СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МАССОВОЙ КОНЦЕНТРАЦИИ НЕСИММЕТРИЧНОГО ДИМЕТИЛГИДРАЗИНА В ВОДЕ Российский патент 1997 года по МПК G01N21/76 C01B21/16 

Изобретение относится к аналитической химии, а именно к способам количественного определения несимметричного диметилгидразина (НДМГ) в воде, например, на объектах хранения компонентов ракетных топлив, предприятиях химической промышленности, объектах очистки сточных вод от гидразина и его токсичных органических производных, а также при контроле участков заражения, образовавшихся в результате падения отделяющихся частей ракет.

Несимметричный диметилгидразин (НДМГ) гидразиновое горючее является высокотоксичным веществом. Предельно допустимая концентрация (ПДК) его в воде водоемов равна 0,02 мг/дм³.

Известен способ определения содержания НДМГ в промывочной воде. /Брикун И. К. Козловский М.Т. и Никитина Л.В. Гидразин и гидроксиламин и их применение в аналитической химии. Алма-Ата: Наука, 1967, с. 176/. Известный способ включает отбор пробы сточной или промывной воды, добавление концентрированной соляной кислоты, внесение растворителя: хлороформа или четыреххлористого углерода, охлаждение в бане со льдом, титрование йодатом калия до полного обесцвечивания слоя растворителя с последующим определением концентраций по расчетной формуле.

Недостатком этого способа является сложность и трудоемкость процесса охлаждения, недостаточная чувствительность и невысокая точность определения из-за трудности улавливания перехода окраски растворителя от темно-красного до желтого и затем до полного обесцвечивания.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является способ определения массовой концентрации гидразинового горючего в сточной воде, который включает взятие пробы, создание необходимой pH среды раствора, внесение цветореагента с последующим определением концентрации горючего в сточной воде, при этом для создания необходимой pH среды используют 28-30%-ный раствор гидроксида натрия, в качестве цветореагента используют реактив Неслера, а концентрацию горючего определяют фотометрированием /патент РФ N 2045042, кл. G 01 N 21/78, 1995/.

Недостатками этого способа являются значительные продолжительность и трудоемкость проведения анализа, невысокая точность определения НДМГ, особенно при низких концентрациях его в воде, поскольку нижний предел определения ограничен 1 ПДК, кроме того, фотометрический анализ сточных вод весьма затруднен из-за большого количества окрашенных продуктов.

Задачей изобретения являются повышение точности определения массовой концентрации несимметричного диметилгидразина, особенно при его низких концентрациях в воде, сокращение времени анализа и упрощение аппаратурного обеспечения.

Изобретение поясняется чертежом, на котором изображен калибровочный график. По оси ординат максимальная интенсивность свечения I_max (отн. ед.), а по оси абсцисс-концентрация НДМГ в пробе в мг/дм³.

Способ осуществляют следующим образом.

В пробу анализируемой воды вводят водный раствор окислителя (например перманганата калия, феррицианида калия и др.), перемешивают и выдерживают. Поскольку несимметричный диметилгидразин обладает ярко выраженными восстановительными свойствами, при взаимодействии его с окислителем происходит окислительно-восстановительная реакция. После окончания окислительно - восстановительной реакции анализируемый раствор вводят в кювету анализатора жидких проб с хемилюминесцентным реагентом и проводят измерение, определяя максимальную интенсивность свечения анализируемой пробы в хемилюминесцентной системе хемилюминесцентный реагент окислитель. Предпочтительно перед введением в пробу анализируемой воды окислитель предварительно подкисляют раствором серной кислоты, в качестве окислителя использую раствор перманганата калия, предварительно подкисленный до pH 1,5-2,0 (при этих значениях окислительно-восстановительная реакция ускоряется), а в качестве хемилюминесцентного реагента используют реактив на основе люминола или люминола и перекиси водорода. По максимальной интенсивности свечения анализируемой пробы с помощью калибровочного графика определяют концентрацию НДМГ в воде.

Калибровочный график строят следующим образом. Готовят калибровочные растворы НДМГ в воде со следующими концентрациями (мкг/см³ (мг/дм³)):0,01; 0,02; 0,04; 0,06; 0,08; 0,1. Берут по 0,5 см³ каждой пробы и переносят в пробирки. Затем с помощью пипетки или шприца=дозатора вносят 0,5 см³ водного раствора перманганата калия концентрацией 2•10^-4 моль/л, предварительно подкисленного раствором серной кислоты до pH 2, и выдерживают 2 минуты при комнатной температуре. Далее измеряют максимальную интенсивность свечения калибровочных растворов и по известным концентрациям строят калибровочный график.

Пример. Внесли в пробу сточной воды НДМГ с концентрацией 0,02 мг/дм³. Затем 0,5 см³ пробы поместили в пробирку и пипеткой или шприцом-дозатором добавили 0,5 см³ водного раствора перманганата калия концентрацией 2•10^-4 моль/о, подкисленного 0,5 М раствором серной кислоты до pH 2, и выдержали в течение 2 минут, т.к. времени менее 2 минут не достаточно для полного завершения химической реакции. В кювету анализатора жидких проб OCE-2 с помещенным в нее реактивом на основе люминола и перекиси водорода вводят анализируемый раствор, происходит хемилюминесцентная реакция, и возникает свечение, максимальная интенсивность которого равна 8150 отн.ед. По калибровочному графику определили концентрацию НДМГ, равную 0,0205 мг/дм³.

Одновременно определение проводят по способу-прототипу.

Результаты сравнения точности определения по предложенному способу и способу-прототипу приведены в таблице.

Как видно из таблицы, предложенный способ позволяет определить НДМГ даже в диапазоне низких концентрации, точность предлагаемого способа выше, чем у способа, прототипа, а аппаратурное обеспечение упрощено за счет применения анализатора жидких проб, что позволяет использовать способ определения массовой концентрации НДМГ в полевых условиях и в подвижных лабораториях.

Использование: для количественного определения несимметричного диметилгидразина (НДМГ) в воде, например, на объектах хранения компонентов ракетных топлив, предприятиях химической промышленности, объектах очистки сточных вод от гидразина и его токсичных органических производных, а также при контроле участков заражения, образовавшихся в результате падения отделяющихся частей ракет. Сущность изобретения: позволяет повысить точность определения массовой концентрации НДМГ, особенно при его низких концентрациях в воде, сократить время анализа и упростить аппаратурное обеспечение за счет того, что в способе определения массовой концентрации НДМГ в воде, включающем взятие пробы, введение реагента с последующим определением концентрации НДМГ, в качестве реагента используют окислитель, а концентрацию НДМГ определяют по максимальной интенсивности свечения в системе: хемилюминесцентный реагент - окислитель, в качестве хемилюминесцентного реагента используют реактив на основе люминола или люминола и перекиси водорода, окислитель предварительно подкисляют раствором серной кислоты, в качестве окислителя используют перманганат калия, предварительно подкисленный до pH 1,5-2,0. 3 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

1. Способ определения массовой концентрации несимметричного диметилгидразина в воде, включающий взятие пробы, введение реагента с последующим определением концентрации несимметричного диметилгидразина, отличающийся тем, что в качестве реагента используют окислитель, а концентрацию несимметричного диметилгидразина определяют по максимальной интенсивности свечения в системе хемилюминесцентный реагент окислитель. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве хемилюминесцентного реагента используют реактив на основе люминола или люминола и перекиси водорода. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что окислитель предварительно подкисляют раствором серной кислоты. 4. Способ по пп. 1 и 3, отличающийся тем, что в качестве окислителя используют перманганат калия, предварительно подкисленный до рН 1,5 2,0.