Изобретение относится к аналитической химии органических соединений (разделение и анализ) и может быть использовано при анализе газовых выбросов производства красителей.
Известен способ определения газов в воздухе методом пьезокварцевого микровзвешивания [G. Sauerbrey // Z. Phys. 1959. V.155.-P.206].
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому решению является способ определения нитрометана в воздухе методом газовой хроматографии с применением в качестве носителя оксида железа (Fe2O3), модифицированного стеариновой кислотой и октадециламином [Л.А. Дерновая, А.Е. Чалых, Ю.А. Эльтеков // Журн. физ. химии, 1993.том 67, N10. -С. 1996-2000]. Недостатком прототипа является высокий предел обнаружения.
Задачей изобретения является селективное определение нитрометана в газовой смеси ароматических нитроуглеводородов (нитробензол, о- и м-нитротолуолы), снижение предела обнаружения.
Поставленная задача достигается тем, что при определении нитрометана в газовой смеси ароматических нитроуглеводородов, включающем подготовку пробы, детектирование пьезоэлектрическим кварцевым сенсором, предварительно модифицированным активным сорбентом, новым является то, что в качестве активного сорбента (модификатора) применен триэтаноламин (ТЭА), наносимый в виде водного раствора с концентрацией 1 мг/см3 в количестве 8-16 мкг при содержании нитрометана в смеси газов 20-90 об.% и при расходе анализируемой газовой пробы 25-75 см3/мин, а детектирование осуществляют методом пьезокварцевого микровзвешивания.
Положительный эффект по предлагаемому способу достигается за счет того, что применяемый в качестве активного сорбента- модификатора (ТЭА) позволяет избирательно обнаруживать микроколичества нитрометана в анализируемой пробе (табл. 3), использование в качестве растворителя ТЭА воды позволяет получить воспроизводимый сигнал. Оптимальные масса сорбента (8-16 мкг) и расход воздуха (25-75 см3/мин) способствуют увеличению чувствительности модифицированного кварцевого сенсора.
Присутствие нитробензола, о- и м-нитротолуолов не мешает избирательно сорбировать нитрометан на модифицированных электродах кварцевого сенсора при содержании его в газовой смеси 20-90 об.%.
Способ определения нитрометана в газовой смеси ароматических нитроуглеводородов осуществляется в два этапа.
1) Подготовка сенсора для определения нитрометана в газовой смеси.
На обе стороны алюминиевого электрода (диаметр 5 мм, площадь 0.2 см2) пьезоэлектрического кварцевого сенсора (срез AT, плотность кварца 2600 кг/м3) с собственной частотой 9 МГц наносили микрошприцем водный раствор ТЭА в количестве 8-16 мкл (концентрация 1 мг/см3). Затем сушили в сушильном шкафу 3 ч при температуре 60oC (этого времени достаточно для испарения растворителя).
2) Детектирование нитрометана в смеси ароматических нитроуглеводородов.
Модифицированный кварцевый сенсор помещали в ячейку детектирования. Вначале пропускали газ-носитель (воздух, расход 25-75 см3/мин) в течение 5 мин и затем анализируемую пробу (расход 25-75 см3/мин), содержащую 20-90 об. % нитрометана в течение 10 мин.
Изменение резонансной частоты сенсора (разность частот вибрации сенсора в воздухе и в анализируемой газовой пробе) вычисляли по формуле Зауербрея [G.Sauerbrey // Z. Phys. 1959.V.155.- P. 206-212].
Примеры осуществления способа
Пример 1
На обе стороны электрода сенсора микрошприцем наносили 6 мкг водного раствора ТЭА (концентрация 1 мг/см3) и сушили в сушильном шкафу 3 ч при температуре 60oC. После сушки сенсор помещали в ячейку детектирования, куда подается воздух (расход 50 см3/мин) в течение 5 мин, затем анализируемая проба (содержание нитрометана в газовой смеси ароматических нитроуглеводородов 20 об. %, расход 50 см3/мин) в течение 10 мин. Содержание нитрометана в газовой пробе прямо пропорционально разности частот вибрации сенсора в воздухе и в анализируемой газовой пробе. Способ неосуществим, так как фиксируемый сигнал (Δ F, Гц) нестабилен.
Продолжительность анализа, включая стадию нанесения пленки сорбента, составляет 25 мин.
Пример 2
Масса ТЭА 8 мкг, расход газа-носителя и анализируемой газовой пробы 25 см3/мин (содержание нитрометана 20 об. %). Анализировали, как указано в примере 1. Способ осуществим. Результаты определения нитрометана в газовой смеси ароматических нитроуглеводородов предлагаемым способом приведены в табл. 1.
Пример 3
Масса ТЭА 8 мкг, расход газа-носителя и анализируемой газовой пробы 50 см3/мин (содержание нитрометана 90 об. %). Анализировали, как указано в примере 1. Способ осуществим. Результаты определения нитрометана в газовой смеси ароматических нитроуглеводородов предлагаемым способом приведены в табл. 1.
Пример 4
Масса ТЭА 12 мкг, расход газа-носителя и анализируемой газовой пробы 50 см3/мин (содержание нитрометана 90 об. %). Анализировали, как указано в примере 1. Способ осуществим.
Результаты определения нитрометана в газовой смеси ароматических нитроуглеводородов предлагаемым способом приведены в табл. 1.
Пример 5
Масса ТЭА 12 мкг, расход газа-носителя и анализируемой газовой пробы 75 см3/мин (содержание нитрометана 90 об.%). Анализировали, как указано в примере 1. Способ неосуществим, так как наблюдается разрушение поверхности пленки сорбента.
Пример 6
Масса ТЭА 16 мкг, расход газа-носителя и анализируемой пробы 50 см3/мин (содержание нитрометана 90 об.%). Анализировали, как указано в примере 1. Способ осуществим.
Результаты определения нитрометана в газовой смеси ароматических нитроуглеводородов предлагаемым способом приведены в табл. 1.
Пример 7
Масса ТЭА 20 мкг, расход газа-носителя и анализируемой пробы 25 см3/мин (содержание нитрометана 90 об.%). Анализировали, как указано в примере 1. Способ неосуществим, так как фиксируемый сигнал (Δ F, Гц) нестабилен.
Из примеров 1-6 и табл. 1 и 2 следует, что положительный эффект по предлагаемому способу достигается при массе сорбента (ТЭА) 8-16 мкг (концентрация раствора ТЭА в воде 1 мг/см3), расходе газа-носителя и анализируемой газовой пробы 25-75 см3/мин, содержании нитрометана в газовой смеси нитроуглеводородов 20-90 об.%. Эти условия позволяют определять нитрометан в смеси с нитробензолом, о- и м-нитротолуолами. При уменьшении массы сорбента (пример 1), расхода газа-носителя и анализируемой газовой пробы (пример 2) снижается чувствительность модифицированного кварцевого сенсора по отношению к нитрометану. Увеличение массы сорбента ТЭА (пример 7), расхода газа-носителя и анализируемой пробы (пример 5) приводит к разрушению поверхности пленки сорбента и нестабильному сигналу.
По сравнению с прототипом предлагаемое техническое решение имеет следующие преимущества:
1) создаются условия для селективного определения нитрометана в газовой смеси ароматических нитроуглеводородов (табл. 3);
2) снижаются пределы обнаружения нитрометана: по прототипу 0.25•10-3 мг/м3, по предлагаемому решению 0.1•10-3 мг/м3.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НИТРОБЕНЗОЛА В ВОЗДУХЕ | 1999 |
|
RU2170416C2 |
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИЗОБУТИЛОВОГО СПИРТА В ГАЗОВОЙ СМЕСИ ЛЕГКОЛЕТУЧИХ СПИРТОВ | 1996 |
|
RU2098805C1 |
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НИТРОЭТАНА В ВОЗДУХЕ | 2002 |
|
RU2206084C1 |
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФЕНОЛА И ФОРМАЛЬДЕГИДА В ВОЗДУХЕ РАБОЧЕЙ ЗОНЫ | 2001 |
|
RU2205391C1 |
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТОЛУОЛА В ВОЗДУХЕ | 1996 |
|
RU2099695C1 |
СПОСОБ РАЗДЕЛЬНОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФЕНОЛА И ДРУГИХ АРОМАТИЧЕСКИХ УГЛЕВОДОРОДОВ | 2001 |
|
RU2196983C1 |
СПОСОБ СОЗДАНИЯ МОДИФИКАТОРА ЭЛЕКТРОДОВ ПЬЕЗОКВАРЦЕВОГО РЕЗОНАТОРА ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРОВ ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ В ВОЗДУХЕ | 2000 |
|
RU2163374C1 |
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФЕНОЛА В ВОЗДУХЕ | 1996 |
|
RU2117285C1 |
СПОСОБ РАЗДЕЛЬНОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ АЦЕТОНА И ЭТИЛАЦЕТАТА В ВОЗДУХЕ | 2002 |
|
RU2204126C1 |
СПОСОБ РАЗДЕЛЬНОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ НИТРОАНИЛИНОВ В ВОЗДУШНОЙ СМЕСИ С АНИЛИНОМ | 2001 |
|
RU2190843C1 |
Способ применим при анализе газовых выбросов производств органических красителей, эфиров, синтеза нитроспиртов. При определении нитрометана в газовой смеси нитроуглеводородов, включающем детектирование пьезоэлектрическим кварцевым сенсором, предварительно модифицированным активным сорбентом, в качестве активного сорбента (модификатора) использован триэтаноламин в количестве 8 - 16 мкг при расходе газа-носителя (воздух) 25 - 75 см3/мин при содержании нитрометана в смеси ароматических нитроуглеводородов 20 - 90 об.%. Достигается селективное определение нитрометана в присутствии ароматических углеводородов и повышение чувствительности анализа. 3 табл.
Способ определения нитрометана в газовой смеси ароматических нитроуглеводородов, включающий подготовку пробы, нанесение сорбента, детектирование, отличающийся тем, что в качестве сорбента применяют триэтаноламин, наносимый в виде водного раствора с концентрацией 1 мг/см3 в количестве 8 - 16 мкг при содержании нитрометана в смеси газов 20 - 90 об.% и при расходе анализируемой пробы 25 - 75 см3/мин, а детектирование осуществляют методом пьезокварцевого микровзвешивания.
ДЕРНОВАЯ Л.А., ЧАЛЫХ А.Е., ЭЛЬТЕКОВ Ю.А | |||
Журнал физической химии, 1993, т.67, N 10, с | |||
Предохранительное устройство для паровых котлов, работающих на нефти | 1922 |
|
SU1996A1 |
SU, 1019329 A, 23.05.83 | |||
SU, 1145287 A, 15.03.85 | |||
SU, 1536306 A1, 15.01.90 | |||
ГУСЕН-ВЕЙЛЬ | |||
Методы органической химии, т.2, Методы анализа.-М.: Химия, 1967, с | |||
Устройство для поддержания напряжения сети постоянным при переменном числе оборотов генератора переменного тока | 1924 |
|
SU758A1 |
ПЕРЕГУД Е.А., БЫХОВСКАЯ М.С., ГЕРНЕТ Е.В | |||
Быстрые методы, определения вредных веществ в воздухе.-М.: Химия, 1970, с | |||
336 - 338. |
Авторы
Даты
1999-12-20—Публикация
1998-07-10—Подача