СПОСОБ ИССЛЕДОВАНИЯ АКТИВНОЙ РЕАКЦИИ СРЕДЫ ДЛЯ ОНЛАЙН-МОНИТОРИНГА ВОДНЫХ ОБЪЕКТОВ И ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИЙ Российский патент 2020 года по МПК G01N21/80 

Изобретение относится к области исследования или анализа материалов с помощью химических индикаторов, конкретно к измерению активной реакции водной среды (величины рН) с помощью индикаторных текстильных материалов, полученных крашением разными кислотно-основными красителями, для мониторинга любых водных объектов в режиме реального времени (онлайн-мониторинга).

Сущность способа заключается в том, что измерение проводится по изменению окраски при определенном значении рН кислоточувствительных (ацидохромных) текстильных материалов, которые могут находиться длительное время непосредственно в анализируемой среде в необходимых точках контроля любых природных или искусственных водных объектов, в том числе очистных и гидротехнических сооружений. Изобретение позволяет в режиме реального времени осуществлять не только экспресс-контроль активной реакции среды, но и быть эффективным помощником в технологических процессах регулирования водородного показателя. Способ не требует привлечения высококвалифицированных сотрудников и дорогостоящего оборудования.

Индикаторный текстиль, который меняет цвет от активной реакции среды, в настоящее время признан новым материалом и имеет большой потенциал применения как сенсорная система, показывающая хорошо видимый сигнал. Известны предложения использования ацидохромного текстиля по следующим направлениям: защитная одежда для указания наличия паров кислоты; перевязочный материал для указания на прогресс заживления ран; контроль кислотности пота, мочи, выделений из носа для указания на некоторые процессы в организме человека; фильтрация воды для указания на производительность фильтров, агротекстильные материалы для указания на рН почвы, индикаторная мочалка для указания на щелочность моющих средств [19, 18].

Гибкость, механическая стабильность, долговечность, возможность покрытия большой поверхности и принятия разной формы, обратимость индикаторного эффекта определяют высокую технологичность применения индикаторных текстильных материалов.

Онлайн-мониторинг активной реакции среды с помощью текстильных тест-датчиков позволяет в режиме реального времени проводить экспресс-контроль водородного показателя водной среды (природных вод, водных растворов и дисперсных систем, сточных и технических вод), в природных и искусственных водных объектах, включая очистные и гидротехнические сооружения всех уровней. Водородный показатель (рН) является важной характеристикой водной среды, указывает на степень ее агрессивности и во многом определяет характер протекающих химических и биологических процессов. Применение текстильных индикаторных материалов с невымываемым закреплением красителей для онлайн-мониторинга активной реакции среды используется для любых режимов контроля рН-уровня, включая непрерывный, а также в практической деятельности для повышения эффективности технической помощи при регулировании водородного показателя.

Основным известным инструментом в экспресс-измерении рН среды являются бумажные индикаторы, получаемые пропиткой фильтровальной или хроматографической бумаги растворами кислотно-основных индикаторов. Для повышения стойкости к размыванию результирующего цвета после контакта с анализируемым образцом в реагентный состав с индикаторами добавляют закрепители разной природы [11, 12, 13: патент SU 524534, 1976 г., патент SU 1127935, 1984 г., патент RU 2464368, 2012 г.]. Недостатком использования для онлайн-мониторинга индикаторной бумаги, получаемой указанными способами, является потеря механической прочности бумаги из-за способности к размоканию при длительном контакте с водой, что определяет одноразовый характер ее использования.

Известен способ определения водородного показателя среды слабощелочных растворов твердопленочными чувствительными элементами-индикаторами рН [14: патент RU 2456578, 2012 г.]. Недостатком данного способа измерения является ограниченная область применения (только для слабощелочных растворов), а также потеря механической прочности элементов-индикаторов из-за набухания и растворения полимерной пленки в анализируемой водной среде.

Наиболее близким к заявляемому способу является способ измерения рН среды с помощью тканевых полосок, полученных пропиткой химическими индикаторами и защищенных полимерной пленкой, которая предохраняет индикаторную полоску от вымывания реагентов (прототип) [17]. Принцип действия тканевых индикаторных полосок основан на впитывании отрезком полоски анализируемой воды или водного раствора. Полимерная пленка обеспечивает необходимую дозировку анализируемого раствора и стабильное протекание химической реакции, в результате которой изменяется цвет отрезка индикаторной полоски при наличии в водном растворе определяемого компонента. Недостатком известного по прототипу способа является слабая фиксация кислотно-основных индикаторов на текстильном носителе (путем пропитки), что может вызвать неоднородную окраску под полимерной пленкой, нарушение связи «ткань - полимерное покрытие», размывание и вымывание красителя с тканевой основы при непрерывном мониторинге водной среды с изменяющимися кислотно-основными свойствами.

Технический результат заявляемого изобретения заключается в возможности исследования активной реакции среды с помощью индикаторных текстильных материалов, полученных крашением (вместо пропитки) специальными кислотно-основными красителями, реализующих обратимый индикационный эффект в необходимом диапазоне водородного показателя для онлайн-мониторинга водных объектов и гидротехнических сооружений. Текстильные тест-датчики с невымываемым закреплением химических индикаторов за счет крашения предназначены для экспресс-индикации пороговых значений водородного показателя с целью оценки состояния водного объекта и принятия оперативных управляющих решений.

Достигается заявленный технический результат использованием полученных индикаторных текстильных материалов для онлайн-мониторинга водных объектов, имеющих рН-сигнал на текстиле в необходимом диапазоне значений рН водной среды. Кислоточувствительный (ацидохромный) текстильный материал создается путем крашения определенного вида волокнистого материала кислотно-основным красителем (или смесью красителей) по технологии, соответствующей данному классу красителей. Основные характеристики некоторых полученных ацидохромных текстильных тест-материалов представлены в таблице 1.

Индикаторный текстиль, представленный в таблице, является пригодным и надежным инструментом для оценки пороговых определяющих значений водородного показателя для осуществления онлайн-мониторинга активной реакции водной среды. Продолжительность эксплуатации текстильных тест-датчиков при постоянном нахождении в воде до 1 года в зависимости от состава водной среды.

В природных водах рН обычно находится в пределах 6,5-8,5; в атмосферных осадках 4,6-6,1; в болотах 5,5-6,0; в морских водах 7,8-8,3. Согласно санитарным требованиям водно-санитарного законодательства, водородный показатель отводимых сточных вод в водные объекты не должен выходить за пределы 6,5-8,5 [3].

В соответствии с правилами содержания объектов аквакультуры (рыбоводства) качество воды по водородному показателю регламентируется в интервале 6,5-8,5 [16].

Оптимальный рН-диапазон при выращивании водорослей разных видов находится на уровне 6,0-7,8 [9,5].

Кислотность среды сточных вод является важным показателем для эффективной работы очистных сооружений, особенно при их биологической очистке. Для развития активных микробиальных культур в биологических очистных сооружениях (аэротенках, окситенках, фильтротенках, биопрудах, прудах-накопителях и др.) оптимальная величина водородного показателя должна быть в пределах рН=6,5-8,0. Критическими значениями для жизнедеятельности активного ила является рН ниже 4,5 и рН выше 9,5 (10,0), при которых организмы активного ила погибают [7].

Эти значения водородного показателя рН меньше 4,5 и выше 9,5 являются критическими и для биоценозов водных экосистем [4].

В зависимости от уровня активной реакции среды воды можно условно разделить на несколько групп:

Контроль над уровнем рН важен на всех стадиях водоочистки, т.к. влияет на эффективность механических, физико-химических, химических и биологических водоочистных мероприятий. В случаях отклонения водородного показателя от указанных пределов предусматривается его корректировка. В этом контексте индикаторный текстиль может быть действенным помощником при регулировании водородного показателя водной среды.

С 1 января 2014 г. полностью вступил в силу Федеральный закон от 7 декабря 2011 г. №416 ФЗ «О водоснабжении и водоотведении», который обязывает предприятия обеспечивать очистку сточных вод до их отведения (сброса) в централизованную систему водоотведения с использованием локальных очистных сооружений [1].

Сточные воды разных производств характеризуются определенным химическим составом по активности ионов водорода (рН-среды). Нормативный уровень регламентирован в пределах рН=6,5-8,5. Производственные стоки промышленных предприятий, особенно с разнообразным и изменчивым ассортиментом продукции, имеют значительные отклонения водородного показателя от требуемого норматива. На практике чаще всего наблюдается большой разбег значений рН, к примеру, при производстве пива диапазон значений кислотности среды колеблется от 8 до 11, при изготовлении консервов из фруктов и овощей в еще более широких пределах - от 1 до 12, как и при изготовлении лекарств - от 2 до 11 [7].

Изменение активной реакции среды в ту или иную сторону от 6,5 до 8,5 недопустимо при приеме сточных вод в системы городской канализации. Для удовлетворительной работы очистных сооружений необходима нейтральная реакция среды в диапазоне от 6,5 до 7,8 [7].

Нормативно-правовыми документами регламентируются не только нормативный диапазон водородного показателя, но и периодичность его контроля. Частота отбора проб устанавливается с целью своевременного получения информации через промежутки времени, необходимые для принятия оперативных управляющих решений. Утвержденная программа отбора характерна для штатного режима работы. Например, для сточных вод, используемых для орошения и удобрения земель, химический состав по показателю рН водной среды подлежит производственному контролю 1 раз в месяц [2].

В современных условиях при возрастающей техногенной нагрузке на водные ресурсы актуальным стал вопрос о постоянном контроле некоторых опорных параметров для предотвращения негативных и аварийных ситуаций. Оптимальным способом обеспечения своевременного отбора проб является установка автоматизированных устройств пороговых датчиков качества, сигнализирующих о необходимости выполнения контрольных отборов проб [8]. Эти устройства являются дорогостоящими и требуют высококвалифицированного обслуживания. Использование текстильных тест-датчиков может быть высокоэффективным дополнительным средством экспресс-анализа к существующей системе контроля активной реакции водной среды. Постоянно отслеживаемые данные дают возможность визуально оценивать не только рН-уровень водной среды, но и косвенно судить о жизнедеятельности биоценозов, работоспособности активного ила, о характере режима функционирования канализационных очистных сооружений и т.д. При очистке сточных вод совместное тестирование позволяет оптимизировать режимы работы эксплуатируемого оборудования, улучшить качество очистки стоков.

Текстильные индикаторные материалы могут выступать как пороговые экспресс-датчики, сигнализирующие характеристические значения водородного показателя, оперативно информируя о состоянии водной среды для принятия соответствующих управляющих решений.

Индикаторные элементы, изготовленные из текстильных ацидохромных тест-материалов, могут быть полезны всем предприятиям, осуществляющим очистку и транспортировку сточных вод в сети коммунальной канализации и в окружающую среду, органам государственного экологического и технологического надзора, юридическим и физическим лицам - природопользователям, оказывающим техногенное воздействие на окружающую среду, во всех видах мониторинга водных объектов.

Пример 1. Оптимальная величина водородного показателя для полноценной работоспособности биоценоза активного ила при биологической очистке сточных вод должна быть в пределах рН=6,5-8,0. Критическими значениями для жизнедеятельности активного ила является рН ниже 4,5 и рН выше 9,5 (10,0) [7].

Для онлайн-мониторинга активной реакции среды применяются 3 текстильных рН-активных образца. Первый образец - целлюлозная ткань, окрашенная запатентованным кислотно-основным азокрасителем [15] в желто-оранжевый цвет. При рН≥6,5 на текстиле ярко проявляется индикационный сигнал изменением цвета на малиновой, что указывает на нормативный уровень водородного показателя. Второй образец - целлюлозная ткань, окрашенная красителем бриллиантовым желтым в ярко-желтый цвет. Индикационный сигнал на этом текстиле при рН≥7,5 проявляется изменением цвета на оранжевый, а при рН≥9,5 на красный (критический уровень защелачивания). Третий образец - целлюлозная ткань, окрашенная красителем конго-красным. Индикационный сигнал на текстиле при рН≤4,5 проявляется изменением красного цвета на коричневый (критический уровень закисления).

рН-индикация на ацидохромном текстиле имеет обратимый характер. Сигнализирующий эффект текстильных тест-образцов позволяет не только контролировать рН-уровень водной среды, но и повысить эффективность осуществления технологических мероприятий при регулировании этого определяющего показателя.

Пример 2. В природных водах рН обычно находится в пределах 6,5-8,5. Этот диапазон регламентируется и для объектов аквакультуры (рыбоводства) [16]. Критическими значениями для биоценозов водных экосистем является рН ниже 4,5 и рН выше 9,5.

Для повышения рыбопродуктивности используются интенсифицированные методы выращивания. Например, мелиоративные мероприятия, в частности, известкование, которое может привести к повышению щелочности водной среды; применение удобрений, чаще всего фосфорных с высоким содержанием фосфорной кислоты, что может привести к закислению водной экосистемы.

Для онлайн-мониторинга активной реакции среды применяются 3 текстильных рН-активных образца. Первый образец - целлюлозная ткань, окрашенная запатентованным кислотно-основным азокрасителем [15] в желто-оранжевый цвет. При рН≥6,5 на текстиле ярко проявляется индикационный сигнал изменением цвета на малиновой, что указывает на нормативный уровень водородного показателя. Второй образец - целлюлозная ткань, окрашенная красителем бриллиантовым желтым в ярко-желтый цвет. Индикационный сигнал на этом текстиле при рН≥7,5 проявляется изменением цвета на оранжевый, а при рН≥9,5 на красный (критический уровень защелачивания). Третий образец - целлюлозная ткань, окрашенная красителем конго-красным. Индикационный сигнал на текстиле при рН≤4,5 проявляется изменением красного цвета на коричневый (критический уровень закисления).

рН-индикация на ацидохромном текстиле имеет обратимый характер. Сигнализирующий эффект текстильных тест-образцов позволяет не только контролировать уровень водородного показателя, но и повысить эффективность осуществления технологических мероприятий с применением различных реагентов.

Пример 3. Оптимальный рН-диапазон при выращивании водорослей разных видов находится на уровне 6,0-7,8 [9,5]. Для онлайн-мониторинга активной реакции среды применяются 2 текстильных рН-активных образца. Первый образец - целлюлозная ткань, окрашенная запатентованным кислотно-основным азокрасителем [15]. При значении рН=6,0 ткань имеет желто-оранжевый цвет. При рН=6,5 на текстиле ярко проявляется индикационный сигнал изменением цвета на малиновой с увеличением интенсивности окраски с возрастанием значения водородного показателя. Второй образец - целлюлозная ткань, окрашенная красителем бриллиантовым желтым. До рН=7,5 ткань имеет ярко-желтый цвет. При значении рН=7,8 цвет на текстиле станет оранжевым, что указывает на предельный, тревожный уровень водородного показателя. Если цвет второго образца станет красным, то это сигнализирует о критическом, опасном состоянии водной среды (рН≥9,5).

Пример 4. В практике очистки сточных вод широко используются коагулянты. Наиболее полное выделение некоторых продуктов коагуляции протекает в сильнощелочной среде (рН=10,5-11) [7]. После этой стадии частично очищенная вода нейтрализуется до нормативного уровня (рН=6,5-8,5). Для повышения эффективности контроля и технической помощи при регулировании активной реакции среды используются 2 текстильных рН-активных образца. Первый образец - целлюлозная ткань, окрашенная красителем бриллиантовым желтым в ярко-желтый цвет. Если цвет этого образца станет красным, то это указывает на сильнощелочную среду (рН≥9,5). Второй образец - целлюлозная ткань, окрашенная запатентованным кислотно-основным азокрасителем [15], которая при рН ниже 6,4 имеет желто-оранжевый цвет, а при рН выше 6,5 малиновый цвет.

Пример 5. Сточные воды от кислотных промывок на предприятиях энергетического комплекса относятся к категории сильнокислых вод (рН<3) [6]. Эти воды должны быть нейтрализованы до нормативного уровня (рН=6,5-8,5). Для повышения эффективности контроля и технической помощи при регулировании активной реакции среды используются 2 текстильных рН-активных образца. Первый образец - целлюлозная ткань, окрашенная кислотно-основным красителем конго-красным в красный цвет. Индикационный сигнал на текстиле при рН≤4,5 проявляется изменением цвета на коричневый, а при рН≤3,5 - на черно-фиолетовый. Второй образец - целлюлозная ткань, окрашенная запатентованным кислотно-основным азокрасителем [15], которая при рН ниже 6,4 имеет желто-оранжевый цвет, а при рН выше 6,5 - малиновый цвет.

Пример 6. Согласно санитарным требованиям водно-санитарного законодательства, водородный показатель отводимых сточных вод в водные объекты не должен выходить за пределы 6,5-8,5 [3]. Одновременно Федеральный закон от 7 декабря 2011 г. №416 ФЗ «О водоснабжении и водоотведении», обязывает предприятия обеспечивать очистку сточных вод до их отведения (сброса) в централизованную систему водоотведения с использованием локальных очистных сооружений [1]. Пороговый экспресс-анализ водородного показателя водной среды может быть полезен всем водопользователям, осуществляющим очистку и отведение сточных вод в канализацию или окружающую среду. Для выявления опасных источников загрязнений на выходе водопроводящих гидротехнических сооружений (трубопроводов, каналов и других видов водоводов) применяются 3 текстильных рН-активных образца. Первый образец - целлюлозная ткань, окрашенная запатентованным кислотно-основным азокрасителем [15] в желто-оранжевый цвет. При рН≥6,5 на текстиле ярко проявляется индикационный сигнал изменением цвета на малиновой, что указывает на нормативный уровень водородного показателя. Второй образец целлюлозная ткань, окрашенная красителем бриллиантовым желтым в ярко-желтый цвет. Индикационный сигнал на этом текстиле при рН≥7,5 проявляется изменением цвета на оранжевый, а при рН≥9,5 на красный (критический уровень защелачивания). Третий образец - целлюлозная ткань, окрашенная красителем конго-красным. Индикационный сигнал на текстиле при рН≤4,5 проявляется изменением красного цвета на коричневый (критический уровень закисления), а при рН≤3,5 - на черно-фиолетовый (опасный уровень кислотности водной среды).

Индикаторные элементы, изготовленные из рН-активного текстиля, могут быть любого нужного размера и формата, монтироваться в горизонтальном или вертикальном положениях в необходимых точках контроля водного объекта, обеспечивая удобство наблюдения. Благодаря эффективности и простоте применения, контроль осуществляется непосредственно на месте без привлечения высококвалифицированных сотрудников и дорогостоящего оборудования.

Постоянно присутствуя на месте контроля, текстильные индикаторные элементы позволяют получать результаты в реальном времени без промедления, что особенно актуально при возникновении аварийных и чрезвычайных ситуаций, при залповых и несанкционированных сбросах. Экспресс-мониторинг способствует своевременному выявлению источников опасных загрязнений, повышению действенности контроля на каждом технологическом этапе очистки сточных вод, оптимизации режимов работы эксплуатируемого оборудования, улучшению качества очистки стоков.

Заявляемый способ исследования обладает целым рядом преимуществ:

• непрерывность контроля с длительным сроком эксплуатации;

• видимый яркий и быстрый рН-сигнал;

• селективность и обратимость индикаторного эффекта на текстильных тест-образцах;

• простота монтажа и эксплуатации;

• безопасность и надежность контроля;

• высокая технологичность применения и экономичность;

• возможность выявления источников опасных загрязнений;

• помощь при регулировании водородного показателя

Хотя использование индикаторных текстильных материалов было описано на примерах некоторых вариантов их применения, возможны изменения, перестановки и эквиваленты, которые попадают в объем настоящего изобретения. Существует много альтернативных путей реализации способов и композиций использования по настоящему изобретению. Поэтому предполагается, что прилагаемая нижеследующая формула изобретения включает все такие изменения, перестановки и эквиваленты, которые попадают в рамки сущности настоящего изобретения.

Литература:

1. Федеральный закон от 07.12.2011 N 416-ФЗ (ред. от 25.12.2018) «О водоснабжении и водоотведении» [Электронный ресурс]. - Режим доступа: URL: http://www.consultant.ru/document/cons_doc_LAW_122867/.

2. Санитарные правила и нормы «СанПиН 2.1.7.573-96 Гигиенические требования к использованию сточных вод и их осадков для орошения и удобрения» [Электронный ресурс]. - Режим доступа: URL: http://docs.cntd.ru/document/1200000109.

3. Санитарные правила и нормы «СанПиН 2.1.5.980-00. 2.1.5. Водоотведение населенных мест, санитарная охрана водных объектов. Гигиенические требования к охране поверхностных вод. Санитарные правила и нормы» (утв. Главным государственным санитарным врачом РФ 22.06.2000) (с изм. от 04.02.2011, с изм. от 25.09.2014) [Электронный ресурс]. - Режим доступа: URL: https://legalacts.ru/doc/sanpin-215980-00-215-vodootvedenie-naselennvkh-mest-sanitarnaja/.

4. Водэко. Основные показатели качества воды [Электронный ресурс]. - Режим доступа: URL: https://vodeco.ru/general-water/osnovnie-pokazateli.html.

5. Горбунова, С.Ю. Культивирование spirulina platensis (nordst.) geitler на минерально-органической питательной среде / С.Ю. Горбунова // Бюлетень ДНБС, 2013. Вып. 109. - С. 8-13.

6. ИТС 8-2015 Очистка сточных вод при производстве продукции (товаров), выполнении работ и оказании услуг на крупных предприятиях Информационно-технический справочник по наилучшим доступным технологиям. - М.: Бюро НДТ 2015 [Электронный ресурс]. - Режим доступа: URL: https://www.gost.ru/portal/gost/home/activity/NDT/sprav_NDT_2015.

7. Кобелева Й.В. Биологическая очистка коммунально-бытовых сточных вод с применением реагентных препаратов: Дис…. канд. техн. наук. Казань, 2017. - 146 с.

8. Методические указания по отбору проб для анализа сточных вод. ПНД Ф 12.15.1-08.- Москва (Издание 2015 г) [Электронный ресурс]. - Режим доступа: URL: https://files.strovinf.ru/Data2/1/4293831/4293831616.htm.

9. Минюк, Г.С. Влияние рН и СО₂ на рост и метаболизм микроводоросли Coelastrella (Scotiellopsis) rubescens / Г.С. Минюк, Э.С. Челебиева, И.Н. Чубчикова, Н.В. Данцюк, И.В. Дробецкая, Е.Г. Сахонь, О.Б. Чивкунова, К.А. Чеканов, Е.С. Лобакова, Р.А. Сидоров, А.Е. Соловченко // Физиология растений. - Т.63, 2016. - №4. - С. 601-614.

10. Пааль, Л.Л. Справочник по очистке природных и сточных вод / Л.Л. Пааль, Я.Я. Кару, Х.А. Мельдер, Б.Н. Репин. - М.: Высш. шк., 1994. - 336 с.

11.Патент ФРГ SU 524534 Индикаторная полоска / Ланге X., Риттерсдорф В., Рей X., Рикмани П. - заявлено 10.03.1972; опубл. 05.08.1976.

12. Патент SU 1127935 Способ получения кислотно-основной индикаторной бумаги для определения рН раствора / Островская В.М., Жукова Т.Е., Фомин Н.А., Гончаров А.Е., Фалин В.А. - заявлено 04.06.1982; опубл. 07.12.1984.

13. Патент RU 2464368 Способ получения универсальной кислотно-основной индикаторной бумаги / Кошелев Д.А., Островская В.М., Прокопенко О.А., Маньшев Д.А. - заявлено 23.06.2011; опубл. 20.10.2012.

14. Патент RU 2456578 Способ и устройство для измерения рН слабощелочных растворов / Ксиао К. (US), Чэнь Б. (CN), Цуй В. (US), Чжан Л. (CN). - заявлено 07.05.2007; опубл. 20.07.2012.

15. Патент RU 2626352 Способ получения кислотно-основного индикатора для создания гибких рН-чувствительных систем / Кудрявцева Т.Н., Атрепьева Л.В., Грехнева Е.В., Григорьян А.Ю., Бежин А.И., Панкрушева Т.А., Кометиани И.Б. - заявлено 29.10.2015; опубл. 26.07.2017.

16. Руководство по ветеринарно-санитарному контролю племенных рыбоводных хозяйств: науч. - практ. изд. - М.: ФГБНУ «Росинформагротех», 2018. - 52 с.

17. Экспресс-тесты для контроля воды (питьевой, природной, сточной, технической) ООО «Импульс» Электронный ресурс: http://www.oooimpuls.spb.ru/show_razdel.php?id=12.

18. Cindy Schaude and Gerhard J. Mohr Indicator washcloth for detecting alkaline washing solutions to prevent dermatitis patients and babies from skin irritation // Fashion and Textiles Schaude and Mohr Fash Text (2017) 4:7.

19. Lien Van der Schueren and Karen De Clerck Coloration and application of pH-sensitive dyes on textile materials //Journal compilation a 2012 Society of Dyers and Colourists, Color. Technol., 128, p. 82-90.

Изобретение относится к области аналитической химии, а именно к измерению величины рН с помощью химических индикаторов. Способ исследования активной реакции среды включает измерение по изменению цвета окрашенных кислоточувствительных текстильных материалов, при этом кислотно-основные красители прочно закреплены на текстильном субстрате за счет крашения. Техническим результатом является возможность онлайн-мониторинга активной реакции среды для любых режимов контроля рН-уровня, включая непрерывный. 5 з.п. ф-лы, 2 табл., 6 пр.

1. Способ исследования активной реакции среды по изменению цвета окрашенных кислоточувствительных текстильных материалов, отличающийся тем, что кислотно-основные красители прочно закреплены на текстильном субстрате за счет крашения, что обеспечивает возможность продолжительного контакта с анализируемой жидкостью для проведения онлайн-мониторинга водной среды любых водных объектов и гидротехнических сооружений.

2. Способ по п. 1, в котором дифференциально окрашенные текстильные тест-материалы (крашение зависит от вида волокнистого материала, природы индикаторного красителя, условий крашения индивидуальным красителем или смесью) реализуют различный рН-ответ по следующим параметрам: диапазонам водородного показателя, времени рН-ответа, цветовой гамме рН-переходов и их контрастности, времени и характеру обратимости рН-отклика, сроку эксплуатации и другим.

3. Способ по п. 1, в котором уровень кислотности водной среды тестируется целлюлозосодержащими текстильными материалами, окрашенными азокрасителями по технологии прямого крашения и реализующими рН-ответ в различных диапазонах водородного показателя, характерных для определенного типа анализируемой водной среды:

- для кислых (рН 3-5) и сильнокислых (рН<3) вод используется текстильный тест-образец, окрашенный кислотно-основным красителем конго-красным в красный цвет и дающий индикационный сигнал на текстиле при рН≤4,5 изменением цвета на коричневый, а при рН≤3,5 - на черно-фиолетовый;

- для слабокислых (рН 5,0-6,5) и нейтральных (рН 6,5-7,5) вод используется текстильный тест-образец, окрашенный запатентованным кислотно-основным красителем в желто-оранжевый цвет и дающий индикационный сигнал на текстиле при рН=6,5 изменением цвета на малиновой с увеличением интенсивности окраски с возрастанием значения водородного показателя;

- для слабощелочных (рН 7,5-8,5), щелочных (рН 8,5-9,5) и сильнощелочных (рН>9,5) вод используется текстильный тест-образец, окрашенный кислотно-основным красителем бриллиантовым желтым в ярко-желтый цвет и дающий индикационный сигнал на текстиле при рН≥7,5 изменением цвета на оранжевый, а при рН>9,5 - на красный,

на текстильных материалах индикационный эффект контрастен, имеет обратимый характер, время рН-ответа не более 1 мин для окрашенных целлюлозных тканей.

4. Способ по п. 1, в котором для исследования активной реакции водной среды в широком диапазоне используется определенный набор текстильных тест-материалов, определяемый характеристиками индикационного эффекта на индикаторном текстиле и цели применения.

5. Способ исследования по п. 1, при котором текстильные индикаторные материалы могут выступать как пороговые экспресс-датчики, сигнализирующие характеристические значения водородного показателя, оперативно информируя о состоянии водной среды для принятия соответствующих управляющих решений.

6. Способ исследование по п. 1, причем указанный способ используется для любых режимов контроля рН-уровня, включая непрерывный, а также, в связи с обратимостью индикационного эффекта, в практической деятельности для повышения эффективности технической помощи при регулировании водородного показателя.