Изобретение относится к аналитической химии, в частности к вопросам проведения оперативного и статистического контроля погрешности результатов измерений, и может быть использовано контрольно-аналитическими и метрологическими службами предприятий химической и других отраслей промышленности.
Для контроля погрешности измерений содержания нефтепродуктов в водных средах гравиметрическим, флуориметрическим, ИК-спектрометрическим методами [1, 2, 3, 4] применяют стандартные образцы, с аттестованным содержанием нефтепродуктов, что позволяет учесть погрешность на стадии пробоподготовки.
Нефтепродукты практически не смешиваются с водой, образуя границу раздела вода - нефтепродукт. Основные требования, предъявляемые к стандартным образцам, - возможность получения из них контрольных проб в виде гомогенной субстанции, не содержащей границы раздела. Для получения равномерного распределения нефтепродуктов в воде используют водорастворимую матрицу.
Известны стандартные образцы для контроля измерений содержания нефтепродуктов в воде [5, 6]. Композиция стандартных образцов содержит водорастворимую матрицу, сформованную в виде таблеток и представляющую собой неорганическую соль (хлористый натрий), на которую нанесены нефтепродукты. В качестве вещества, являющегося носителем свойств нефтепродуктов, использовано машинное масло.
Недостатком известных стандартных образцов является использование в качестве водорастворимой матрицы неорганической соли. Растворение нефтепродуктов в воде с помощью неорганической соли не обеспечивает получения гомогенной системы. При больших концентрациях нефтепродуктов (около 5 мг/дм3) возможна их сорбция на стенках посуды, что приводит к искажению результатов измерений содержания нефтепродуктов при их определении из неполного объема приготовленных проб воды. Из органической химии известно, что неорганические соли не улучшают растворения масла в воде, более того, их используют для уменьшения растворимости органических веществ в воде, осуществляя так называемое «высаливание» при экстракции. К недостаткам можно также отнести сложность способа приготовления стандартных образцов, требующего применения специального оборудования для формования водорастворимой матрицы в виде таблеток. Кроме того, на стадии удаления растворителя с поверхности таблетки испарением происходит загрязнение окружающей среды при выпаривании гексана на воздухе.
Основной задачей, на решение которой направлено изобретение, является создание композиции стандартных образцов для контроля измерений содержания нефтепродуктов в воде, способных образовывать гомогенную прозрачную субстанцию в водной среде.
Поставленная задача решена тем, что в качестве водорастворимой матрицы используют полярный гидрофильный органический растворитель. В качестве нефтепродуктов используют любые нефтепродукты, которые могут находиться в водной среде, как правило, тяжелые нефтепродукты, раствор которых в водорастворимой матрице при взаимодействии с водой образует прозрачную гомогенную субстанцию.
Использование этих компонентов обусловлено тем, что они соответствуют функционально предъявляемым к ним требованиям. Разработана композиция стандартных образцов, содержащая в качестве водорастворимой матрицы апротонный полярный гидрофильный органический растворитель, в частности, диметилформамид или диметилсульфоксид, а в качестве нефтепродуктов - индустриальное, или турбинное, или трансформаторное масло.
Использование в качестве водорастворимой матрицы апротонного полярного гидрофильного органического растворителя, именно диметилформамида или диметилсульфоксида, обусловлено, с одной стороны, их хорошей растворимостью в воде, а с другой стороны, растворимостью в этих растворителях нефтепродуктов. Поэтому при введении раствора нефтепродуктов в диметилформамиде или диметилсульфоксиде в воду происходит быстрое распределение молекул раствора между молекулами воды с образованием гомогенной среды, не содержащей границы раздела вода - нефтепродукты. При этом апротонный полярный органический растворитель должен содержать не менее 99,8% основного компонента и не должен содержать примесей нефтепродуктов (предел обнаружения 0,0001 мг/см3).
Использование в качестве нефтепродуктов индустриального, или турбинного, или трансформаторного масла обусловлено их составом, приближенным к составу тяжелых нефтепродуктов, содержание которых определяют в воде, а также допустимыми концентрациями различных примесей в масле, не влияющих на результат анализа и имеющих следующие значения: воды и механических примесей не более 0,005%; неорганических веществ, определяемых зольностью, - не более 0,005%. При определении содержания нефтепродуктов методом флуоресценции интенсивность флуоресценции нефтепродуктов должна составлять 80-120% от соответствующей интенсивности стандартного образца, применяемого для градуировки флуориметров.
Приготовление стандартных образцов не требует специального оборудования, быстро, нетрудоемко. Стандартные образцы для контроля измерений содержания нефтепродуктов в воде используют непосредственно для приготовления контрольных проб воды.
Предлагаемая композиция стандартных образцов может быть использована для контроля погрешности измерений содержания нефтепродуктов в водных средах гравиметрическим, флуориметрическим, ИК-спектрометрическим методами без использования дополнительных индикаторов. При этом проводят предварительную подготовку исследуемых проб.
Предварительная подготовка исследуемых проб одинакова для всех методов анализа: нефтепродукты экстрагируют растворителем, экстракт пропускают через хроматографическую колонку с активированным оксидом алюминия для отделения полярных соединений, не относящихся к группе нефтепродуктов, полученный элюат анализируют одним из выше приведенных методов.
Концентрацию нефтепродуктов в контрольной пробе воды с массовой концентрацией нефтепродуктов более 0,1 мг/дм3 рассчитывают по формуле:
где С - массовая концентрация нефтепродуктов в контрольной пробе воды, мг/дм3,
m - навеска нефтепродуктов, мг,
А - содержание «основного вещества» в нефтепродукте, % (предварительно определяют содержание органических веществ)
Vn - аликвота раствора, отобранного с помощью мерной пипетки,
Vk - объем органического растворителя,
Vв - объем воды, взятой для приготовления контрольной пробы.
Для приготовления контрольных проб воды с содержанием нефтепродуктов менее 0,1 мг/дм3 применяют разбавление исходных приготовленных растворов нефтепродуктов в органическом растворителе. При этом для устранения мешающего влияния водорастворимой матрицы на результаты измерения содержания нефтепродуктов проводят холостой опыт.
Концентрацию нефтепродуктов в приготовленной контрольной пробе воды рассчитывают по формуле:
где Сисх - концентрация исходного раствора нефтепродуктов в органическом растворителе, взятого для разбавления, мг/см3,
Vал - объем исходного раствора нефтепродуктов в органическом растворителе, взятого для разбавления, см3.
При соблюдении требований, предъявляемых к исходным материалам и условиям приготовления, получают контрольные пробы воды с метрологическими характеристиками, приведенными в табл.1.
Приготовление предлагаемой композиции стандартных образцов и возможность использования ее для контроля погрешности измерений содержания нефтепродуктов в воде иллюстрируется следующим и примерами.
Пример 1. Навеску индустриального масла массой 250,0 мг взвешивают на аналитических весах 1 кл., количественно переносят в мерную колбу вместимостью 100 см3 и растворяют в диметилсульфоксиде (ДМСО), доведя объем раствора до метки. После перемешивания получают раствор с концентрацией нефтепродуктов 5,0 мг/см3. В мерной колбе вместимостью 1 дм3 растворяют в дистиллированной воде 1 см3 приготовленного раствора, отмеренного с помощью мерной пипетки, и получают контрольную пробу воды с содержанием нефтепродуктов 2,5 мг/дм3. Контрольную пробу воды объемом 1 дм3 переносят в делительную воронку и экстрагируют хлороформом 2 раза по 10 см3. Экстракты объединяют и удаляют растворитель при комнатной температуре до постоянного веса. Выделенные нефтепродукты взвешивают. Полученные результаты представлены в табл.2.
Пример 2. Навеску трансформаторного масла массой 100,0 мг взвешивают на аналитических весах 1 кл., количественно переносят в мерную колбу вместимостью 100 см3 и растворяют в диметилформамиде (ДМФА) при энергичном перемешивании. Получают раствор с концентрацией нефтепродуктов 1,0 мг/см3. В мерной колбе вместимостью 1 дм3 растворяют в дистиллированной воде 1 см3 приготовленного раствора и получают контрольную пробу воды с содержанием нефтепродуктов 1,0 мг/дм3. Контрольную пробу воды объемом 1 дм3 переносят в делительную воронку и экстрагируют четыреххлористым углеродом 3 раза по 10 см3. Полученные экстракты объединяют, сушат сульфатом натрия и элюируют через хроматографическую колонку с активированным оксидом алюминия. Элюат собирают в мерный цилиндр и определяют объем. Концентрацию нефтепродуктов измеряют на концентратомере ИКН-025. Результаты представлены в табл.2.
Пример 3. Навеску турбинного масла массой 100,0 мг взвешивают на аналитических весах 1 кл. и количественно переносят в мерную колбу вместимостью 100 см3, растворяют в диметилформамиде (ДМФА) при энергичном перемешивании. Получают раствор с концентрацией нефтепродуктов 1,0 мг/см3. В мерной колбе вместимостью 1 дм3, растворяют в дистиллированной воде 1 см3 приготовленного раствора и получают контрольную пробу воды с содержанием нефтепродуктов 1,0 мг/дм3. Контрольную пробу воды объемом 100 см3 переносят в делительную воронку и экстрагируют гексаном 3 раза по 10 см3. Полученные экстракты объединяют, определяют объем и измеряют концентрацию нефтепродуктов на флюориметре «Флюорат-02-3М». Результаты представлены в табл.2.
Результат анализа считается удовлетворительным, если выполняется условие:
где - результат анализа контрольной пробы воды, мг/дм3,
С - массовая концентрация нефтепродуктов в контрольной пробе воды, мг/дм3,
К - норматив оперативного контроля.
Норматив лабораторного оперативного контроля при доверительной вероятности Р=0,90 рассчитывают по формуле (1), а при Р=0,95 рассчитывают по формуле (2):
где Δк - погрешность результата анализа (в соответствии с МВИ) контрольной пробы воды, мг/дм3.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. Методика выполнения измерений массовой концентрации нефтепродуктов в пробах природных и очищенных сточных вод методом колоночной хроматографии с гравиметрическим окончанием. ПНД Ф 14.1:2.116-97. Госкомитет по охране окружающей среды. Методика допущена для целей государственного экологического контроля. М., 1997.
2. Методика выполнения измерений массовой концентрации нефтепродуктов в природных и очищенных сточных водах методом колоночной хроматографии со спектрофотометрическим окончанием. ПНД Ф 14.1:2.62-96. Госкомитет по охране окружающей среды. Методика допущена для целей государственного экологического контроля. М., 1996.
3. Методика выполнения измерений массовой концентрации нефтепродуктов в пробах природной, питьевой и сточной воды флуориметрическим методом на анализаторе жидкости «Флюорат-02». ПНД Ф 14.1:2:4.129-98. (Взамен ПНД Ф 14.1:2:4.35-95.) Госкомитет по охране окружающей среды. Методика допущена для целей государственного экологического контроля. М., 1998.
4. Методика выполнения измерений массовой концентрации нефтепродуктов в природных и сточных водах методом ИКС. ПНД Ф 14.1:2.5-95. Госкомитет по охране окружающей среды. Методика допущена для целей государственного экологического контроля.
М., 1995.
5. Государственный реестр средств измерений, «Государственные стандартные образцы состава и свойств материалов», №7117-94.
6. Патент RU №2093812, кл. G 01 N 1/28.
Изобретение относится к аналитической химии и может быть использовано в качестве средства метрологического обеспечения методик выполнения измерений при определении содержания нефтепродуктов в водных средах. Стандартный образец для контроля измерений содержания нефтепродуктов в водных средах представляет собой раствор нефтепродуктов в апротонном полярном гидрофильном органическом растворителе, который при взаимодействии с водой образует гомогенную субстанцию. В качестве нефтепродуктов используют индустриальное масло. Композиция стандартных образцов для контроля измерений содержания нефтепродуктов в водных средах содержит водорастворимую матрицу и нефтепродукт, причем в качестве водорастворимой матрицы композиция содержит полярный гидрофильный апротонный органический растворитель, а в качестве нефтепродукта - нефтепродукт с содержанием воды и механических примесей не более 0,005% и зольностью не более 0,005%, раствор которого в водорастворимой матрице при взаимодействии с водой образует прозрачную гомогенную субстанцию. Технический результат: использование стандартного образца позволит повысить достоверность оперативного и статистического контроля результатов измерений содержания нефтепродуктов в воде. Приготовление стандартных образцов не требует специального оборудования, быстро и нетрудоемко. 2 з.п. ф-лы, 2 табл.
СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ СТАНДАРТНОЙ СМЕСИ МИКРОКОЛИЧЕСТВА МАЛОРАСТВОРИМОГО ОРГАНИЧЕСКОГО ВЕЩЕСТВА В ВОДЕ | 1995 |
|
RU2093812C1 |
СПОСОБ КОЛИЧЕСТВЕННОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ НЕФТЕПРОДУКТОВ В ВОДЕ | 0 |
|
SU317961A1 |
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ НЕФТЕПРОДУКТОВ В ВОДЕ | 1999 |
|
RU2164024C2 |
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЙ ДАТЧИК С ПИТАНИЕМ ОТ ТОКОВОЙ ПЕТЛИ | 1994 |
|
RU2126995C1 |
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТЕПЕНИ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ТВЕРДЫХ И ЖИДКИХ СРЕД НЕФТЕПРОДУКТАМИ | 1996 |
|
RU2115922C1 |
КОМПОЗИЦИЯ СТАНДАРТНЫХ ОБРАЗЦОВ ДЛЯ НАСТРОЙКИ И ПОВЕРКИ ПРИБОРОВ ЭКСПРЕСС-КОНТРОЛЯ ТЕМПЕРАТУР НАЧАЛА И КОНЦА ПЕРЕГОНКИ СВЕТЛЫХ НЕФТЕПРОДУКТОВ | 1991 |
|
RU2030742C1 |
Авторы
Даты
2006-09-10—Публикация
2005-03-28—Подача