Индикаторная трубка для определения 1,1-диметилгидразина в воздухе Российский патент 2019 года по МПК G01N31/22 G01N21/78 

Описание патента на изобретение RU2677329C1

Изобретение относится к аналитической химии, конкретно к химическим индикаторам на твердофазных кремнеземных носителях и может быть использовано для экспрессного определения предельно допустимых и опасных концентраций 1,1-диметилгидразина (ДМГ) в воздухе с помощью индикаторной трубки (ИТ). Конкретное изменение цвета наполнителя в ИТ в процессе реакции дает возможность осуществлять визуальный анализ линейно-колористическим методом: по длине окрашенной зоны наполнителя.

При просмотре научно-технической и патентной информации были выявлены аналоги.

Известна индикаторная трубка на определения гидразина и 1,1-диметилгидразина [Drager-Tubes & CMS Handbook 16th edition: Soil, water, and air investigations as well as technical gas analysis, , 2011 P. 174]. В качестве индикатора использован бромтимоловый синий (рН-индикатор), изменяющий цвет в присутствии гидразина от желтого до синего. ИТ применима и для индикации ДМГ. Диапазон определяемых содержаний 0.33-13.32 мг/м3.

Недостатки этой ИТ: чувствительность определения ниже предельно-допустимой концентрации (ПДК), мешающее влияние аммиака и органических аминов, которые также дают синее окрашивание.

Известна ИТ для определения ДМГ (гидразинового горючего, несимметричного диметил гидразина) в воздухе. Наполнитель ИТ выполнен из смеси адсорбента цеолита марки NaA и силикагеля с адсорбированным нитратом серебра. [Литвиненко А.Н, Авзалов А.Ф., Литвиненко А.А., Литвиненко Н.А. Наполнитель индикаторной трубки для определения гидразинового горючего. // Пат. RU 2084872, 1994. (Опубликовано 20.07.1997)] Основной недостаток этой ИТ заключается в том, что ее невозможно применять во внелабораторных полевых условиях, так как изменение цвета наполнителя происходит только после нагрева трубки до 50-60°С для осуществления собственно тест-реакции. Кроме этого наполнитель ИТ дает ложную цветовую окраску при взаимодействии с щелочными средами и нет данных по диапазону определяемых концентраций ДМГ.

Наиболее близким по технической сущности и взятым за прототип является индикаторная трубка ИТМ-8М. В качестве индикатора в ИТ использован 4-пиридинальдегид, который дает при взаимодействии с ДМГ цветовой переход от светло-серого до оранжевого-желтого цвета. [Колесников С.В., Степанов Н.Д., Болдакова И.П., Стуколова Е.В. // Пат. RU 2305835 // Бюл. 2007. №25.]. Эта ИТМ-8М предложена для определения гидразина; определяемые содержания прерывистые: три оранжевые полоски соответствуют концентрациям 0.1, 0.4, 4 мг/м3 [Трубки индикаторные. ЗАО «НПФ»СЕРВЭК» Санкт-Петербург. www.servek.spb.rul.

Недостатками данного тест-средства является ограниченный цветной переход при тест-реакции, отсутствие градуировочного графика.

Таким образом, каждая из известных ИТ имеет свои преимущества и свою область применения, но не может обеспечить одновременного сочетания требуемых аналитических метрологических характеристик, таких как глубокий цветовой переход тест-реакции, высокая чувствительность и избирательность, определение ДМГ в широком диапазоне концентраций, доступность и устойчивость при хранении индикатора.

В основу изобретения положена задача создания индикаторной трубки, состав и форма которой обеспечивает осуществление экспрессного метода селективного количественного определения ДМГ с чувствительностью на уровне ПДК. Предложение направлено на создание ИТ для контроля безопасности окружающей воздушной среды и воздуха рабочей зоны при работе с ДМГ.

Технический результат изобретения - повышение чувствительности и избирательности и широты диапазона определения ДМГ с помощью ИТ при одновременном упрощении конструкции и способа изготовления ИТ, повышении устойчивости ИТ при хранении.

Указанный технический результат достигается тем, что предложена индикаторная трубка для определения 1,1-диметилгидразина в воздухе, состоящая из прозрачной трубки, заполненной порошкообразным наполнителем с сорбированным на нем индикатором, в качестве наполнителя ИТ содержит диоксид кремния с размером частиц 600÷500 мкм, в качестве индикатора - тетрагидро-12-молибдосиликат калия (ТГМС).

При меньшем размере частиц затруднено пропускание анализируемого воздуха через ИТ, при большем размере частиц нечеткая граница раздела по- разному окрашенных зон.

Предлагаемое новое средство индикации условно обозначено ИТ-ТГМС.

Изобретение проиллюстрировано фигурами 1-3:

Фиг. 1. Схема устройства для определения длины окрашенной зоны ИТ-ТГМС от концентрации ДМГ в воздухе: 1 - пакет Тэдлера, 2 - штуцер с мембраной для ввода микродозы аналита, 3 - соединительный клапан, 4 - ИТ, 5 - штуцер с насосом.

Фиг. 2. Градуировочный график по зависимости длины окрашенной зоны ИТ-ТГМС от концентрации ДМГ в воздухе.

Фиг. 3. Сравнение метрологических характеристик ИТ-ТГМС со штатной трубкой ИТМ-8М (ЗАО «НПФ» СЕРВЭК).

Способ получения индикаторной трубки для определения ДМГ (ИТ-ТГМС) состоял в том, что диоксид кремния пропитывали водным раствором тетрагидро-12-молибдосиликата калия (ТГМС), {калий тетрагидро-12-молибдосиликат октагидрат, K4H4[Si(Mo2O7)6]⋅8H2O (ТУ 6-09-01-6568-78)}, сушили, индикаторный порошок помещали в стеклянную трубку с перетяжкой и закрепляли его в трубке с помощью тонкого кварцевого волокна.

Испытание ИТ и определение зависимости ее окрашенной зоны от концентрации ДМГ в воздухе проводили с помощью устройства (фиг. 1), включающего прозрачный полипропиленовый пакет Тэдлера объемом 10 дм3 (Restek Corporation, USA) с мембраной для ввода пробы, со штуцером для присоединения приточного насоса или отсасывающего насоса через ИТ. Преимущество пакета Тэдлера перед ранее применяемым стеклянным баллоном заключается в том, что концентрация ДМГ в воздухе по мере его откачки из пакета остается постоянной, так как давление в пакете остается постоянным, а объем пакета уменьшается и затем пакет складывается после полной откачки воздушной массы через ИТ. Для получения метрологической характеристики ИТ через мембрану пакета Тэдлера вводили определенную микродозу этанольного раствора ДМГ, с помощью микрошприца (Hamilton, Switzerland) объемом 10 мкл. Принудительное введение атмосферного воздуха в пакет и перемешивание с ним введенной пробы для создание равномерной концентрации вещества по всему объему пакета происходило с помощью мембранного воздушного насоса (АВ Aqua Medic GMBH, Germany). Отбор воздушной смеси объемом 10 дм3 через ИТ-ТГМС проводился с помощью прокачивающего насоса со скоростью 10 дм3/25÷30 мин. Измерение длины окрашенной зоны проводили с помощью масштабной линейки.

Достижение технического результата предполагаемого изобретения поясняются следующими примерами изготовления и применением ИТ-ТГМС.

Пример 1. Изготовление и применение индикаторной трубки с содержанием 0.5% ТГМС (ИТ-ТГМС).

Смешали 10 мл 0.25%-го водного раствора ТГМС с 5 г диоксида кремния марки Диасорба-500-SO2 (с размером частиц 350-500 мкм, ЗАО «БиоХимМак СТ», Москва), высушили. Полученный индикаторный порошок с содержанием 0.5% ТГМС по отношению к диоксиду кремния поместили в стеклянную трубку с внутренним диаметром 2.4-2.5 мм, имеющую перетяжку на конце (ООО «ИМИД» г. Краснодар) на высоту 20 мм. Фиксирование порошка в трубке достигали с помощью тонкого кварцевого волокна «Quartz wool» (LTD Elementar, Germany). Через полученную ИТ пропустили полностью из пакета Тэдлера 10 дм3 воздуха с заданной концентрацией ДМГ. В ИТ появилась окрашенная в синий цвет индикаторная зона. На фиг. 2 представлен градуировочный график, построенный для ИТ-ТГМС при концентрации ДМГ от 0.05 до 5 мг/м3. Возможно построение градуировочного графика для большего диапазона концентраций, например, от 5 мг/м3 и выше при пропускании через ИТ-ТГМС соответственно меньших по объему проб воздуха.

Пример 2. Индикаторная трубка с содержанием 1% ТГМС (ИТ-ТГМС-2).

Получение ИТ с содержанием 1% ТГМС порошке проводили, как в примере 1 с тем отличием, что использовали 10 мл 0.5%-го раствора ТГМС и 5 г порошка Диасорб-100-SO2 (с размером частиц 160-350 мкм). При пропускании через ИТ 10 дм3 воздуха с концентрацией 0.1 мг/м3 ДМГ. В ИТ появилась окрашенная в темно-синий цвет индикаторная зона длиной <1 мм.

Пример 3. Индикаторная трубка с содержанием ТГМС 0.1% (ИТ-ТГМС-3).

Получение ИТ с содержанием 0.1% ТГМС в наполнителе проводили, как в примере 1, с тем отличием, что в качестве наполнителя применяли Диасорб-100-SO2 (с размером частиц 63÷200 мкм), использовали 0.1%-ый раствор ТГМС и ИТ с внутренним диаметром 1.4 мм. При пропускании через ИТ 10 дм3 воздуха с концентрацией 0.1 мг/м3 ДМГ в ИТ появилась окрашенная в светло-синий цвет индикаторная зона длиной 1.5 мм.

Были сопоставлены метрологические характеристики ИТ-ТГМС, полученной в примере 1, и аттестованной индикаторной трубки ИТМ-8М (ЗАО «НПФ» СЕРВЭК») с участием и по методике представителя НПО «ИНКРАМ», г. Москва. При пропускании через обе ИТ 2.8 л воздуха с концентрацией ДМГ 4 мг/м3 оранжевая зона ИТМ-8М оказалась короче синей зоны ИТ-ТГМС (фиг. 3). Это свидетельствует о том, что ИТ-ТГМС дает возможность проводить определение 1,1-диметилгидразина с более высокой чувствительностью.

Таким образом предложенная новая индикаторная трубка позволяет определять концентрацию ДМГ в воздушной среде на уровне ПДК, с большей точностью по градуировочному графику, не требует дальнейшего нагрева для проведения хромогенной реакции, имеет более глубокий цветовой сдвиг тест-реакции, исключает ложноотрицательный результат при контакте с органическими аминами, аммиаком и щелочными средами.

Похожие патенты RU2677329C1

название год авторы номер документа
Поверхностно-колористический метод определения аналита в воздухе с помощью индикаторной трубки 2020
  • Островская Вера Михайловна
  • Прокопенко Олег Анатольевич
  • Середа Владимир Васильевич
RU2731691C1
Миниаспиратор для определения различных аналитов в воздухе 2019
  • Островская Вера Михайловна
  • Тимошенко Сергей Константинович
  • Щепилов Дмитрий Олегович
  • Прокопенко Олег Анатольевич
  • Середа Владимир Васильевич
RU2723026C1
Индикаторный элемент для обнаружения утечки гидразиновых ракетных горючих 2016
  • Островская Вера Михайловна
  • Щепилов Дмитрий Олегович
  • Прокопенко Олег Анатольевич
  • Середа Владимир Васильевич
  • Шпигун Лилия Константиновна
RU2622026C1
РЕАГЕНТНЫЙ ИНДИКАТОРНЫЙ УСЕЧЕННЫЙ КОНУС 2014
  • Островская Вера Михайловна
RU2552294C1
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МОНОМЕТИЛАНИЛИНА В АВТОМОБИЛЬНОМ БЕНЗИНЕ ИНДИКАТОРНЫМ ТЕСТОВЫМ СРЕДСТВОМ 2012
  • Островская Вера Михайловна
  • Сергеев Сергей Михайлович
  • Шарапа Ольга Васильевна
RU2489715C1
РЕАГЕНТНАЯ ИНДИКАТОРНАЯ ТРУБКА НА ОСНОВЕ ХРОМОГЕННЫХ ДИСПЕРСНЫХ КРЕМНЕЗЕМОВ 2013
  • Островская Вера Михайловна
  • Прокопенко Олег Анатольевич
  • Уткин Артём Сергеевич
RU2521368C1
РЕАКТИВНАЯ ИНДИКАТОРНАЯ БУМАГА ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГИДРАЗИНОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ И СПОСОБ ЕЕ ПОЛУЧЕНИЯ 1994
  • Виноградов Владимир Юрьевич
  • Островская Вера Михайловна
  • Королев Юрий Сергеевич
RU2088916C1
ИНДИКАТОРНОЕ СРЕДСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЦИМАНТРЕНА В БЕНЗИНЕ 2011
  • Островская Вера Михайловна
  • Марталов Алексей Сергеевич
  • Прокопенко Олег Анатольевич
RU2446395C1
Способ определения содержания монометиланилина в углеводородных топливах 2016
  • Кузнецова Ольга Юрьевна
  • Балак Галина Михайловна
  • Приваленко Алексей Николаевич
  • Орешенков Александр Владимирович
RU2617053C1
Реагентная индикаторная бумага для определения хлорида в водных объектах 2021
  • Островская Вера Михайловна
  • Прокопенко Олег Анатольевич
RU2758898C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 677 329 C1

Реферат патента 2019 года Индикаторная трубка для определения 1,1-диметилгидразина в воздухе

Изобретение относится к аналитической химии, а именно к химическим индикаторам на твердофазных кремнеземных носителях, и может быть использовано для экспрессного определения предельно допустимых и опасных концентраций 1,1-диметилгидразина в воздухе. Индикаторная трубка состоит из прозрачной трубки, заполненной порошкообразным наполнителем с сорбированным на нем индикатором, в качестве наполнителя содержит диоксид кремния с размером частиц 60÷500 мкм, в качестве индикатора - тетрагидро-12-молибдосиликат калия. Достигается возможность определять концентрацию ДМГ в воздушной среде на уровне ПДК с большей точностью по градуировочному графику, не требуется дальнейший нагрев для проведения хромогенной реакции, имеет место более глубокий цветовой сдвиг тест-реакции, исключен ложноотрицательный результат при контакте с органическими аминами, аммиаком и щелочными средами. 3 пр., 3 ил.

Формула изобретения RU 2 677 329 C1

Индикаторная трубка для определения 1,1-диметилгидразина в воздухе, состоящая из прозрачной трубки, заполненной порошкообразным наполнителем с сорбированным на нем индикатором, отличающаяся тем, что в качестве наполнителя содержит диоксид кремния с размером частиц 60÷500 мкм, в качестве индикатора - тетрагидро-12-молибдосиликат калия.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2019 года RU2677329C1

НАПОЛНИТЕЛЬ ИНДИКАТОРНОЙ ТРУБКИ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГИДРАЗИНОВОГО ГОРЮЧЕГО 1994
  • Литвиненко А.Н.
  • Авзалов А.Ф.
  • Литвиненко А.А.
  • Литвиненко Н.А.
RU2084872C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДИОКСИДА КРЕМНИЯ И ИНДИКАТОРНАЯ ТРУБКА 2006
  • Моросанова Елена Игоревна
RU2330809C2
НАПОЛНИТЕЛЬ ИНДИКАТОРНОЙ ТРУБКИ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГИДРАЗИНОВОГО ГОРЮЧЕГО 1994
  • Литвиненко А.Н.
  • Авзалов А.Ф.
  • Литвиненко А.А.
  • Литвиненко Н.А.
RU2084872C1
СЕНСОР ПАРОВ НЕСИММЕТРИЧНОГО ДИМЕТИЛГИДРАЗИНА 1997
  • Могилевский А.Н.
  • Гречников А.А.
  • Строганова Н.С.
  • Галкина И.П.
  • Мясоедов Б.Ф.
  • Перченко В.Н.
  • Алиева Е.Д.
  • Ледина Л.Е.
  • Трухманова Н.И.
  • Лебедева Т.Л.
  • Платэ Н.А.
RU2114423C1
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ СЕНСОР НА ПАРЫ ГИДРАЗИНА 2012
  • Баймуратов Анвар Саматович
  • Баранов Александр Васильевич
  • Баранов Михаил Александрович
  • Богданов Кирилл Вадимович
  • Вениаминов Андрей Викторович
  • Виноградова Галина Николаевна
  • Громова Юлия Александровна
  • Захаров Виктор Валерьевич
  • Леонов Михаил Юрьевич
  • Литвин Александр Петрович
  • Мартыненко Ирина Владимировна
  • Маслов Владимир Григорьевич
  • Мухина Мария Викторовна
  • Орлова Анна Олеговна
  • Парфёнов Пётр Сергеевич
  • Полищук Владимир Анатольевич
  • Турков Вадим Константинович
  • Ушакова Елена Владимировна
  • Фёдоров Анатолий Валентинович
  • Черевков Сергей Александрович
RU2522735C9
ДЕТЕКТОР ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТОКСИЧНЫХ ПРИМЕСЕЙ В ГАЗЕ 2003
  • Смирнов В.А.
  • Лурье И.Б.
  • Рогов М.А.
  • Котюхов Ф.А.
  • Глаголев В.Н.
  • Мещеряков И.В.
RU2231781C1
US 4200608 A, 29.04.1980
US 4780282 A, 25.10.1988.

RU 2 677 329 C1

Авторы

Островская Вера Михайловна

Щепилов Дмитрий Олегович

Прокопенко Олег Анатольевич

Булатицкий Константин Константинович

Сергеев Сергей Михайлович

Даты

2019-01-16Публикация

2018-02-27Подача