фиг.1 1 Изобретение относится к аналитической химии, а именно к способам анализа микроколичеств примесей, в частности перекиси водорода, в жидкостях с использованием лазеров, и может бмть использовано в микробио логии, фотохимии, а также в других областях науки и техники, связанных с решением задач определения предельно малых (порядка 10 - 10 м/л) количеств перекиси водорода в жидких средах. Известен способ определения перекиси водорода, реализованный в устройстве для хемнлюминесцентного анализа, заключающийся в на.блюдении интенсивности люминесценции, возрикающей при взаимодействии перекиси водорода с некоторыми химическими реагентами, в частности с феррицианид-люминолом. Чувствительность такого способа оценивается Недостатком зтого способа является то, что его чувствительность зависит от кислотности исследуемой среды. Оптимум чувствительности набл дается при ,5, т.е. при определ нии перекиси водорода в нейтральных средах чувствительность падает 2J . На ТОЧНОСТЬ измерений заметно вл яет присутствие таких металлов, как №1, Со, Си, Cd, Pb. Кроме того, недостатком этого спо соба является то, что при измерении микроколичеств перекиси водорода необходимо работать в режиме счета фотонов, т.е. для получения достоверн информации необходимо увеличение времени экспонирования. Известен также способ определения перекиси водорода, заключающийся в измерении изменения оптической плотности исследуемой среды, возникающего при окислении красителя о-дианизи дин перекисью водорода, при помощи спектрофотометра r3J . Недостатком этого способа являетс его относительно невысокая чувствительность. Реально достижимые значения чувствительности способа составляют около 10 м/л. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ определения микроконцентраций пе рекиси .водорода в жидкостях, включающий пропускание лазерного излучения с длиной волны видимого диа пазона через оптико-акустическую кювету, заполненную исследуемой жидко0стью, и последующую регистрацию поо:ученного оптико.-акустического сигнала, по величине которого судят о, концентрации перекиси водорода V . Недостаток известного способа заключается в том, что длина волны зондирующего лазерного излучения должна попадать в полосу поглощения исследуемого вещества, в противном сиучае 11увствительность способа резко снижается. Повысить чувствительность способа можно за счет увеличения времени измерения, однако такой прием приводит к значительному снижению экспресСности способа. Цель изобретения - повышение точности и зкспрессности определения. Поставленная цель достигается тем что согласно способу определения микроконцентраций перекиси водорода в жидкостях, включающему пропускание лазерного излучения с длиной волны видимого диапазона через оптико-акустическую кювету, заполненную исследуемой жидкостью, и последующую регистрацию полученного оптико-акустического сигнала, по величине которого судят о концентрации перекиси водорода, в оптико-акустическую кювету дополнительно вводят м/л . красителя и (1-2) 1(°м/л катализа- тора, причем в качестве красителя используют о-дианизидин,а в качестве катализатора - пироксидазу из хрена. При этом чувствительность способа не зависит от кислотности исследуе-. мой жидкости, в результате чего предлагаемый способ может найти применение при исследованииширокого диапазона, жидкостей. На фиг.1 изображена схема устройтва, реализующего предлагаемый пособ определения микроконцентраий перекиси водородд в жидкостях; а фиг,2 - график выходного сигнала. Устройство (фиг. 1) содержит лазер 1, выполненный на алюмонатриевом гранате с неодимом, позволяющий получать импульсы излучежя с длиной волны 71 0,53 мкм, частотой повторения до 50 Гц и энергией до 30 тДж в импульсе, разделительное зеркало 2, имеющее коэффициеА отражения около 4% и направляющее излучение лазера на фотодиод 3 и в оптико-акустическую кювету 4. С оптикоакустической кюветой 4 соединен гидрофон 5, выполненный из пьезокерамйки ЦХС-19, выход которого соединен с электронной системой 6 обработки сигнала, на второй вход которой поступает сигнал с фотодиода 3, а выход соединен с пишущим вольтметром 7,.
Способ осуществляется следующим образом.
В кювету 4 помещают исследуемую жидкость и включают лазер 1, Его излучение попадает на фотодиод 3 и в кювету 4, где происходит поглощение излучения и образуется акустический импульс,амплитуда которогоопределяется по формуле
А
(1)
где Е - энергия лазерного излучения;оС - коэффициент поглощения; .. Р - коэффициент термического раширения;
г - радиус лазерного пучка; Ср - удельная теплоемкость; р - плотность жидкости. Акустический импульс преобразуется в электрический с помощью гидрофона 5 и подается на электронную систему 6 обработки сигналов, на второй вход которой подается сигнал с фотодиода 3, пропорциональный энергии падающего излучения. Электронная , система 6 обрабатывает поступающие сигналы таким образом, что на ее вы:ходе образуется напряжение, пропорциональное частному от деления анплитуд сигналов сигнального и опорного каналов, которое фиксируется на ленте пишущего вольтметра 7. Таким образом, амплитуда отклика пера пишущего вольтметра 7 пропорциональна коэффициенту поглощения исследуемой жидкости с некоторым коэффициентом пропорциональности, величину которого легко определить из опыта.
Дпя.того, чтобы измерить концентрацию перекиси водорода в исследуемой жидкости, находящейся в оптикоакустической кювете 4, в последнюю добавляют 1(Г - lO м/л красителя о-дианизидин и (1-2) катализатора - пироксидазу из хрена, причем растворы красителя и катализатора в исходном состоянии не имеют сильных полос поглощения в видимой области спектра, т.е. прозрачны. Данные, обосновывающие выбор указанного интервала, приведены в таблице.
аЮСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МИКРОКОНЦЕНТРАЦИИ ПЕРЕКИСИ ВОДОРОДА В ЖИДКОСТЯХ, включающий пропускание лазерного излучения с длиной.вол: ны видимого диапазона через оптикоакустическую кювету, заполненную исследуемой жидкостью, и последующую регистрацию полученного оптико-акустического сигнала, по величине которого судят о концентрации перекиси водорода, отличающий ся тем, что, с иелью повышения точности и экспрессности определения, в оптико-акустическую кювету дополнительно вводят 1СГ м/л красителя и
Как следует из данных таблицы, при концентрациях о-дианизидина и пероксидазы из хрена менее соответственно, не происходит количественного определения пе рекиси водорода в жидкости. Использование концентраций выше м/л соответственно,„нецелесообразно из-за увеличения расхода реагентов и их плохой растворимости. Таким образом, оптимальными значения ми концентрации являются следующие: о-дианизидин 10 - пероксида за из хрена . -Если в исследуемой жидкости присутствует перекись водорода, то происходит окисление красителя, что приводит к изменению оптической плотности исследуемой среды. Амплитуда сигнала в сигнальном канале будет увеличиваться, причем это увеличение пропорционально . концентрации перекиси водорода в кювете 4. Типичная зависимость отклика системы регистрации на изменения оптической плотности исследуемого объема дистиллированной носодержащей 3,5-10 м/л Н,0, добавлении в него о-дианизидина и
пероксилазы до концентраций и соответственно, приведена на фиг.2. Предел обнаруження перекиси водорода составляет .
.
Такш образом, предлагаемый способ при реализации требует около 1 см исследуемой жидкости. Время каждого измерения составляет . Частота повторения измерений до 50 Гц, Кроме, того, некритичность способа и кислотности исследуемой жидкости позволяет расширить диапазон его применения. Вследствие этого очевидна возможность применения предлагаемого способа в исследовании биохимических процессов, в которых предполагается образование перекиси водорода как промежуточного, быстроразлаганяцегося продукта, который не накапливается в стационарных концентрациях, достаточных для обнаружения менее чувствительными устройствами.
f4
«а fe
Авторы
Даты
1984-12-23—Публикация
1982-11-16—Подача