СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НЕСИММЕТРИЧНОГО ДИМЕТИЛГИДРАЗИНА В ПОЧВАХ И РАСТИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛАХ Российский патент 1998 года по МПК G01N21/00 G01N21/78 G01N33/24 

Заявленное техническое решение относится к аналитическому контролю окружающей среды на содержание компонентов ракетных топлив, обладающих токсичными свойствами, а именно, фотометрическому определению несимметричного диметилгидразина (НДМГ) в почвах и растительных материалах.

При эксплуатации НДМГ в качестве ракетного топлива во времени увеличивается вероятность попадания его в почву и растительные материалы.

Так как почва и растительные материалы представляют собой смесь сложных химических веществ, при анализе в большинстве случаев необходимо проводить селективное отделение определяемого вещества. Для этого используют различные способы: экстрагирование органическими растворителями, вытяжки кислотные, солевые или щелочные, вакуумная отдувка и т.д.

Химический состав почвы и растительности в зависимости от их вида изменяется в широких пределах. Следовательно, результаты определения НДМГ зависят от типа почвы и растительности, зависят от географической зоны их нахождения.

Из аналогов, относящихся к анализу почв на содержание НДМГ, известен метод кислотной вытяжки его с последующим фотоколориметрическим определением НДМГ с реактивом пентацианоаминоферроатом натрия (ПЦАФ-Na).

При анализе растительного покрова НДМГ также извлекают кислотной вытяжкой или экстракцией этиловым спиртом [(1) Глебова Л.Ф., Сопач Э.Д. Определение несимметричного диметилгидразина в почве, -М, 1970. Методика Института биофизики М3 СССР. 2) Методические рекомендации по организации санитарно-гигиенического контроля почвы при работах с несимметричным диметилгидразином, -М, Институт биофизики МЗ СССР, 1980)].

Из доступной научно-технической и патентной информации авторами не было обнаружено каких-либо других источников, имеющих отношение к способу определения НДМГ в почвах и растительных материалах фотоколориметрическим методом.

Таким образом, вышеуказанный аналог принят за прототип, согласно которому способ определения НДМГ в почве основан на том, что 100 г почвы заливают 100 дм³ 1,0 н раствора соляной кислоты и перемешивают в течение часа, после чего смесь оставляют на несколько часов (3-4) и затем жидкую фазу отделяют центрифугированием или фильтрацией. Далее пробу подвергают щелочной разгонке и в отгоне определяют содержание НДМГ с ПЦАФ-Na. Время анализа одной пробы почвы составляет не менее 6-8 ч. Подобным образом анализируют и растительные материалы.

Прототип имеет следующие недостатки
1. Длительность анализа во времени.

2. Значительное занижение результатов анализа, т.е. наличие высокой отрицательной погрешности, что показано нашими данными анализа различных видов почв и подтверждено методическими данными.

При создании условий нейтрализации промстоков НДМГ на почве (Еронин Ф.Т. Зависимость стабильности несимметричного диметилгидразина в почве от ее химического состава. Диссертация на соискание ученой степени доктора химических наук. -Л, Военно-медицинская академия им. С.М.Кирова, 1970).

Это связано, по-видимому, с каталитическим окислением и разложением НДМГ в кислом растворе под воздействием ионов металлов переменной валентности (Cu (II) и Fe (III)), которые всегда присутствуют во всех типах почв.

3. Применяемый реагент - ПЦАФ-Na не выпускается промышленностью, т.к. он неустойчив. Кроме того, отечественная промышленность не выпускает один из полупродуктов синтеза ПЦАФ-Na - нитропруссид натрия.

Целью изобретения является
1. Сокращение времени проведения анализа.

2. Повышение точности, т.е. уменьшение погрешности анализа.

3. Устранение дефицита применяемого реагента.

Поставленная цель достигается тем, что измельченный образец почвы или растительного материала смешивают с 40 ± 1 см³ раствора гидроксиламина солянокислого с массовой концентрацией 1,0 ± 0,1, после чего к смеси приливают 100 ± 10 дм³ дистиллированной воды, вносят 0,6 г парафина и 40 ± 1 г гидроксида натрия или калия, полученную реакционную смесь нагревают до кипения при одновременной отдувке НДМГ инертным газом или воздухом с последующим поглощением его 0,60 ± 0,02% раствором пара-нитробензальдегида (π-НБА) в смеси уксусной кислоты и этиленгликоля при соотношении уксусной кислоты и этиленгликоля 1 : 4 - 5, соответственно.

Техническая сущность заявляемого способа состоит в том, что первоначально проводят вытяжку НДМГ в раствор, а затем раствор обрабатывают гидроксидом натрия или калия, отделяют НДМГ от примесей методом газовой экстракции при кипячении полученной смеси с последующим фотоколориметрическим определением НДМГ.

Причем с целью сокращения времени проведения анализа и повышения его точности вытяжку НДМГ проводят водным раствором гидроксиламина солянокислого при массовой концентрации 1,0 - 0,8%, а затем в разбавленную водяную смесь вносят гидроксид натрия или калия при отношении их к смеси 1 : 3,9 - 4,6; 1 : 5,5 - 6,5, соответственно, нагревают смесь до кипения, одновременно пропуская через смесь инертный газ или воздух и проводя отдувку НДМГ с водяным паром, который поглощают 0,58 - 0,62% раствором π-НБА в смеси: уксусная кислота-этиленгликоль при отношении 1 : 4 - 5, соответственно.

Предлагаемое техническое решение обладает новизной, существенными отличиями, положительным эффектом.

Авторы утверждают, что заявленный объект соответствует критериям существенных отличий, т. к. на основании просмотренной научно-технической информации, а также в силу своих опыта и знаний не было обнаружено аналогичных средств достижения цели для обеспечения полного эффекта при решении поставленной задачи или каких-либо других задач, а именно, не было обнаружено, чтобы при фотоколориметрическом определении НДМГ в почвах и растительных материалах для сокращения времени анализа был бы использован способ, при котором исследуемый измельченный образец почвы или растительного материала обрабатывался бы в соответствии с условиями проведения анализа, изложенными выше.

Пример N1. Навеску образца почвы пустынной зоны массой 5,0 г, измельченной до размера частиц 1 - 5 мм, переносят в круглодонную колбу вместимостью 1 дм³ с боковым тубусом, приливают 40 см³ 1%-ного раствора гидроксиламина солянокислого, содержимое колбы тщательно перемешивают в течение 1-2 мин для полного смачивания частиц, после чего приливают 100 см³ дистиллированной воды.

Затем в колбу вносят 0,6 г парафина, 40 г гидроксида натрия, колбу закрывают пробкой со шлифом и трубкой, погруженной в жидкость. К боковому тубусу через шлиф присоединяют поглотительный сосуд, применяемый для определения НДМГ в воздухе рабочих помещений, содержащий 5,0 см³ 0,6%-ного раствора π-НБА в смеси уксусной кислоты и этиленгликоля, в соотношении 1 :4. Через трубку в пробке подают ток инертного газа со скоростью 2-3 пузырька в секунду. Содержимое колбы нагревают до кипения раствора в поглотительном сосуде, нагревание прекращают и через 5 мин раствор охлаждают и фотометрируют:
Введено НДМГ - 1,03 мг/кг
Найдено НДМГ - 0,96 мг/кг
Погрешность определения - 7%
Время проведения анализа - 30 мин
Остальные примеры конкретного выполнения проводились аналогично.

Переменные параметры приведены в виде табл.2, включая пример N 1.

Как видно из примеров каждого выполнения, заявленный объект обеспечивает ускорение анализа и уменьшение погрешности определения (примеры NN 1, 2, 6, 8, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16 - с положительным эффектом, примеры NN 3, 4, 5, 7, 9 - с отрицательным эффектом).

Как видно нарушение заявляемых интервалов как в сторону их увеличения, так и уменьшения не обеспечивает требуемую точность анализа - не более ± 20%.

Использование: аналитический контроль объектов окружающей среды на содержание соединений, обладающих токсичными свойствами. Сущность изобретения: способ заключается в обработке анализируемого вещества 0,5 - 1,5 мас.% раствором гидроксиламина солянокислого в воде, при массовом соотношении гидроксида натрия или калия к воде, равном 1:3-4,6 с последующим кипячением в токе инертного газа или воздуха, после чего конденсируют путем пропускания пара через 0,45 - 0,62%-ный раствор пара-нитробензальдегида в смеси уксусной кислоты и этиленгликоля при их объемном соотношении, равном 1:4-5. Предлагаемый способ позволяет значительно сократить время проведения анализа, повысить его точность и устранить дефицит исходного реагента. 2 табл.

Способ определения несимметричного диметилгидразина в почвах и растительных материалах путем обработки анализируемой пробы водой, введения гидроксида натрия или калия, кипячения полученной смеси, конденсирования пара, обработки конденсата химическим реагентом с последующим фотометрированием полученного раствора, отличающийся тем, что анализируемую пробу предварительно обрабатывают 0,5 - 1,5 мас.% раствором гидроксиламина солянокислого в воде, гидроксид натрия или калия используют при массовом соотношении его к воде, равном 1 : 3 - 4,6, кипячение ведут в токе инертного газа или воздуха, конденсирование ведут пропусканием пара через 0,45 - 0,62% раствор пара-нитробензальдегида в смеси уксусной кислоты и этиленгликоля при их объемном соотношении, равном 1 : 4 - 5.