темной бутыли.

Кислота, что бы не выпадал диоксид марганца.

понятно.
Сразу два встречных вопроса. Нет, даже  три)))
1) А как узнать какой длинный волны должен быть второй луч???
2) А как много нужно добавлять этой кислоты в раствор????

3) А Вы что-нибудь знаете о оптическом методе определения этилена??? Всё что я смог найти в интернете, это только то, что используется инфрокрасный источник света.

Изменено 31 Января, 2020 в 10:07 пользователем Николай Веренич

[St2Ra3nn8ik]

6 часов назад, Николай Веренич сказал:

знаете о оптическом методе определения этилена??? Всё что я смог найти в интернете, это только то, что используется инфракрасный источник света.

Характеристические частоты (длины волн - λ) для алкенов (этилена и его гомологов) в ИК-диапазоне:

по связям =C-H

3010 см^-1 (λ - 3,322 мкм) - 3106 см^-1 (λ - 3,219 мкм), интенсивность полос средняя.

.............

по связям C=C

1620 см^-1 (λ - 6,173 мкм) - 1680 см^-1 (λ - 5,952 мкм), интенсивность полос переменная (похоже, зависит от алкена).

 

Но не знаю чувствительность метода и степень селективности по другим примесям, включая гомологи.

Наверное, можно посмотреть ещё и в сторону УФ-спектров.

---------------------------

Источник данных не помню: какой-то справочник или ВУЗовский учебник, из которого я это переписал лет 17 назад.