Изучение термохимических процессов в источниках атомизации и возбуждения спектров методом термодинамического моделирования

• Автор: Васильева, Наталья Леонидовна
• Шифр специальности: 02.00.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 215 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение
ГЛАВА I. Использование термодинамики для описания термохимических процессов в источниках атомизации, ионизации и возбуждения спектров
1.1. Уровни термодинамического подхода
1.2. Применимость равновесного ТДМ к реальным спектральным источникам
1.3. Стадии и достоверность результатов
термодинамического моделирования
Выводы по главе I
Постановка задачи исследования
Глава 2. Пламя ацетилен - оксид азота (I)
2.1. Постановка задачи ‘
2.2. Термодинамическое моделирование процессов в
пламени
2.3. Обсуждение результатов
Выводы по главе
Глава 3. Графитовые электротермические атомизаторы
3.1. Постановка задачи
3.2. Температурная зависимость эффективности атомизации элементов в электротермическом атомизаторе типа графитовая печь
3.2.1. Условия расчетов и экспериментов
3.2.2. Обсуждение результатов расчетов и экспериментов
3.2.3. Обсуждение результатов сравнительного
анализа
3.3. Изучение аномальных всплесков поглощения в графитовой печи
3.3.1. Постановка задачи
3.3.2. Экспериментальная часть
3.3.3. Термодинамическое моделирование термохимических процессов в графитовой печи при

дозировании микрограммовых количеств аналита
Выводы по главе
Глава 4. Дуговой разряд постоянного тока с испарением пробы из кратера или с торца электрода
4.1. Постановка задачи
4.2. Результаты расчетов и их обсуждение
4.3. Проверка возможностей обобщенной термодинамической модели
Выводы по главе
Общие выводы
Библиографический список
Список основных использованных обозначений
Список основных использованных сокращений

Введение
Актуальность темы. Развитие науки и техники, непрерывно ужесточающиеся требования экологии постоянно ставят новые аналитические задачи по снижению пределов обнаружения элементов, повышению правильности их определения, резкому расширению круга контролируемых объектов. Для целей элементного анализа наиболее перспективно применение высокочувствительных и многоэлементных методов атомной спектроскопии (эмиссия, абсорбция, флуоресценция, масс-спектрометрия). Решение указанных задач возможно путем постоянного совершенствования аппаратуры, всех этапов реализации данных методов и, в первую очередь, систематического пополнения знаний о термохимических процессах в источниках атомизации, ионизации и возбуждения спектров (ИАВС), применяемых во всех методах атомной спектрометрии. Экспериментальные методы таких исследований достаточно эффективны, но требуют огромных материальных и временных затрат. Наиболее перспективно применение для этих целей высокоэффективных и сравнительно дешевых теоретических исследований. Особенно привлекательно использование метода термодинамического моделирования, хорошо
зарекомендовавшего себя для исследования термохимических процессов в высокотемпературных многокомпонентных гетерогенных системах, применяемых во многих областях науки и техники. С использованием данного метода в настоящее время созданы термодинамические модели процессов в некоторых ИАВС, накапливается большая систематизированная справочная информация о термохимическом поведении большого числа элементов в них, впервые появилась возможность обоснованного прогнозирования основных методических условий анализа.
Создание эффективных термодинамических моделей термохимических процессов в реальных ИАВС обязательно требует решения следующих задач.
1. Возможность описания реального ИАВС во всем рабочем диапазоне его температур и при любом составе термодинамической смстемы (матрица, примеси и сопутствующие компоненты в пробе,

[104-106]. Расчет адиабатических температур и равновесного состава пламени был выполнен ранее методом ТДМ и представлен в работах [40, 41]. На рис.2.1 сопоставлен ход температуры пламени по данным работы [21] в зависимости от показателя а, который характеризует мольное отношение окислитель/горючий газ и равен единице для стехиометрического процесса
С2Н2 + 5Г120 = 2С02 + Н20 + 51М2.
С целью сравнения результатов с литературными данными расчеты были выполнены для двух систем ацетилен - оксид азота (I), ацетилен -оксид азота (I) - вода.
Некоторое различие данных расчетов обусловлено, по-видимому, уточнением термодинамических данных, осуществленным после выхода из печати работы [21]. Рассчитанные в [40, 41] равновесные составы пламени при адиабатических [21] и экспериментальных [11] температурах горения близки между собой и вариация расчетной температуры в диапазоне + 60 К, как показано в работе [41], слабо сказывается на изменении равновесного состава пламени. В разное время сделано несколько расчетов адиабатических температур и адиабатических составов пламени ацетилен - оксид азота (I) для различных степеней обогащения пламени топливом [21, 39, 98, 107]. В данных работах наблюдаются значительные расхождения для мольных долей СЫ (на порядок величины), С2 (на три порядка величины), что приводит к различным оценкам влияния моноцианидов и карбидов элементов. Рассчитанные в [41] равновесные парциальные давления р(СЫ), р(С2) хорошо совпадают сданными работы [107] и на 1-3 порядка величины отличаются отданных [21, 98]. Такое значительное различие, по-видимому, можно объяснить применением авторами [21, 98] неточных ТД-данных.
При проведении наших расчетов, как предложено в [40, 41],были сделаны следующие допущения: равновесность системы;
полное использование вводимого в пламя аэрозоля анализируемого раствора;
равномерное распределение всех компонентов в пламени; отсутствие поступления воздуха из окружающей атмосферы в пламя;