СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДИМЕТИЛДИОКСАНА В ВОЗДУХЕ Российский патент 2002 года по МПК G01N21/78 

Изобретение относится к области аналитической химии, а именно к способу определения диметилдиоксана в воздухе, и может найти применение в лабораториях, осуществляющих контроль окружающей среды.

Известен способ определения диметилдиоксана в воздухе путем пропускания анализируемого воздуха через поглотительный прибор с поглотителем, в качестве которого используют раствор серной кислоты, последующей обработки концентрата хромотроповой кислотой и фотометрирования полученного раствора, окрашенного в результате взаимодействия хромотроповой кислоты с формальдегидом - продуктом гидролиза диметилдиоксана (Перегуд Е,А., Гернет Е.В., Химический анализ воздуха промышленных предприятий. Л.: Химия, 1970, стр.218).

Недостатком метода является недостаточная чувствительность (4 мг/м³) для анализа атмосферного воздуха, для которого нормируемое содержание диметилдиоксана не должно превышать 0,01 мг/м³.

Известен способ определения диметилдиоксана в воздухе путем пропускания анализируемого воздуха через поглотительный прибор, содержащий дистиллированную воду, обработки полученного концентрата раствором п-диметиламинобензальдегида, концентрированной серной кислотой и фотометрирования полученного раствора, окрашенного в результате взаимодействия диметилпропандиола - продукта гидролиза диметилдиоксана в кислой среде (в результате гидролиза диметилдиоксана образуется формальдегид и диметилпропандиол) с п-диметиламинобензальдегидом (Методические указания по измерению концентраций вредных веществ в воздухе рабочей зоны. Перераб. и доп. технические условия. Вып. 10: Минздрав СССР, 1988, стр.40).

Недостатком метода является недостаточная чувствительность (1,5 мг/м³).

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ определения диметилдиоксана в атмосферном воздухе концентрированнием его путем пропускания анализируемого воздуха через поглотительный прибор, содержащий силикагель, из которого диметилдиоксан извлекают этанолом, элюат обрабатывают раствором п-диметиламинобензальдегида, серной кислотой и фотометрируют (Химическая промышленность и промышленность по производству минеральных удобрений. Серия: охрана окружающей среды и очистка промышленных выбросов. Экспресс информация. Отечественный производственный опыт. Вып.1, M., 1988).

Недостатком способа является высокая погрешность и низкая воспроизводимость результатов анализа, что объясняется мешающим влиянием примесей, содержащихся в этаноле.

Задачей изобретения является разработка способа определения содержания диметилдиоксана в воздухе с достаточной избирательностью и надежностью получаемых результатов.

Поставленная задача решается тем, что в предлагаемом способе определения диметилдиоксана в воздухе путем его концентрирования с помощью силикагеля, последующего элюирования растворителем, обработки аликвоты элюата раствором п-диметиламинобензальдегида и концентрированной серной кислотой и последующим фотометрированием, в качестве растворителя для элюирования используют раствор аммиака, разбавленный дистилированной водой в объемном соотношении аммиак : вода 3:7, а обработку аликвоты элюата раствором п- диметиламинобензальдегида и концентрированной серной кислотой проводят при температуре 90-100^oС в течение 5 минут.

Отличием данного изобретения от известного технического решения является использование раствора аммиака, разбавленного водой в соотношении 3:7 в качестве элюента диметилдиоксана и обработка аликвоты элюата раствором п-диметиламинобензальдегида и концентрированной серной кислотой при температуре (90-100)^oС в течение 5 мин.

Использование этих существенных признаков позволяет повысить точность и воспроизводимость результатов анализа, благодаря тому, что достигается полное извлечение поглощенного диметилдиоксана из твердого поглотителя, исключается загрязнение элюата мешающими примесями, устраняется зависимость результатов анализа от температуры окружающей среды на месте выполнения анализа.

Доступность и экспрессность способа, а также достаточная точность результатов, получаемых по этому способу, обеспечивают возможность осуществления санитарного контроля атмосферного воздуха на содержание диметилдиоксана, что указывает на соответствие критерию "промышленная применимость".

Изобретение осуществляется следующим образом.

В два видоизмененных поглотителя Зайцева помещают по 3 см³ силикагеля, измельченного и просеянного с отбором фракций (0,5-1,6) мм. В выходной штуцер каждого поглотительного прибора помещают небольшой тампон из стекловолокна (для предотвращения перебрасывания силикагеля). Поглотители соединяют последовательно с помощью резиновой трубки. Соединения выполняют встык. На выходе второго поглотителя устанавливают ловушку-поглотитель любого исполнения, соединенный с аспиратором. Устанавливают скорость воздуха 7 дм³/мин и пропускают анализируемый воздух через поглотители в течение 30 мин. Отмечают температуру и барометрическое давление при отборе пробы.

В каждый поглотитель (силикагель, переброшенный в ловушку, переносят во второй поглотитель) вносят пипеткой по 7 см³ раствора аммиака 3:7, закрывают трубки резиновыми пробками и интенсивно встряхивают в течение 10 мин. Затем растворы фильтруют (отдельно из каждого поглотителя) через бумажные фильтры "белая лента" в мерные цилиндры вместимостью 10 см³ или пробирки.

Каждый фильтрат анализируют отдельно. В мерную колбу вместимостью 25 см³ вносят пипеткой 3,0 см³ фильтрата, приливают 0,5 см³ раствора диметиламинобензальдегида, колбу помещают в стакан с охлаждающей смесью изо льда и воды и выдерживают 10 мин. Колбу в охлаждающей смеси помещают под бюреткой, заполненной концентрированной серной кислотой, и приливают в колбу 6 см³ кислоты со скоростью по одной капле в 1-2 с при перемешивании. Затем раствор выдерживают 5 мин в водяной бане при температуре (95±5)^oС, охлаждают и замеряют оптическую плотность в кюветах с толщиной слоя 30 мм при длине волны (500±10) нм по отношению к дистиллированной воде.

В аналогичных условиях проводят контрольный опыт на реактивы: к 3 см³ силикагеля приливают 7 см³ раствора аммиака, перемешивают 10 мин и продолжают как в рабочем опыте. По разности оптических плотностей рабочего и контрольного опытов по градуировочному графику находят соответствующее значение содержания ДМД в фотометрируемом растворе.

Градуировочный график строят с 0,5; 1,0; 1,5; 2,0; 2,5 см³ раствора диметилдиоксана с концентрацией 0,005 мг/см³ в условиях проведения анализа.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1
С целью установления полноты определения диметилдиоксана выдувают известное его количество, помещенное в стеклянную ампулу с сифоном и полусифоном, воздухом, подаваемым со скоростью 7 дм³/мин в последовательно соединенные два поглотительных прибора Зайцева, содержащие по 3 см³ силикагеля с размером зерен 0,5-1,6 мм. Введено 0,01 мг диметилдиоксана. Продолжительность продувания 30 мин. По окончании выдувания поглотители отсоединяют от пробоотборной системы, вливают в каждый поглотитель по 7 см³ аммиака, разбавленного водой в соотношении 3:7, взбалтывают 10 мин, элюаты фильтруют в мерные цилиндры вместимостью 10 см³ через бумажные фильтры "белая лента". Фильтраты из каждого поглотителя анализируют отдельно.

В мерную колбу вместимостью 25 см³ вносят пипеткой 3,0 см³ фильтрата, приливают 0,5 см³ раствора диметиламинобензальдегида, колбу помещают в стакан с охлаждающей смесью изо льда и воды и выдерживают 10 мин. Колбу в охлаждающей смеси помещают под бюреткой, заполненной концентрированной серной кислотой, и приливают в колбу 6 см³ кислоты со скоростью по одной капле в 1-2 с при перемешивании. Затем раствор выдерживают 5 мин в водяной бане при температуре (95±5)^oС, охлаждают и замеряют оптическую плотность в кюветах с толщиной слоя 30 мм при длине волны (500±10) нм по отношению к дистиллированной воде.

В аналогичных условиях проводят контрольный опыт на реактивы: к 3 см³ силикагеля приливают 10 см³ раствора аммиака, перемешивают 10 мин и продолжают как в рабочем опыте. Оптическую плотность контрольного опыта вычитают из плотности рабочего опыта. Результаты измерений: в первом поглотителе найдено 0,0087 мг, во втором поглотителе - 0,002. Всего найдено 0,0107 мг.

Пример 2
С целью установления оптимальной концентрации аммиака, применяемого для извлечения адсорбированного диметилдиоксана, проводят три опыта с использованием смесей аммиак : вода (3:10); (3:7); (3:5) в соответствии с примером 1. Результаты представлены в табл.1.

Пример 3
С целью определения воспроизводимости способа проводят 5 анализов как описано в примере 1. Результаты измерений представлены в таблице.

Пример 1 показывает, что отклонение результата анализа от заданной величины находится в допустимых пределах.

Пример 2 показывает, что при объемном соотношении аммиак : вода=(3:10) наблюдается занижение результата анализа. При объемном соотношении (3:5) наблюдается разрушение применяемого твердого поглотителя (разрушение силикагеля приводит к трудоемкости получения прозрачного фильтрата для последующего фотометрического определения). Результат, полученный при соотношении аммиак : вода, отличается от заданного значения в допустимых пределах.

Пример 3 показывает достаточную воспроизводимость результатов измерений.

Изобретение относится к методам аналитической химии и может быть использовано в лабораториях, осуществляющих контроль окружающей среды. Способ определения диметилдиоксана в воздухе заключается в его концентрировании с помощью силикагеля, последующем элюировании и анализе элюата фотоколориметрическим методом по реакции с п-диметиламинобензальдегидом в среде серной кислоты. Техническим результатом является повышение точности и воспроизводимости результатов анализа. 1 табл.

Способ определения диметилдиоксана в воздухе путем его концентрирования с помощью силикагеля, последующего элюирования растворителем, обработки аликвоты элюата раствором п-диметиламинобензальдегида и концентрированной серной кислотой и последующего фотометрирования, отличающийся тем, что в качестве растворителя для элюирования используют раствор аммиака, разбавленный дистиллированной водой в объемном соотношении аммиак:вода 3:7, обработку аликвоты элюата раствором п-диметиламинобензальдегида и концентрированной серной кислотой проводят при 90-100 ^oС в течение 5 мин.