Measurement of mercury vapor and other gases in the air by analyzers using the Zeeman Effect in the UV range
Keywords:
mercury analyzers, Zeeman Effect, UV range, benzene, toluene, acetone vapors, registrationAbstract
The basic principles of construction of analyzers of atomic mercury in air media using a mercury capillary lamp at a wavelength l0 = 253.7 nm with longitudinal and transverse Zeeman effects (EZ) are presented. The advantages and disadvantages of such devices and their application for measuring the mercury content in natural gas are considered. Experimental results are presented for evaluating the effect of impurity gases (benzene, toluene and acetone), which have electron-vibrational absorption bands near l0, on measuring the concentration of mercury vapor using an analyzer with a capillary lamp with a natural isotopic composition of mercury at the transverse EZ. The advantage of such analyzers in comparison with analyzers based on the longitudinal EZ is shown. One of the possible reasons for the greatest influence of benzene on the results of measuring mercury content in the presence of impurity gases, which is related to the structure of molecules and their dipole moment, is explained.
References
Контроль химических и биологических параметров окружающей среды / Под ред. Исаева Л.К. СПб.: Изд-во "Крисмас+", 1998. 896 с.
Pacyna E. G., Pacyna J. M., Steenhuisen F., Wilson S. J. Global anthropogenic mercury emission inventory for 2000 // Atmospheric Environment, 2006. V. 40. P. 4048-4063. doi: 10.1016/j.atmosenv.2006.03.041.
Шолупов С.Е., Пупышев А.А., Большаков А.А., Погарев С.Е. Атомно-абсорбционный анализ: учебное пособие. СПб: Изд-во Лань, 2011. 304 с.
Фриш С.Э. Оптические спектры атомов. М.: ГИФМЛ, 1963. 640 с.
Альтман Э.Л., Свешников Г.Б., Туркин Ю.И., Шолупов С.Е. Зеемановская атомно-абсорбционная спектроскопия (обзор) // Журнал прикладной спектроскопии. 1982. Т. 37. № 5. С. 709-721.
Hadeishi Т., Church D.A., McLaughlin R.D., Zak B.D., Makamura M., Chang B. Mercury monitor for ambient air // Science. 1975. V. 187. No 4174. P. 348-349. doi: 10.1126/science.187.4174.348.
Альтман Э.Л., Ганеев А.А., Туркин Ю.И., Шолупов С.Е. Некоторые применения эффекта Зеемана к атомно-абсорбционному анализу // Журнал прикладной спектроскопии. 1979. Т. 30. № 6. С. 987-990.
Антипов А.Б., Генина Е.Ю., Кашкан Г.В., Мельников Н.Г. Ртутный мониторинг // Оптика атмосферы и океана. 1994. Т. 7. № 11-12. С. 1630-1635.
Машьянов Н.Р., Погарев С.Е., Рыжов В.В., Шолупов С.Е. Возможности атомно-абсорбционного спектрометра РА-915+ с зеемановской коррекцией для определения ртути в различных средах // Аналитика и контроль. 2001. Т. 5. № 4. С. 375-378.
Азбукин А.А., Булдаков М.А., Королев Б.В., Корольков В.А., Матросов И.И., Тихомиров А.А. Портативный оптический анализатор концентрации паров ртути ДОГ-05 // Приборы и техника эксперимента. 2006. № 6. С.142-143.
Булдаков М.А., Матросов И.И., Тихомиров А.А., Королев Б.В. Портативный оптический анализатор паров ртути в атмосферном воздухе ДОГ-05 // Безопасность в техносфере. 2011. № 1. С. 11-15.
Abramochkin A.I., Korolkov V.A., Mutnitsky N.G., Tatur V.V., Tikhomirov A.A. Portable mercury gas analyzer with a lamp filled with natural mercury isotope mixture // Proc. of SPIE. 2015. V. 9680. P. 96803D. doi: 10.1117/12.2075378.
Татур В.В., Тихомиров А.А., Абрамочкин А.И., Королев Б.В., Мутницкий Н.Г., Анализатор паров ртути в атмосферном воздухе на основе ртутной капиллярной лампы с естественным изотопным составом // Оптика атмосферы и океана. 2019. Т. 32. № 7. С. 576-580. doi: 10/15372/AOO20190709.
Li Chuan Xin, Si Fu-Qi, Liu Wen-Qing, Zhou Hai-Jin, Jiang Yu, Hu Ren-Zhi. Transverse Zeeman background correction method for air mercury measurement // Chin. Phys. B. 2014. V. 23. No 10. P. 107104-1-107104-6. doi: 10.1088/1674-1056/23/10/107104.
Пупышев А.А. Атомно-абсорбционный спектральный анализ. М.: Техносфера, 2009. 784 c.
Tatur V.V., Tikhomirov A.A. Mercury vapor analyzer based on capillary lamp with natural mercury isotope composition in the transverse Zeeman effect. Capabilities and prospects // ENVIROMIS2018 IOP Conf. Series: Earth and Environmental Science. 2018. V. 211. P. 012067. doi: 10/1088/1755-1315/211/1/012067.
Волынский А.Б., Арыстанбекова С.А., Горшкова Т.А., Гладков С.Ю. Определение примесей ртути в природном газе методом атомно-абсорбционной спектрометрии // Газовая промышленность. 2012. № 11. С. 94-97.
Мачулин Л.В., Латышев А.А. Методическое обеспечение мониторинга показателей качества газа, транспортируемого по магистральным трубопроводам // Газовая промышленность. 2020. № 7. С. 40-50.
Филиппов А. Компонентный состав попутного нефтяного газа. Neftegaz.RU. 2013. No 10. URL: https://magazine.neftegaz.ru/articles/aktualno/621996-komponentnyy-sostav-poputnogo-neftyanogo-gaza/ (Дата обращения: 15.09.2023).
Определение ртути в природном газе. [Сайт компании]. http://granat-e.ru/ra-915m+rp-91pg.html. (Дата обращения: 24.12.2023).
Прямое определение содержания ртути в природном газе. Методика МИ 242/6-2015. URL: https://www.lumex.ru/metodics/22ARU08.01.02-1_nat-gas.pdf. (Дата обращения: 24.04.2023).
Татур В.В., Тихомиров А.А. Влияние селективного поглощения примесными газами на результаты измерений в атомно-абсорбционных анализаторах ртути на основе эффекта Зеемана // Оптика атмосферы и океана. 2022. Т. 35. № 7. С. 594-598. doi: 10.15372/AOO20220710.
Татур В.В., Тихомиров А.А. Экспериментальная оценка влияния бензола и толуола на измерение концентрации паров ртути в анализаторе на основе поперечного эффекта Зеемана // Оптика атмосферы и океана. 2023. Т. 66. № 12. С. 154-158. doi: 10.15372/AOO20230211.
Татур В.В., Тихомиров А.А. Регистрация паров бензола и толуола анализатором ртути на основе поперечного эффекта Зеемана // Известия ВУЗов. Физика. 2023. Т. 66 № 12. С. 137-142. doi: 10.17223/00213411/66/12/16.
Etzkorn T., Klotz B., Sørensen S., Patroescu I.V., Barnes I., Becker K.H., Platt U. Gas-phase absorption cross sections of 24 monocyclic aromatic hydrocarbons in the UV and IR spectral ranges // Atmospheric Environment. 1999. V. 33. P. 525-540.
Dawes A., Pascual N., Hoffmann S.V., Jones N.C., Mason N.J. Vacuum ultraviolet photoabsorption spectroscopy of crystalline and amorphous benzene // Phys. Chem. Chem. Phys. – 2017. V. 19. No 40. P. 27544-27555. DOI: 10.1039/c7cp05319c.
Koban W., Koch J.D. Hanson R.K., Schulz C. Absorption and fluorescence of toluene vapor at elevated temperatures // Phys. Chem. Chem. Phys. 2004. V. 6. No 11. P. 2940-2945. DOI: 10.1039/b400997e.
Koch J.D. Gronky J. Hanson K.R. Measurements of near-UV absorption spectra of acetone and 3-pentanone at high temperatures // J. Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer. 2008. V. 109. P. 2037-2044. DOI: 10.1016/j.jqsrt.2008.02.010.
Jenouvrier A., Coquart B., Merienne M.F. The NO2 absorption spectrum. III: The 200-300 nm region at ambient temperature // J. Atmosph. Chem. 1996. V. 25. No 1. P. 21–32.
Wu C.Y.R., Yang B.W., Chen F.Z, Judge D L, Caldwell J., Trafton L.M. Measurements of High-, Room-, and Low-Temperature Photoabsorption Cross Sections of SO2 in the 2080- to 2950-Å Region, with Application to Io // Icarus. 2000. V. 145. No 1. P. 289–296. https://doi.org/10.1006/icar.1999.6322.
Brian J., Chakir A., Daumont D., Malicet J. Parisse C. High resolution Laboratory Absorption Cross-section of O3 – Temperature Effect // Chem. Phys. Lett. 1993. V. 213. No 5-6. P. 610–618.
Стариков В.И., Лаврентьева Н.Н. Столкновительное уширение спектральных линий поглощения молекулярных газов. Томск: Изд-во Института оптики атмосферы СО РАН, 2006. 308 с.
Downloads
Published
How to Cite
Issue
Section
License
Copyright (c) 2024 Lasers. Measurements. Information
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
Copyright information
Тексты данной электронной статьи защищены (cc) Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Unported License.
Вы можете свободно:
Делиться (You are free: to Share) – копировать, распространять и передавать другим лицам данную электронную книгу при обязательном соблюдении следующих условий:
– Атрибуция (Attribution) – Вы должны атрибутировать произведения (указывать автора и источник) в порядке, предусмотренном автором или лицензиаром (но только так, чтобы никоим образом не подразумевалось, что они поддерживают вас или использование вами данного произведения).
– Некоммерческое использование (Noncommercial use) – Вы не можете использовать эти произведения в коммерческих целях.
– Без производных произведений – Вы не можете изменять, преобразовывать или брать за основу эту электронную книгу или отдельные произведения.
Licensed under the Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Unported License.
To view a copy of this license, visit http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
or send a letter to Creative Commons, 444 Castro Street, Suite 900, Mountain View, California, 94041, USA.
You are free:
to Share — to copy, distribute and transmit the work
Under the following conditions:
Attribution — You must attribute the work in the manner specified by the author or licensor (but not in any way that suggests that they endorse you or your use of the work).
Non-commercial — You may not use this work for commercial purposes.
No Derivative Works — You may not alter, transform, or build upon this work.
Any of the above conditions can be waived if you get permission from the copyright holder.
