ИНДИКАТОР ДЛЯ ПОЛУКОЛИЧЕСТВЕННОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ АКТИВНОГО ХЛОРА В ДЕЗИНФИЦИРУЮЩИХ РАСТВОРАХ ХЛОРНОЙ ИЗВЕСТИ И ГИПОХЛОРИТОВ НАТРИЯ И КАЛЬЦИЯ Российский патент 1998 года по МПК G01N31/22 G01N21/78 

Изобретение относится к аналитической химии, а именно к средствам быстрого определения содержания активного хлора в дезинфицирующих растворах, и может быть использовано при создании хромогенных индикаторов для полуколичественного определения содержания активного хлора в дезинфицирующих растворах хлорной извести, гипохлорита натрия и гипохлорита кальция.

В медицинской и санитарной практике широко используются дезинфицирующие водные растворы хлорной извести, гипохлоритов натрия и кальция. Для различных вариантов дезинфекции применяют растворы с содержанием активного хлора от 0,1% до 3%. Такие растворы готовят либо растворением соответствующего количества препарата в воде, либо разбавлением маточного раствора препарата с содержанием активного хлора примерно 3%. И в том, и в другом случае необходим быстрый и эффективный способ определения концентрации растворов, поскольку от содержания активного хлора зависят режимы и качество дезинфекции.

В настоящее время для определения содержания активного хлора используется в основном иодометрическое титрование [В.А.Вилькович, Дезинфекционное дело, М., Медицина, 1987, с. 32], основанное на окислении иодид-ионов хлором и гипохлоритами до свободного иода. Реже применяется фотометрический ортотолидиновый метод [Патент США N 3718605, кл. 436-125, 1973]. Оба метода трудоемки, требуют специального оборудования и достаточно высокой квалификации персонала. Эти методики не могут применяться при рутинной дезинфекции в медучреждениях младшим медицинским персоналом, не имеющим соответствующего образования и навыков. Поэтому актуальной является разработка простых в употреблении индикаторов, позволяющих быстро оценить концентрацию активного хлора в растворе, например, по изменению цвета индикатора.

Известно применение этилендиаминотетраацетата натрия и тиокетона Михлера в качестве индикатора для обнаружения и определения активного хлора. Эти вещества наносятся на инертное бумажное основание и являются реагентами в процессе анализа [Патент РФ N 2042127, кл. G 01 N 21/78, 1992]. Основным недостатком этого индикатора является малый диапазон определяемых концентраций активного хлора - в пределах 0,1 - 0,3 мг/л, или (1 - 3)•10^-5%.

Известно также применение композиции из флуоресцеина, бромида калия и сульфата алюминия в качестве индикатора для полуколичественного определения активного хлора в щелочных дезинфицирующих растворах. Этой композицией пропитывают фильтровальную бумагу, которая и выполняет функцию носителя индикатора [Патент ГДР N 68641, кл. G 01 N, 1969]. Главным недостатком этого индикатора также является недостаточно широкий диапазон определяемых концентраций активного хлора, составляющий 0,01 - 0,04%. Кроме того, он имеет всего один цветовой переход, что позволяет лишь судить об избытке или недостатке активного хлора в растворе по сравнению с требуемой концентрацией 0,02%. Наконец, необходимость буферного компонента - сульфата алюминия - усложняет состав.

Основным техническим результатом, достигаемым при реализации настоящего изобретения, является достижение нескольких контрастных цветовых переходов, зависящих от содержания активного хлора в растворе, в широком диапазоне концентраций от 0,1 до 3%. Дополнительным техническим результатом является большой срок хранения индикатора, достигающий не менее 1 года.

Указанный результат достигается применением ацетата свинца Pb(CH₃COO)₂ в качестве индикатора для полуколичественного определения активного хлора в дезинфицирующих растворах хлорной извести, гипохлоритов натрия и кальция.

Ацетат свинца представляет собой бесцветные кристаллы, хорошо растворимые в воде; растворы безвредны при попадании на кожу и токсичны при попадании внутрь организма.

Известно применение ацетата свинца Pb(CH₃COO)₂ в качестве индикаторного реактива на сероводород и сульфиды [И.Т.Гоноровский, Ю.П.Назаренко, В.Ф.Некряч, Краткий справочник по химии, Киев, Наукова Думка, 1974, с. 335], в медицине в качестве компонента примочек и в текстильной промышленности для обработки тканей [Химическая энциклопедия, том 4, М., БРЭ, 1995, с. 303].

Для удобства использования ацетат свинца может быть нанесен на инертное бумажное основание. При этом содержание ацетата свинца в индикаторе может составлять 10-18 масс.%. Инертное бумажное основание может быть выполнено, в частности, в виде полосок фильтровальной бумаги.

Инертное бумажное основание с нанесенным на него ацетатом свинца (II) Pb(CH₃COO)₂ представляет собой хромогенную индикаторную бумагу. При погружении такой индикаторной бумаги в раствор гипохлоритов происходит окисление Pb (II) до Pb (IV) с одновременным гидролизом образующихся соединений Pb (IV):
Pb²⁺ + OCl^- + HOCl + Cl₂ + H₂O -> PbO₂ + Cl^-.

В зависимости от содержания свободного активного хлора в растворе, происходит пропорциональное окисление содержащегося в индикаторной композиции Pb (II), в результате чего цвет индикатора изменяется с первоначального белого до лимонного и далее, в порядке увеличения концентрации свободного активного хлора, до желтого, различных оттенков коричневого и, наконец, до черно-коричневого. Описываемый индикатор позволяет определять активный хлор в растворах гипохлорита кальция и натрия и хлорной извести с концентрацией от 0,1 до 2,9% в пересчете на активный хлор.

В качестве инертного основания может быть использована фильтровальная бумага на основе целлюлозы, толщиной 160 ± 20 мкм, с удельным весом 80 ± 4 г/м² и с водопоглощением 2 г/г. Оптимальное содержание нанесенного на такое основание ацетата свинца составляет 10 - 18 масс.%. При содержании ацетата свинца менее 10% будет недостаточной контрастность и яркость цветовых переходов индикатора, при его содержании выше 18% индикаторная бумага становится хрупкой, а реагент начинает осыпаться с бумажного основания.

Индикаторную бумагу изготавливали следующим образом. В 0,5 л дистиллированной воды добавляли 3,0 г 98%-ной уксусной кислоты и после перемешивания растворяли 50 г ацетата свинца (II). Полученным раствором пропитывали листы фильтровальной бумаги с указанными выше характеристиками путем окунания листов бумаги в ванну с раствором ацетата свинца (II) на 3 - 5 сек, и затем сушили их на воздухе при 80 град. C. Уксусная кислота необходима в данном случае для повышения стабильности рабочего раствора ацетата свинца (II) и увеличения срока его хранения. При сушке летучая уксусная кислота испарялась и в состав сухой индикаторной композиции не входила. Для удобства использования высушенные листы фильтровальной бумаги разрезались на полоски размером 6 x 50 мм.

С помощью полученных полосок индикаторной бумаги определялось содержание активного хлора в дезинфицирующих растворах хлорной извести, гипохлоритов натрия и кальция.

Раствор гипохлорита натрия получали путем электролиза водного раствора поваренной соли NaCl. Поваренную соль растворяли в водопроводной воде из расчета 50 г соли на 1 л воды. Раствор соли в количестве 5 л заливали в электрохимическую ячейку установки и проводили электролиз раствора в течение 3 часов при силе тока 5 A. После окончания электролиза образовавшийся раствор гипохлорита натрия сливали из электрохимической ячейки установки в стеклянную емкость, в которой срок хранения без ухудшения дезинфицирующих свойств составлял 5 дней.

Осветленный маточный (концентрированный) раствор гипохлорита кальция готовили растворением 80 г гипохлорита кальция технического в 1 л дистиллированной воды путем тщательного перемешивания с последующим отстаиванием в течение 1 часа. После этого надосадочную жидкость (маточный раствор) сливали в отдельную емкость.

Осветленный маточный раствор хлорной извести готовили аналогичным образом, растворением 100 г хлорной извести в 1 л дистиллированной воды.

Рабочие дезинфицирующие растворы с концентрацией активного хлора менее 3% готовили путем соответствующего разбавления маточного раствора после установления точного содержания в нем активного хлора стандартным методом иодометрического титрования [А.П. Крешков, Основы аналитической химии. Книга 2, М., Госхимиздат, 1961, с. 252].

Испытание индикатора проводилось на растворах с известным содержанием активного хлора, определенным методом иодометрического титрования. Полоску индикаторной бумаги опускали в раствор на 5 секунд, извлекали ее и через 5 минут визуально определяли окраску полоски на белом фоне. Эту окраску сопоставляли с процентным содержанием в растворе активного хлора.

Результаты испытаний представлены в таблицах 1 - 3.

Испытания индикатора показали, что имеется однозначное соответствие между цветом индикатора и содержанием активного хлора в растворах, независимо от происхождения дезинфицирующего раствора. Подобные же испытания проводились для различных значений содержания в индикаторной бумаге ацетата свинца (10, 12, 14, 16, 18 масс.%). Результаты не зависели от содержания ацетата свинца в индикаторной бумаге.

Индикатор применим для быстрого определения содержания активного хлора в дезинфицирующих растворах. В качестве индикатора используют ацетат свинца Pb (CH₃COO)₂, что обеспечивает достижение нескольких контрастных цветовых переходов при различном содержании активного хлора в растворе в диапазоне концентраций от 0,1 до 3%. 3 табл.

Применение ацетата свинца Pb(CH₃COO)₂ в качестве индикатора для полуколичественного определения активного хлора в дезинфицирующих растворах хлорной извести и гипохлоритов натрия и кальция.