Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Science Education
Environmental Science

A subscription to JoVE is required to view this content.
You will only be able to see the first 20 seconds.

קביעת NOx בפליטת רכב באמצעות ספקטרוסקופיית UV-VIS
 
Click here for the English version

קביעת NOx בפליטת רכב באמצעות ספקטרוסקופיית UV-VIS

Overview

מקור: מעבדות של מרגרט וורקמן וקימברלי פריי - אוניברסיטת דפול

בטרופוספירה, האוזון נוצר באופן טבעי כאשר אור השמש מפצל חנקן דו חמצני (NO2):

NO2 + אור שמש → לא + O

O + O2 → O3

אוזון (O3)יכול להמשיך להגיב עם תחמוצת החנקן (לא) כדי ליצור חנקן דו חמצני (NO2)וחמצן:

לא + O3 → NO2 + O2

התוצאה היא שאין רווח נקי של אוזון (O3). עם זאת, עם הייצור האנתרופוגניים של אוזון יוצר מבשרים (לא, NO2, ותרכובות אורגניות נדיפות) באמצעות בעירה של דלקים מאובנים, רמות גבוהות של אוזון בטרופוספירה נמצאו. פליטת רכב מנועי היא מקור משמעותי של מבשרי האוזון האלה: לא, NO2, ותרכובות אורגניות נדיפות (VOCs). לדוגמה, מקורות ניידים מהווים כמעט 60% מפליטות NO + NO2.

בטמפרטורות הגבוהות שנמצאו בתא הבעירה של המכונית, חנקן וחמצן מהאוויר מגיבים ליצירת תחמוצת חנקן (NO) וחנקן דו חמצני (NO2):

N2(ז) + O2(גרם)→ 2 NO(גרם)

2 NO(g) + O2(g)→ 2 NO2(g)

תחמוצת החנקן (לא) הנפלטת בפליטת המכונית מחומצנת בהדרגה לחנקן דו חמצני (NO2) באוויר הסביבה. תערובת זו של NO ו NO2 מכונה לעתים קרובות NOx. כאשר NOx מגיב עם תרכובות אורגניות נדיפות באטמוספירה בנוכחות אור השמש, נוצר אוזון טרופוספירי, כפי שניתן לראות בתגובה כימית פשוטה זו:

NOx + VOCs + אור שמש → O3 + מוצרים אחרים

תערובת מזיקה זו של זיהום אוויר, אשר יכול לכלול אלדהידים, peroxyacetyl חנקות, אוזון, VOCs, ולאx, נקרא ערפיח פוטוכימי. האוזון הוא המרכיב הגדול ביותר של ערפיח פוטוכימי. ערפיח זה נמצא בכל הערים המודרניות, אך הוא נמצא במיוחד בערים עם אקלים שטוף שמש, חם ויבש ומספר גדול של כלי רכב מנועיים. צבע הערפיח הצהוב-חום באוויר נובע בחלקו מהחנקן הדו-חמצני הנוכחי, שכן גז זה סופג אור נראה לעין קרוב ל-400 ננומטר(איור 1).

חשיפה קצרת טווח NO2 (30 דקות עד יום אחד) מובילה להשפעות נשימה שליליות אצל אנשים בריאים ותסמינים נשימתיים מוגברים אצל אנשים עם אסתמה. NOx מגיב עם אמוניה ותרכובות אחרות כדי ליצור חלקיקים. חלקיקים קטנים אלה יכולים לחדור את הריאות ולגרום לבעיות נשימה, כולל אמפיזמה וברונכיטיס. אנשים שמבלים הרבה זמן על הכביש או שגרים ליד כביש חווים חשיפה גבוהה בהרבה ל- NO2.

בשל ההשפעה שיש לה על בריאות האדם והסביבה, הסוכנות להגנת הסביבה של ארה"ב (EPA) סיווגה את NO 2 כמזהםקריטריונים וקבעה את הסטנדרט העיקרי ב-100 ppb (האחוזון ה-98 של ריכוזים מקסימליים יומיים של שעה אחת, בממוצע במשך 3 שנים) ו-53 ppb (ממוצע שנתי). בהתחשב בכך שכלי רכב על הכביש מהווים כשלשה מפליטות NOx בארה"ב, פליטות הרכב מוסדרות אפוא באמצעות חוק אוויר נקי. נכון לעכשיו, תקני פליטה Tier 2 קובעים כי היצרנים חייבים להיות צי ממוצע לאx פליטות של לא יותר מ 0.07 g /מייל.

אחת המכוניות העומדות בתקן זה היא באמצעות ממירים קטליטיים במכוניותיהם. התקן זה ממוקם בין המנוע לצינור המפלט. זרם הפליטה עובר דרך הממיר הקטליטי ונחשף לזרז. זרז הפחתה של פלטינה ורודיום משמש כדי להפחית את ריכוז NOx במפלט. כאשר מולקולת NO או NO2 בפליטה יוצרת קשר עם הזרז, אטום החנקן נחטף מהמולקולה ונאחז בזרז. החמצן משתחרר ויוצר O2. אטום החנקן על הזרז נקשר עם אטום חנקן אחר המוחזק על הזרז כדי ליצור N2.

ממירים קטליטיים הפחיתו מאוד את הפליטות של NOx מפליטת רכב - עד 80% הפחתה, בעת ביצוע כראוי. עם זאת, הם עובדים רק כאשר הם הגיעו לטמפרטורה גבוהה למדי. לכן, בעת ביצוע התחלה קרה של מכונית, הממיר קטליטי מסיר כמעט ללא nox. זה לא עד הממיר קטליטי מגיע לטמפרטורות גבוהות יותר כי זה ביעילות מסיר את NOx מזרם הפליטה. ממירים קטליטיים אינם עובדים על מכוניות דיזל נוסעים בשל התנאים הרזה שבהם הם פועלים. בנוסף, הגופרית בסולר גם משביתה את הזרז. ה- NOx במנועי דיזל מופחתים בעיקר באמצעות שסתום recirculation גז פליטה (EGR), אשר מקרר את הטמפרטורה של גזי הבעירה. כתוצאה מכך, מכוניות דיזל בדרך כלל פולטים יותר NOx מאשר מכוניות בנטוס.

Figure 1
איור 1. צבע אופייני לערפיח בקליפורניה בבנק הענן ה בז ' מאחורי גשר שער הזהב. הצבע החום נובע מ- NOx בערפיח הפוטוכימי.

Principles

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

בניסוי זה, הריכוז של NOx בזרם הפליטה של מותגים שונים של מכוניות נמדד פעמיים (על סטארט-אפ ואחרי 10 דקות) כדי ללמוד את היכולת של הממיר הקטליטי של המכונית להסיר NOx מן הפליטה. הממיר הקטליטי דורש טמפרטורה גבוהה כדי להיות יעיל. לכן, מדידת הפליטה עם ההפעלה של המכונית מייצגת את כמות NOx במפלט ללא הממיר הקטליטי עובד. מדידת הפליטה לאחר 10 דקות מייצגת את כמות NOx בפליטה לאחר שהממיר הקטליטי נכנס לתוקף.

ריכוז NOx נקבע באופן צבעוני על ידי דיאזוטציה של חומצה גופרתית ולאחר מכן להגיב עם N-(1-naphthyl)-אתילנדיאמין ומדידת עוצמת הצבע של מולקולת צבע אזו וכתוצאה מכך באמצעות ספקטרופוטומטר UV-VIS להגדיר ב 550 ננומטר.

בפתרון, לא ו NO2 לעבור את התגובות הבאות טופס NO2-:

2 NO2(g) + H2O(l) → 2H+(aq) + NO2-(aq) + NO3-(aq)

4NO(ז) + O2(ז) + 2 H2O(l) → 4 NO2-(aq) + 4 H+(aq)

למרות שהיחס הצפוי בין NO2 ל- NO2- הוא 2:1 בהתבסס על המשוואה הראשונה שנרשמה בעבר, נקבע אמפירית להיות 1.39:1.

כאשר מוסיפים לתמיסה חומצה גופרתית ו-N-1-naphthyl-אתילנדיאמין, מתפתחת מולקולה בצבע ורוד (איור 2).

הריכוז של מולקולה ורודה זו הוא פרופורציונלי ישירות לריכוז של NOx בתמיסה. הריכוז של מולקולת צבע אזו נמדד באמצעות ספקטרופוטומטר UV-VIS להגדיר ב 550 ננומטר.

ספקטרוסקופיית UV-VIS מבוססת על מדידת הספיגה (A) של פתרונות המוחזקים במיכל שקוף ברוחב b (בס"מ). ריכוז המינים הסופגים פרופורציונלי ישירות לספיגה, כפי שניתן לראות במשוואה הבאה:

A = Element Of b c

Element Ofאיפה ספיגת הטוחנת. משוואה זו ידועה בשם חוק הבירה. ספיגת הטוחנת היא מדד לעוצמה של חומר סופג אור אורך גל נתון והוא קבוע עבור חומר נתון.

כדי למדוד את הספיגה של פתרון, קרן אור בעוצמה Io מכוונת לפתרון בקובט(איור 3). עוצמת הקורה הנכנסת (Io)והקרן המתעוררת (I) נמדדות, והספיגה מחושבת על-ידי:

Element Of

Figure 2
איור 2. מולקולה ורודה המתפתחת כאשר חומצה גופרתית ו- N-(1-naphthyl)-אתילנדיאמין מתווספים לפתרון.

Figure 3
איור 3. קרן אור עם Io בעוצמה מכוונת לפתרון בקובט.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Procedure

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

1. הכנת ניטריט(מס' 2-) פתרון מניות

  1. שקול 1.500 גרם NaNO2 ולהוסיף בקבוק נפח 1-L.
  2. לדלל לסימן באמצעות מי nanopure. (בדוק את המים המזוקק מהברז – הם עשויים להכיל מספיק ניטריט כדי להפריע למדידות.) זה מייצר 1,000 מיקרוגרם NO2-/ mL פתרון מלאי.
  3. כדי להפוך פתרון 5.0 מיקרוגרם NO2-/mL, לקחת 1 מ"ל של 1,000 מיקרוגרם NO2-/ mL פתרון לדלל ל 200 מ"ל בבקבוק נפחי.

2. הכנת פתרון מחוון NOx

  1. יש להקפיד על 5.0 גרם חומצה גופרתית נטולת מים ולהוסיף לבקבוק נפחי של 1-L.
  2. הוסף 500 מ"ל של מי ננו-דור.
  3. מוסיפים 140 מ"ל של חומצה אצטית קרחונית.
  4. בעזרת מוט ערבוב, מערבבים את התמיסה עד שהארכובה הגופרתית מתמוססת. זה לוקח בערך 30 דקות.
  5. יש להכביד על 0.020 גרם של N-(1-naphthyl)-אתילנדיאמין דיהידרוכלוריד ולהוסיף לבקבוק הנפחי.
  6. לדלל לסימן באמצעות מי nanopure.
  7. מעבירים לבקבוק כהה (למניעת פוטודקשן) ומעצור בחוזקה (כדי למנוע תגובה עם אוויר).

3. הכנת תקני כיול

  1. שים 1.0 מ"ל של פתרון 5.0 מיקרוגרם NO2-/mL בבקבוק נפחי 25 מ"ל לדלל עם פתרון מחוון NOx לסימן. פעולה זו עושה פתרון סטנדרטי 0.2 מיקרוגרם NO2-/ mL.
  2. שים 2.0 מ"ל של פתרון 5.0 מיקרוגרם NO2-/mL בבקבוק נפחי 25 מ"ל לדלל עם פתרון מחוון NOx לסימן. פעולה זו עושה פתרון סטנדרטי 0.4 מיקרוגרם NO2-/mL.
  3. שים 3.0 מ"ל של פתרון NO2-/mL בגודל 5.0 מיקרוגרם בבקבוק נפחי של 25 מ"ל ודלל עם פתרון מחוון NOx לסימן. פעולה זו עושה פתרון סטנדרטי 0.6 מיקרוגרם NO2-/mL.
  4. שים 4.0 מ"ל של פתרון 5.0 מיקרוגרם NO2-/mL בבקבוק נפחי 25 מ"ל לדלל עם פתרון מחוון NOx לסימן. פעולה זו עושה פתרון סטנדרטי 0.8 מיקרוגרם NO2-/ mL.
  5. שים 5.0 מ"ל של פתרון NO2-/mL בגודל 5.0 מיקרוגרם בבקבוק נפחי של 25 מ"ל ודלל עם פתרון מחוון NOx לסימן. פעולה זו הופכת פתרון סטנדרטי NO2-/mL בגודל 1.0 מיקרוגרם.

4. יצירת העקומה הסטנדרטית

  1. באמצעות ספקטרופוטומטר UV-VIS, הגדר את המכשיר לקריאת Absorbance.
  2. הגדר את אורך הגל ל 550 ננומטר על הספקטרופוטומטר.
  3. באמצעות פתרון מחוון NOx, אפס ספקטרופוטומטר.
  4. מדוד את הספיגה של 5 הפתרונות הסטנדרטיים. ערכי רשומה בטבלת הנתונים (טבלה 1).

5. מדידת דגימת פליטת רכב

  1. התניעו את המכונית המונעת בדיזל.
  2. בעזרת מזרק 60 מ"ל בגז הדוק, הכנס אותו כמה סנטימטרים לתוך המפלט. הימנעו מכוויות ואל תנשמו אדים. לצייר ולגרש את הפליטה פעמיים כדי להתנות את המזרק.
  3. צייר 25 מ"ל מפתרון מחוון NOx למזרק. לגרש כל אוויר מהמזרק מבלי לשפוך את פתרון המחוון.
  4. צייר 35 מ"ל של פליטה לתוך המזרק, מושך את הבוכנה אל סימן 60 מ"ל.
  5. תכובע את המזרק. לנער את הפתרון במזרק במשך 2 דקות. מכסים את המזרק בנייר אלומיניום.
  6. למדוד את טמפרטורת האוויר בצינור המפלט בעת איסוף הדגימות.
  7. חזור על שלבים 5.1 – 5.6 באמצעות מכונית מונעת בבנזין. צעדים אלה יכולים לחזור על עצמם פעמים רבות ככל הרצוי, באמצעות דגמים שונים של מכוניות.
  8. חזור על שלבים 5.1 – 5.6 לאחר שהמכוניות פועלות לפחות 10 דקות.
  9. המתן 45 דקות כדי לאפשר לצבע להתפתח, לפני מדידת ספיגת הפתרון.
  10. לאחר 45 דקות הם למעלה, לגרש את הגז מן המזרק, לשים את הפתרון לתוך cuvette, ולמדוד את הספיגה באמצעות ספקטרופוטומטר להגדיר על 550 ננומטר. ערכי רשומה בטבלת הנתונים (טבלה 1).
לדוגמה ספיגה
0.2 מיקרוגרם NO2-/mL סטנדרטי
0.4 מיקרוגרם NO2-/ mL סטנדרטי
0.6 מיקרוגרם NO2-/mL סטנדרטי
0.8 מיקרוגרם NO2-/mL סטנדרטי
1.0 מיקרוגרם NO2-/mL סטנדרטי
פליטת רכב דיזל (עם ההפעלה)
פליטת רכב דיזל (לאחר ריצה של 10 דקות)
פליטת רכב בנזל (עם ההפעלה)
פליטת רכב בנזל (לאחר ריצה של 10 דקות)

טבלה 1. טבלת נתונים ריקה כדי לרשום ערכי ספיגה.

תערובת של תחמוצת החנקן וחנקן דו חמצני מכונה בדרך כלל NOx. כמו תוצר לוואי נמצא פליטת רכב, NOx יכול להזיק לסביבה, יצירת אוזון טרופוספירי מזיק.

בטמפרטורות גבוהות בתא הבעירה של מנוע, חנקן וחמצן מהאוויר יכולים להגיב ליצירת תחמוצת חנקן וחנקן דו חמצני. בנוכחות אור השמש, NOx מגיב עם תרכובות אורגניות נדיפות באטמוספירה כדי ליצור אוזון ומוצרים אחרים. אוזון טרופוספירי הוא סיכון בריאותי, עלול לגרום לגירוי ריאות ועיניים בין תלונות אחרות, והוא מרכיב מרכזי בערפיח פוטוכימי.

וידאו זה ימחיש את העקרונות מאחורי ייצור האוזוןx וטרופוספירה, כיצד לפברק פתרונות אינדיקטור, וכיצד למדוד ולכומת ייצורno x ממפלטי רכב.

מכוניות על הכביש מהוות כשליש מפליטות NOx בארה"ב, והפליטות מוסדרות בקפדנות באמצעות חוק אוויר נקי. ממירים קטליטיים, הממוקמים בין מנוע של מכונית לצינור המפלט, יכולים להפחית את ריכוז NOx במפלט באופן משמעותי, אך אלה דורשים טמפרטורות גבוהות כדי לתפקד, כך שרק יפחיתו את NOx לאחר שמכונית פועלת מספיק זמן כדי לחמם את הממיר.

בגלל הבדל זה ביכולת של ממירים קטליטיים להסיר NOx בטמפרטורות שונות, פליטות NOx נקראות בדרך כלל על הפעלה של הרכב, ולאחר ריצה במשך 10 דקות. זה נותן כימות של פליטת NOx המיוצר על ידי המכונית, וגם אינדיקציה ליכולת של הממיר קטליטי להסיר את NOx.

כאשר NOx מתווסף לתמיסה המכילה חומצה גופרתית ורפטיל-אתילנדיאמין, התגובה הנובעת יוצרת מולקולת צבע אזו בצבע ורוד. עוצמתו של ורוד זה היא פרופורציונלית ישירות לריכוז של NOx בתמיסה, וניתן למדוד אותו באמצעות ספקטרופוטומטר UV-VIS כדי לתת כימות של כמות NOx כאשר משורטטים כנגד סטנדרטים בעקומת כיול.

עכשיו שאנחנו מכירים את התהליך של היווצרות NOx, בואו נסתכל איך אין ייצורx על ידי מכוניות ניתן לכמת בסביבה ניסיונית.

כדי להתחיל בניסוי, פתרונות זיהוי שיגיבו עם NOx צריך להיות מוכן. כדי להכין את פתרון מלאי ניטריט, תחילה לשקול 1.5 גרם של נתרן ניטריט ולהוסיף אותו בקבוק נפח 1-L. מוסיפים מים ללא ניטריט לסימן 1 ליטר על הבקבוקון. זה מייצר פתרון מלאי של 1,000 מיקרוגרם ניטריט לכל mL. תייג פתרון מלאי זה כראוי. כדי להפוך פתרון עובד של 5 מיקרוגרם nitrite למיליליטר, לקחת בקבוקון טרי ולהוסיף 1 מ"ל של פתרון המלאי. לדלל ל 200 מ"ל.

כדי להכין את פתרון מחוון NOx, תחילה לשקול 5 גרם של חומצה גופרתית נטולת מים, ולהוסיף בקבוק נפחי 1-L. לאותו בקבוקון, להוסיף 500 מ"ל של מים חינם ניטריט, אז 140 מ"ל של אצטית קרחונית. מערבבים את התמיסה, עד שהאומצה הגופרתית מתמוססת.

לאחר מכן, לשקול 20 מ"ג של נפטיל-אתילנדיאמין ולהוסיף אותו בקבוקון. לבסוף, למלא את הבקבוקון לקו 1-L עם מים חינם ניטריט. מעבירים את הפתרון לבקבוק כהה כדי למנוע פוטודקposition, פקק בחוזקה ותווית מתאימה.

כדי ליצור עקומה סטנדרטית, יש ליצור תקני כיול. ראשית, לשים 1 מ"ל של פתרון מלאי ניטריט 5.0-מיקרוגרם לתוך בקבוק נפחי 25 מ"ל לדלל עם פתרון מחוון NOx לסימן הכיול. פעולה זו הופכת פתרון סטנדרטי NO2-/mL של 0.2 מיקרוגרם.

לאחר מכן, הכן פתרונות סטנדרטיים של 0.4, 0.6, 0.8 ו- 1 מיקרוגרם NO2-/mL על-ידי הוספת פתרונות ניטריט של 2, 3, 4 ו- 5 מ"ל כדי להפריד צלוחיות 25 מ"ל, ולמלא כל אחד מהם בפתרון מחוון Nox.

באמצעות ספקטרופוטומטר UV-VIS, הגדר את המכשיר לקריאת ספיגה. לאחר מכן, הגדר את אורך הגל ל 550 ננומטרים. הוסף את פתרון מחוון NOx לתא לדוגמה ספקטרופוטומטר נקי, והשתמש בו כדי לאפס את הספקטרופוטומטר. לבסוף, למדוד את הספיגה של חמשת הפתרונות הסטנדרטיים, ולרשום את הערכים.

כדי להתחיל את הקריאות, התחל את המכונית המונעת בדיזל. קח מזרק 60 מ"ל גז הדוק ולהכניס אותו כמה סנטימטרים לתוך צינור הזנב, דואג למנוע כוויות או שאיפה אדים. לצייר ולגרש את הפליטה פעמיים כדי להתנות את המזרק.

לאחר מכן, צייר 25 מ"ל של פתרון מחוון NOx לתוך המזרק. לגרש כל אוויר מהמזרק מבלי לשפוך את פתרון המחוון. לבסוף, לצייר 35 מ"ל של פליטה לתוך המזרק, מושך את הבוכנה אל סימן 60 מ"ל, ולאחר מכן לסגת וכובע המזרק.

לנער את הפתרון במזרק ביד במשך 2 דקות. מכסים את המזרק בנייר אלומיניום. לבסוף, למדוד את טמפרטורת האוויר בצינור הזנב מדגם. חזור על תהליך הדגימה עם מכונית מונעת בבנזין, וכל דגם או עיצוב אחר של המכונית הרצוי.

חזור על הניסוי לאחר כלי הרכב כבר פועלים לפחות 10 דקות. לאחר שכל הדגימות נאספו, המתינו 45 דקות כדי לאפשר לצבע להתפתח. לבסוף, לגרש את הגז מן המזרקים, ולהניח את פתרונות מחוון המדגם לתוך cuvettes בודדים. מדוד את הספיגה באמצעות הספקטרופוטומטר שנקבע על 550 ננומטר, ורשום את הערכים.

באמצעות מדידות הספיגה של הפתרונות הסטנדרטיים, לעשות חלקה של ספיגה לעומת ריכוז של ניטריט. קבע את קו ההתאמה הטובה ביותר של הנתונים. באמצעות קו זה בהתאמה מיטבית, חשב את הריכוז של ניטריט בכל פתרון בדיקה. לאחר מכן ניתן להמיר ערך זה לחנקן דו חמצני בפליטה.

הריכוז של דו תחמוצת החנקן המחושב למעשה מייצג את כל NOx במדגם הפליטה. ה- ppmV, או חלקים למיליון לפי נפח להמרת מיקרוגרם / L תלויים בטמפרטורה ובלחץ שבהם נאספו הדגימות.

מכוניות אינן המקור היחיד של NOx. ניטור הייצור שלה חשוב במגוון רחב של תחומים.

עשן סיגריות מכיל לעתים קרובות ריכוז גבוה יותר של NOx מאשר נפלט ממנועי רכב. ערכים אופייניים עבור NOx בעשן סיגריות נעים בין 500-800 ppm, לעומת 21-48 ppm עבור פליטות ממכונית בננזית, או סביב 500 ppm עבור רכב דיזל. זה יכול לגרום למגוון רחב של בעיות בריאות אישיות, כולל ברונכיטיס, גירוי של האף והגרון, זיהומים בדרכי הנשימה, או חסימה של העברת חמצן במחזור הדם. אין רמותx בעשן סיגריות ניתן לכמת גם באמצעות השיטות המוצגות בסרטון זה.

חיידקים חנקתיים נמצאים בקרקע ובמים, וממלאים תפקיד חשוב במחזור החנקן, חמצון אמוניה כדי ניטריט ולאחר מכן חנקתי. כמו עם אדי פליטה ועשן סיגריות, ניתן לבדוק גם את רמותה- NO x בקרקע ולכומת בצבע.

חנקות וניטריטים ניתן למצוא גם בכמויות מדידה במוצרי מזון. עבור מזונות נרפא, חנקות וניטריטים ניתן להוסיף כחומר משמר, הנפוץ ביותר בשר ומוצרי בשר. אלה יש מיקרוביאלית, כמו גם פעולות תיקון צבע ושימור, והשפעה משמעותית עקיף מועיל על הטעם. עם זאת, גבוה מדי של תוכן ניטריט יכול להוביל לסיבוכים רפואיים כולל methemoglobinemia התינוק, או לגרום חיי מדף מקוצרים של מוצרים עקב השפעות כמו חנקן לשרוף. תוכן Nitrite במזונות נרפא ולכן צריך להיות במעקב צמוד, וזה יכול להתבצע באמצעות גרסה שונה של הבדיקה הצבעונית.

הרגע צפית בהקדמה של JoVE לנחישות של NOX. עכשיו אתה צריך להבין איך NOx נוצר במנועי רכב, כיצד לנסח פתרונות מחוון nox, וכיצד למדוד ולכומת NOx מאדי פליטה לרכב.

תודה שצפיתם!

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Results

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

טבלה 2 מספקת דוגמה לתוצאות מתאימות. באמצעות מדידות הספיגה של הפתרונות הסטנדרטיים, ניתן לבצע חלקה של ספיגה לעומת ריכוז של NO2- איור4). לאחר מכן, ניתן לקבוע את קו ההתאמה הטוב ביותר של הנתונים. באמצעות הקו המתאים ביותר של העקומה הסטנדרטית, ניתן לחשב את הריכוז של NO2- בכל פתרון לא ידוע (מיקרוגרם/ מ"ל). ניתן להמיר ערך זה לריכוז של NO2 במדגם גז הפליטה באמצעות המשוואה הבאה:

Equation 1

בהתבסס על המשוואה המאוזנת של NO2 ב H2O נראה בעבר, 2 מול NO2/1 מול NO2- יחס צפוי. בניסויים אמפיריים, זה נמצא קרוב יותר יחס 1.39:1. נפח הפתרון בו נעשה שימוש היה 25 מ"ל. נפח דגימת הגז היה 35 מ"ל.

הריכוז של NO2 המחושב מייצג למעשה את כל NOX במדגם הפליטה (טבלה 3). המשוואה להמרה בין ppmV ל- μg/L תלויה בטמפרטורה ובלחץ שבהם נאספו הדגימות. משוואת ההמרה היא:

Equation 2

איפה R = קבוע גז אוניברסלי = 0.08206 atm· L/מול· K, P = לחץ אטמוספרי ב- at atm, T = טמפרטורה ב- K, ו- MW = משקל מולקולרי של NOx (כ- NO2) = 46.01 גרם / מול. לכן

Equation 3

חשוב להכניס את T ב-K ו-P ל-P ב-Atm.

לדוגמה ספיגה
0.2 מיקרוגרם NO2-/mL סטנדרטי 0.22
0.4 מיקרוגרם NO2-/ mL סטנדרטי 0.43
0.6 מיקרוגרם NO2-/mL סטנדרטי 0.60
0.8 מיקרוגרם NO2-/mL סטנדרטי 0.79
1.0 מיקרוגרם NO2-/mL סטנדרטי 1.05
פליטת רכב דיזל (עם ההפעלה) 1.03
פליטת רכב דיזל (לאחר ריצה של 10 דקות) 1.03
פליטת רכב בנזל (עם ההפעלה) 0.10
פליטת רכב בנזל (לאחר ריצה של 10 דקות) 0.04

טבלה 2. טבלת נתונים עם תוצאות מייצגות של ספיגה.

Figure 4
איור 4. חלקת עקומה סטנדרטית של ספיגה לעומת ריכוז של NO2-.

הרכב ללא ריכוזx (ppm)
דיזל קאר (עם ההפעלה) 500
מכונית דיזל (לאחר ריצה של 10 דקות) 500
מכונית בנם (עם ההפעלה) 48
מכונית בנפה (לאחר ריצה של 10 דקות) 21

טבלה 3. אין ריכוזx (ppm) לרכב.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Applications and Summary

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

המדידה של ניטריט באמצעות תגובת סולצמן שונה היא נפוצה מאוד ושימושית בתחומים רבים ושונים. כפי שתואר, השיטה יכולה לשמש למדידת ריכוזי NOx בדגימות אוויר – פליטת רכב, חדרי מעבדה, איכות אוויר של ערים וכו '. בנוסף, שיטה זו יכולה לשמש לניטור NOx בעשן סיגריות. ההליך יהיה דומה מאוד לניסוי זה, אלא שבמקום למשוך פליטת רכב למזרק, עשן הסיגריות יימשך פנימה. לעתים קרובות יש ריכוז גבוה יותר של NOx בעשן סיגריות מאשר יוצא מצינור המפלט של מכוניות, אשר נוטה להיות מפתיע רבים. ערכים אופייניים עבור NOx בעשן סיגריות נעים בין 500-800 ppm.

שיטה זו יכולה לשמש גם כדי לבדוק את רמות החנקן המיוצר בנוכחות חיידקי חנקת. חיידקי חנקות נמצאים בקרקע ובמים וממלאים תפקיד חשוב במחזור החנקן – חמצון אמוניה לניטריט ולאחר מכן חנקות. החנקות במדגם מומרות לראשונה לחנקן על ידי האנזים חנקתי רדוקטאז. ואז הניטריט נמדד באמצעות התגובה של זלצמן שהשתנתה. לבסוף, שיטה זו יכולה לשמש כדי לקבוע את הריכוז של חנקות וניטריטים במוצרי מזון. ניטריטים וחנקות מתווספים למזון בעיקר כדי לשמר בשר ומוצרי בשר. ערך אופייני עבור ניטריט בבשר נרפא הוא כ 125 מיקרוגרם / מ"ל.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Transcript

Please note that all translations are automatically generated.

Click here for the English version.

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter