СПОСОБ ЭКСПРЕССНОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГИДРАЗИНА В ВОДНЫХ РАСТВОРАХ Российский патент 1997 года по МПК G01N31/22 

Заявляемое техническое решение относится к контролю объектов окружающей среды на содержание токсичных компонентов, а именно, к экспрессному определению гидразина в природных водах и почвенных растворах.

Способ основан на извлечении гидразина в виде гидразона из водного раствора в газовую фазу с применением метода газовой экстракции с последующим детектированием гидразина в воздухе линейно-колористическим методом, т.е. с применением индикаторных трубок, обычно применяемых для определения гидразина в воздухе производственных помещений.

На стадии детектирования гидразина могут быть использованы и другие методы анализа: фотоколориметрия, кулонометрия, метод газовой хроматографии и др.

Из аналогов известны разработки фирмы "E. Merk" (Darmstadt, Germany), которая выпускает тесты на содержание гидразина в воде по шкале сравнения - окрашенные пленки.

1. "Aquaquant" (диапазон измеряемых концентраций 0,02-0,25, т.е. 0,02 - 0,25 мг/л).

2. "Microquant" (диапазон измеряемых концентраций 0,2 4, т.е. 0,2 4 мг/л).

Однако, эти тесты могут быть применены только к анализу проб воды, которая практически не имеет собственной окраски. Это является основным недостатком данных тестов, т.к. природные воды, особенно почвенные растворы, имеют часто (70%) собственную окраску, интенсивность которой зависит от концентрации в них гуминовых соединений.

Известен способ количественного определения гидразина в воде водоемов (Ю.Ю. Лурье Аналитическая химия промышленных сточных вод. М. Химия, 1984, с. 175), основанный на фотоколориметрическом определении гидразина.

Указанный способ авторами принят за прототип, как наиболее близкий к заявляемому способу по технической сущности.

Способ по прототипу основан на взаимодействии гидразина с пара-диметиламинобензальдегидом в сернокислом растворе с образованием окрашенного в красный цвет гидразона, с последующим фотометрическим окончанием. Способ по прототипу осуществляется следующим образом: к 50 мл анализируемой воды приливают 10 мл 2% раствора пара-диметиламинобензальдегида в 1 растворе серной кислоты, выдерживают 15 мин, после чего раствор фотометрируют.

В просмотренной авторами литературе не было обнаружено каких-либо других источников, имеющих отношение к экспрессному анализу воды и почвенных растворов на гидразин.

Недостаток прототипа состоит в невозможности его непосредственного применения для определения гидразина, содержащегося в интенсивно окрашенных природных водах и почвенных растворах.

Техническая сущность заявляемого способа состоит в том, что пробу воды в количестве 5 мл помещают в стакан вместимостью 50 мл, после чего добавляют 0,2 мл 1% водного раствора формальдегида, полученную смесь перемешивают, затем добавляют 2 г гидроксида натрия и 0,2 мл дибутилфталата, полученную смесь снова перемешивают до растворения гидроксида натрия, раствор количественно переносят в прибор Полежаева и отдувают гидразон воздухом при температуре 10-40^oC.

Ведение в раствор формальдегида создает условия для образования гидразона, летучесть которого из водного раствора гораздо выше, чем у гидразина, что способствует повышению чувствительности способа (0,1 мг/л), дибутилфталат при этом гасит пенообразование и также способствует отдувке гидразона.

Установлен оптимальный вариант скорости газовой экстракции гидразина в виде гидразона формальдегида 0,5^oC-1,0 л/мин. При более низкой скорости отдувка гидразона практически не идет, т.к. он сорбируется на стенках реакционного сосуда, а при большей скорости происходит проскок гидразона и паров воды, содержащих гидроксид натрия.

В качестве поглотителя и детектора при определении гидразина в водных растворах и почвенных суспензиях линейно-колористическим методом применяли индикаторные трубки, обычно применяемые при определении гидразина в воздухе.

Авторы утверждают, что заявляемый способ соответствует критерию изобретения "изобретательский уровень", т.к. на основании просмотренной научно-технической документации и патентной информации, а также в силу их опыта и знаний, не было обнаружено заявляемых средств решения поставленной задачи.

Ниже приведены сопоставимые данные прототипа и изобретения.

Как видно из таблицы 1, способ по изобретению дает возможность проводить экспрессное определение гидразина в природных и других водах, а также в почвенных растворах в условиях, приближенных к полевым.

Вариант осуществления заявляемого способа включает следующие операции:
1) 5 мл анализируемой воды переносят в стакан вместимостью 50 мл;
2) в стакан приливают 0,1 мл 1% раствора формальдегида, смесь тщательно перемешивают в течение 15 с;
3) в смесь, полученную по п.2, добавляют 2 г гидроксида натрия и 0,2 мл дибутилфталата;
4) полученную смесь перемешивают до полного растворения гидроксида натрия;
5) смесь, полученную по п.4, помещают в прибор Полежаева (Е.А. Перегуд Санитарно-химический контроль воздушной среды. Справочник, изд-во "Химия", Л. 1978 г. с.8, рис. 1-2);
6) к прибору присоединяют индикаторную трубку "Гидразин" и пропускают 2 л воздуха через смесь, полученную по п. 5 и индикаторную трубку со скоростью 0,5 л/мин, используя в качестве побудителя расхода газоанализатор УГ-2 (шток 400 мл);
7) затем отсоединяют индикаторную трубку и через 2 минуты измеряют высоту окрашенного слоя.

В таблице 2 представлены результаты градуировки индикаторных трубок на гидразин со стандартным водным растворам гидразина.

По высоте окрашенного в красный цвет слоя и в соответствии с таблицей 2 определяют уровень загрязнения воды.

В анализируемой пробе воды по методике фотоколориметрического определения гидразина с пара-диметиламинобензальдегидом (по прототипу) найдено 0,05 мг/л, по предлагаемому способу 0,05 мг/л. Время анализа 7 мин.

В таблице 3 представлены примеры конкретного выполнения способа и установлены оптимальные соотношения и диапазоны применения основных параметров и показателей, входящих в заявляемый способ определения гидразина.

Как видно из вариантов осуществления каждого выполнения, заявляемый объект обеспечивает ускорение определения гидразина в почве, растительности и воде, упрощение анализа, проведение его без сложного оборудования, аппаратуры и энергетического обеспечения с применением серийно выпускаемых индикаторных трубок. Варианты осуществления 1, 4, 7, 11, 12, 13, 14, 16 с положительным эффектом; варианты осуществления 2, 3, 5, 6, 8, 9, 10, 15, 17, 18, 19 -с отрицательным эффектом.

Как видно из таблицы 3, нарушение заявляемых интервалов, как в сторону их увеличения, так и уменьшения не обеспечивает полноты индикации и занижает результаты анализа.

Использование: аналитический контроль объектов окружающей среды на содержание гидразина. Сущность изобретения: способ основан на извлечении гидразина из водного раствора в виде гидразона в газовую фазу с применением метода газовой экстракции с последующим детектированием гидразина в воздухе линейно-колористическим методом, т. е. с применением индикаторных трубок, обычно применяемых для определения гидразина в воздухе производственных помещений. Способ экспрессного определения гидразина в водных растворах заключается в том, что в анализируемую пробу добавляют раствор формальдегида, затем гидроксид натрия и дибулфталат при их массовом соотношении 1: /0,0005-0,001/:/0,3-0,4/:/0,01-0,05/ соответственно и отдувают гидразон воздухом при скорости 0,5-1,0 л/мин, при температуре 10 - 40^oC, и определяют гидразин в газовой фазе. 3 табл.

Способ экспрессного определения гидразина в водных растворах, включающий его перевод в гидразон при добавлении к пробе раствора альдегида, регистрацию изменения окраски, отличающийся тем, что в качестве альдегида используют формальдегид, после добавления формальдегида добавляют гидроксид натрия и дибутилфталат при массовом соотношении пробы, формальдегида, гидроксида натрия и дибутилфталата 1 (0,0005 0,001) (0,3 0,4) (0,01 0,05), отдувают гидразон воздухом при скорости 0,5 1,0 л/мин и температуре 10 40^oС, а регистрацию изменения окраски осуществляют при использовании линейно-колористического метода.