Способ определения уксусной кислоты в воздухе и газах Советский патент 1984 года по МПК G01N21/78 

со

CD

о а Изобретение относится к аналитической химии, а именно к способам автоматического определения концент рации уксусной кислоты в воздухе и газах с помощью газоанализаторов колориметрическим способом. Известен способ определения уксу ной кислоты в воздухе путем протяги вания анализируемой пробы через два последовательно соединенных поглотительных прибора, содержащих по 5 мл воды, с последующим добавление иодата и иодида калия и титрованием раствором тиосульфата натрия в при сутствии крахмала l. .Недостатками данного способа являются его большая продолжительност и невозможность автоматизации процесса , Наиболее близк -1м к изобретению по технической сущности и достигаемым результатам является способ определения уксусной кислоты в воздух и газах путем протягивания анализируемой пробы через индикаторную лен ту, обработанную хромогенным реакти вом, состоящим из О,3-0; %-ного рас вора бромкрезолового зелегюго, 0,30,4%-ного раствора гидрокарбоната натрия и насьпценного расугвора хлористого кальция, взятых в объемном соотношении 1:(О,5-0,6):(1.1:1,3) с последующим фотометрированием окрашенного участка -. Недостатками известного способа являются мальй диапазон определяемых концентраций (0-10 мг/м ), низкая чувствительность преобразования при концентрациях более 6 мг/м , значительная нелинейность градуировочной характеристики (до 50% от диапазона измерения), длительное время переходного процесса при переходе от больших концентраций к малым и погр ность нуля (до 10-20% от диапазона измерения), Целью изобретения является повь шение чувствительности и точности способа. Поставленная цель достигается тем, что сохласно способу определени уксусной кислоты в воздухе и газах путем протягивания анализируемой про бы через индикаторную ленту, обрабо- тайную хромогенным реактивом, состоя щим из О, 3-0, 4%-ного рггствора бримкрезолового зеленого. О, 3-0, %-ного раствора хлористого кальция, взятых в объемном соотношении 1:(0,5060,6):(1,1-1,3) с последующим фотометрированием окрашенного участка перед фотометрированием индикаторную ленту обрабатывают аммиачно-воздушной смес1 ю. Пример 1. Приготовление индикаторной ленты. Тканевую отбеленную и прокипяченную в дистиллированной воде ленту сушат в потоке очищенного и подогретого до 80-90°С воздуха. Приготовленную таким образом ленту обрабатьгоают хромогенным реактивом, состоящим из О,,4%-ного раствора бромкрезолового зеленого индикатора, 0,30,4%-ного раствора гидрокарбоната натрия и насьпценного раствора хлористого кальция, взятых в объемном соотношении 1:(О,5-0,6):(I,1-1,3), сушат в потоке очищенного и подогретого до 60-70°С воздуха, сматывают в кассету, упаковывают в полиэтилено- вый пакетик и запаивают. Индикаторная лента пригодна к употреблению более двух лет. Датчик газоанализатора в совокупиости с узлом подачи аммиака работает следующим образом. Газоанализатор относится к приборам циклического принципа действия. Общее время цикла разделено на две составляющие в активное время, Б течение которого реакционная самера находится в герметизированном состоянии через индикаторную ленту просасывают анализируемую газовую смесь и происходит измерение интенсивности окраски пятна на поверхнос- . ти ленты, в пассивньш промежуток времени реакционная камера разгерметизирована, индикаторную ленту (с помощью лентопротяжного устройства) пе-ремещают на один шаг скачком, новьш . участок обдувают увлажненным до 80-90% очищенным воздухом и в газоподводящую трубку датчика подают заданный объем аммиач ю-воздушной с ме с и . После окончания активного времени цикла по команде из блока управления одновременно происходит разгерметизация реакционной камеры, перемещение индикаторной ленты на один шаг, полача в реакционную камеру увлажненного воздуха для обдува поверхности ленты и подача в течение 2-3 с аммиачно-воздушной смеси. Подачу последней осуществляют в трубку сразу же после переключающего реле, которое в активное время цикла подключает датчик к линии анализируемой газовой смеси, а в пассивный промежуток подает в газоподводяшую линию сжатый воздух, расход которого равен 3-5 л/ч. Перемещаясь по гаэоподводяшей . трубке, аммиак подавляет адсорбированную на стенках уксусную кислоту и поступает с увлажненным воздухом к индикаторной ленте, сорбируется последней, нейтрализует на ней остатки кислоты и придает индикатору основные (щелочные) свойства. При этом окраска индикатора изменяется от зеленовато- голубой до сине-голубой и принимает максимальный нулево фон. Таким образом осутдествляется усиление нулевого фона на поверхности индикаторной ленты. Берут ампулу стандартного (5 или 10%) раствора аммиака, растворяют в соответствующем количестве бидист лированной и прокипяченной в течени 30-40 мин воды и приготавливают 0,00; 0,02; 0,04;0,08-,0, 12; 0,16; О, 20; О,24;О,28;0,32% -ные растворы аммиа В подготовленные флаконы емкостью 50 мл наливают примерно по 35-40 мл соответствующего раствора аммиака и плотно закрывают пробками. Поочер но флаконы подсоединяют к пневматической схеме. На чертеже приведена пневматичес кая схема датчика газоанализатора. В датчик газоанализатора ФЛС1.1 Карбон устанавливают индикаторную ленту и после ее протяжки лентопротяжным механизмом по команде от бло ка 1 управления датчика включают дозатор 2 объема воздуха, которьй (в зависимости от его настройки), дозирует 0,5-2,0 см воздуха, и направляют его по капиллярной трубке 3 во флакон 4, заполненный раствором 5. Барботируя через слой аммиачного раствора, воздух насыщается парами аммиака и воды и через трубку 5, капил-пяр 7 и тройник 8 поступает в газоподводящую линию 9 датчика. При этом расстояние от тройника 8 к капилляру 7 и переключающему реле 10 датчика не должно превьщ ать 3-5 см. После включения датчика на просос анализируемой газовой смеси сначала протягивают аммиачно-воздушнуто смесь которая очищает внутреннюю поверхност газоподводящей линии от адсорбированной за предыдущий цикл уксусной

погрешность нуля и уменьшена нелинейность градуировочной характеристики практически до 6-7% (в девять раз по сравнению с изкислоты и обрабатывает фoтo(oтpиpye ый участок ленты, усиливая его нулевой фон за счет уменьшения остаточной кислотности. Аналогичную процедуру выполняют перед каждым циклом работы газоанализатора. На вход газоанализатора подают газовые смеси с различными концентрациями уксусной кислоты и определяют показания вторичного прибора КСП-4. В табл.1 даны результа1ы определения оптимальной концентрации раствора аммиака. Наиболее оптимальным является диапазон концентраций aMNraaKa в растворе, равный 0,04-0,2%. Кроме того, при отсутствии аммпака тоявляется аддитивная погрешность (погрешность нуля) равная 10% от диапазона измерения. Максимальная интенсивность окраски Наступает при сравнительно низких значениях концентраций уксусной кис- . лоты, а ее уровень на 20% ниже, чем интенсивность окраски, соответствующая верхнему пределу измерения (30 мг/м). При этом нелинейность градуировочной характер 1стики составляет 50%. При наличии аммиака характер градуировочной характеристики существенно улучшается. Наиболее оптимальным для данного диапазона измерения является 0,08%-иьш раствор аммиака. Для этого раствора диапазон измерения увеличился до 30 мг/м (в три раза по сравнению с известным) чувствительность преобразования при концентрациях 10 мг/м увеличилась более,чем в пять раз, уровень изменения интенсивности окраски уве40 личился на 25%, а также исключена вестньп- способом) . Выбор оптимальных объемов аммиачно-воздушной смеси. Приготавливают 0,08%-ный раствор аммиака и заливают во флакон. С помощью дозатора устанавливают соответственно 0,0; 0,5; 1,0; 1,5, 2,0; 2,5, и 3,0 см воздуха, касыдаемого аммиаком. После протяжки индикаторной ленты подают соответствующий объем аммиачно-воздушной смеси и . определяют показания газоанализатора по вторичному прибору, В табл.2 приведены результаты опеделения оптимального объема aм «aчо-воздушной смеси. S Наиболее оптимальным является об ем аммиачно-воздушной смеси, находя щийся в диапазоне 1,0-1,5 см , Влияние времени аспирации aMMHatn воздушной смеси через ленту. Лммиачио-воздушиая смесь, поступающая из устройства в газоподводящую трубку, сначала смешивается с воздухом (идущим от переключанлт1его реле), далее с увлажненным воздухом перед реакционной камерой и обдувает поверхность индикаторной ленты в течение пассивного времени цикла. Аммиак на индикаторной ленте сорбируется вместе с влагой и удерживает ся за счет последней. Для некоторого постоянного объем дозргровлпиой яммиaчнo-в(JЗДyIинoй CMC сн увеличение расхода isos/iyxa (иду щего от переключающего реле) в два раза не оказывает влияния на хяракт р ic т и к и г а 3 о а и а л и з а т ор а . В табл. показано влияние скорос ти воздуха пе1)екл 0ча101 гего реле па характер град:)ировочной характеристики . В табл.. 4 npinje/iBHo Г)лияние скорости увлажнен - ого во:з;;уха на харак тер оптимальной г э злуироночной хаpaктepиcтик. Изменение расхода у.в,11а;кпенного воздуха от 55 до 75 .т/ч не оказывает существенного влияния на харак теристики прибора. При м ер 2. Приготавливают 0,05, Оэ1; 0,15, и 0,2л-иый раствор аммиака. Для каждого раствора устанавливают объемы аммиачно-воздуш- ной смеси, равные 0,5, 1,0, 1,5, 2,0 см . В датчик газоана-лизатора устанавливают индикаторную лентуj сначала обрабатывают ее aм sиaчнoвоздушной смесью, а -затем от источника калибро1 Очь: к смесей подают газовую смесь с заданной коггцентрацией уксусной к1;слоты. Определяют относительное изменение выходного 6 напряжения , равное отношению текущего значения этого напряжения U (с) к его максимальному значению, соответствукщему максимальной интенсивности окраски ленты при граничных значениях аммиака в воздушной смеси, В табл.5 приведены результаты проверки диапазонов измерения. Увеличение граничных значений аммиака приводит к расширению диапазона измерения уксусной кислоты до 50 мг/м Пример 3. На вьгходе пародинанической установки получают концентрацию уксусной кислоты, равную 30 мг/м, подают газовую смесь в газоар1ализатор и по диаграммной ленте фиксируют установившееся показание. Затем на вход прибора подают газовую смесь с нулевой концентрацией уксусной кислоты. При зтом определяют показания газоанализатора после каждого гнжла измерения. Результаты проверки приведены в табл,6. В табл.6 показано определение остатка СН,СООН при изменении концентрации до нулевой. В первом случае остаток уксусной кислоты полностью не вьщувается из трубки даже через 10 циклов измерений (один цикл равен 5 мин.). Во втором случае (при наличии аммиака) за счдин 1ШКЛ показания прибора уменьшились от 30 мг/м до мг/м. Таким образом, предлагаемый способ по сравнению с известным позволяет рас11 ирить пределы определения кислоты Г пять раз, уменьшить нелинейность градуировочной характеристики газоанализатора в девять раз, увеличить чувствительность преобразования датчика при концентрациях более 6 мг/м в пять раз. увеличить уровень изменения интенсивности окраски индикаторной ленты на 25%, исключить погрешность нуля газоанализатора и уменьиить время переходного процесса в семь раз. Таблица 1

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УКСУСНОЙ КИСЛОТЫ В ВОЗДУХЕ И ГАЗАХ путем протягивания анализируемой пробы через индикаторную ленту, обработанную хромогенным реактивом, состоящим из 0,3-0,4%-ного раствора бромкрезолового зеленого,0,3-0,4%-ного раствора гидрокарбоната натрия и насыщенного раствора хлористого кальция, взятых в объемном соотношении 1:

16,0 21,0 22,5 23,5 24,0

9,5

0,5

0,02

26,0

28,0 29,0 29,5

20,0 24,0

8

1Г09606 Продолжение табл. 1 29 181513 Известньп 29421 Предлагаемый

Продолжение таОл.З

Таблица Д

Таблица 5

Таблица 6 12 11 109 8 7,5 7 0000000

Bo3di/x

Газовая Cfffcb V

к

HE

о

0

0