Способ определения метанола в воздухе Советский патент 1985 года по МПК G01N21/78 

11 Изобретение относится к аналитической химии, в частности к определению малых количеств метанола в воздухе, и-может быть использованй в химической, фармацевтической, лакокрасочной и других отраслях промыш ленности. Известен способ определения метанола в воздухе путем протягивания 5 л анализируемой пробы через два последовательно соединеных поглотительных прибора (содержащих по 5 мл воды) со скоростью 29 л/ч с последующим окислением метанола до формальдегида и определением последнего с хромотроповой кислотой lJ. Недостатками известного способа являются сложность выполнения, обусловленная многооперационностью, длительность выполнения (более 1ч), сравнительно низкая чувствительность и невысокая точность определения. Наиболее близким к изобретению по техйическбй сущности и достигаемым результатам является способ определения метанола в воздухе путем прот гивания исследуемого воздуха через последовательно соединенные трубки, заполненные осушителем и индикаторны порошком, обработанным раствором хр вого ангидрида в серной кислоте, с последующим визуальным колориметрированием окрашенного столбика порош ка 21 . . J- Недостатками известного способа являются низкая чувствительность (50 мг/м) и малая точность определения, превышающая 35% от диапазона измерения. Цель изобретения - повьшение чувствительности и точности определе ния метанола в воздухе. Поставленная цель достигается тем, что пробу анализируемого вещес ва нагревают в присутствии серебряного катализатора до 360-380°С и под ют в реакционную каиеру фотоколориметрического газоанализатора на инд каторную ленту, обработанную смесью 0,9-1,1%-ного раствора сернокислого гидразина, 0,4-0,6%-ного раствора бромфенолового синего, 0,8-1,2%-ног раствора гидрокарбоната натрия и насьш еннрго раствора хлористого кал ция, взятых 9 объёмном соотношении ,11-0,13):(0,65-0,75):(0,4-0,5) 72 1.Обоснование выбора температурного режима каталитического преобразователя. Каталитический преобразователь представляет собой круглую тигельную электрическую печь с внутренним сквозным, отверстием диаметром 10 мм и длиной 200 мм. Внутри отверстия расположена трубка из нержавеющей стали диаметром 8 мм, заполненная гранулированным серебряным катализатором по . длине примерно равной 80-100 мм. Се-г ребряный катализатор представляет собой гранулы пемзы средним диаметром 3 мм с нанеченным йа ее поверхность серебром. Методика выбора оптимального температурного режима. С цомощью регулирующего устройства (термопары, расположенной внутри печи, и автоматического потенциометра) устанавливают различные температуры нагрева и с помощью насоса через трубку с катализатором протягивают метаноло-воздушную смесь с максималь- ным содержанием метанола, равным 20 мг/м. На входе и выходе каталитического преобразователя отбирают прЬбы анализируемой смеси и с помощью химического анализа определяют концентрацию метанола и формальдегида. Находят тайую температуру нагрева, при которой вьгход формальдегида максимальный. Результаты проверки приведены в табл. 1. Из табл. 1 видно, что наибольшая концентрация формальдегид образуется при температуре нагрева, равной 360-380с. Проверка зависимости концентрации формальдегида от концентрации метанола на входе преобразователя при оптимальной температуре 370 С проводится следующим образом. С помощью пародинамической установки на вход каталитического преобразователя подают газовые смеси с различными концентрациями метанола. При этом находят соответствующие концентрации формальдегида на выхопе преобразователя. Результаты проверки приведены в табл. 2. Из табл. 2 следует что процесс преобразования метанола в формальдегид протекает по линейному закону с коэффициентом пропорциональности, примерно равным 1,4. 2.Обоснование выбора концентраций растворов хромогенного реактива.

2.1.Выбор оптимальной концентрации сернокислого гидразина.

Приготавливают 0,4; 0,6; 0,8; 1,0; 1,2; 1,4 и 1,6%-ный растворы сернокислого гидразина, 0,5%-ный раствор бромфенолового синего, 1,0%-ный раствор гидрокарбоната натрия, насыщенный раствор хлористого кальция.

В колбы емкостью 100 мл вливают 40 мл соответствующего раствора сернокислого гидразина, 5 мл раствора бромфенолового синего, 28 мл раствора гидрокарбоната натрия и 17 мл насыщенного раствора хлористого кальция. Содержимое колб перемешивают, охлаждают под стуей холодной воды до комнатной температуры и фильтруют. Приготовленными хромогенными реактивами, содержащими различные количества сернокислого гидразина, обрабатывают подготовленные (прокипяченные в дистиллированной воде и высушенные) белые тканевые ленты и сушат в потоке очищенного и нагретого до 60-70 С воздуха. Индикаторные ленты устанавливают в фотоколориметрический газоанализатор ФЛС1.1, подают газовую смесь с одной и той же концентрацией метанола, равной 7 мг/м, и опреде-. ляют наибольшие значения показаний по шкале вторичного прибора. Концентрация сернокислого гидразина, при которой показания вторичного прибора максимальны, является оптимальной. Результаты проверки приведены в табл. 3.

Из табл. 3 видно, что наиболее оптимальньм является хромогенный реактив с О , 9-1 ,1 %-ным содержанием сернокислого гидразина. Уменьшение последнего- приводит к понижению чувствительности индикаторной ленты, а повышение - к неустойчивости реактива (реактив желтеет).

2.2.Выбор оптимальной концентраций бромфенолового синего.

Приготавливали следующие растворы 1,0%-ный раствор сернокислого гидразина, 0,2; 0,3; 0,4; 0,5; 0,6; 0,7 и 0,8%-ный растворы бромфенолового синего 1,0%-ный раствор гидрокарбоната натрия, насьш енный раствор хлористого кальция.

В колбе емкостью 100 мл вливают 40 мл 1,0%-кого раствора сернокислого гидразина, 5 мл соответствукицего раствора бромфенолового синего, 28 мл

1,0%-ного раствора гидрокарбоната натрия и 17 мл насьш1енного раствора хлористого кальция. Содержимое колб тщательно перемешивают, охлаждают и фильтруют. Подготавливают индикаторные ленты и с помощью фотоколориметрческого газоанализатора определяют оптимальное содержание бромфеноловог синего. Результаты исследований приведены в табл. 4.

Из табл. 4 видно, что за оптимальное можно принять содержание бромфенолового синего (БФС), равное 0,40,6%.

2.3. Выбор оптимальной концентрации гидрокарбоната натрия.

Приготавливают следующие растворы 1,0%-ный раствор сернокислого гидразина, 0,5%-ный раствор бромфенолового синего; 0,4; 0,6; 0,8; 1,0; 1,2; 1,4 и 1,6%-ный растворы гидрокарбоната натрия, насыщенный раствор хлористого кальция.

Приготавливают хромогенные реактив с различным содержанием гидрокарбонат натрия, индикаторные ленты и с помощью фотоколориметрического газоанализатора определяют оптимальное содержание гидрокарбоната натрия. Результаты исследований приведены в ... табл. 5..

.Из табл. 5 видно, что за оптимальное можно принять содержание гидрокарбоната натрия, равное 0,8-1,2%.

3. Примеры вьшолнения способа.

3.1. Приготовление индикаторной ленты.

Белую тканевую ленту кипятят 60 мин в дистиллированной воде и сушат в потоке очищенного и нагретого до 80-90 С воздуха. Приготавливают хромогенный реактив, состоящий из 0,9-1,1%-ного раствора сернокислого гидразина, 0,4-0,6%-ного раствора бромфенолового синего; 0,81,2%-ного раствора гидрокарбоната натрия и насыщенного раствора хлористого кальция, взятых в объемном соотношении 1:(0,11-0,13):(О,650,75):(О,40-0,50). Приготовленный раствор тщательно перемешивают, охлаждают под струей холодной воды до комнатной температуры и фильтруют Хромогенным реактивом обрабатывают тканевую ленту, сушат в потоке очищенного и подогретого до 60-70 С воздуха, сматывают в кассету и упа51ковывают в полиэтиленовый пакет, который запаивают. 3.2.Выполнение способа при минимальной температуре, равной 360 С. Устанавливают температуру нагрева каталитической печи 360 С и подсоединяют .ее к входу датчика газоанализатора ФЛС 1.1 Метил. С помощью пародинамической установки на вход печи подают газовые сиеси с содержанием метанола 0,0; 2,0; 4,0; 6,0; 8,0 и 10,0 мг/м, определяют концент рацию метанола по шкале вторичного прибора газоанализатора. Результаты проверки приведены в табл. 6. 3.3.Выполнение способа при средней температуре, равной 370 С. Результаты проверки приведены в табл. 7 3.4.Выполнение способа при максимальной температуре нагрева, равно . Результаты проверки приведены в табл. -8. 3.5.Выполнение способа при минимальных значениях концентрации ингре диентов хромогенного,реактива. Приготавливают хромогенный реактив, содержащий 0,9%-ный раствор сернокислого гидразина, 0,4%-нь1й раствор бромфенолового синего, 0,8%-ный раствор гидрокарбоната натрия и насыщенный раствор хлористого кальция, взятых в объемном соотноше нии 1:0,11:0,65:0,40. Обрабатывают тканевую ленту, устанавливают ее в фотоколориметрический газоанализатор и от пародинамической установ ки подают на вход каталитической печи газовые смеси с концентрациями метанола, равными 0; 2; 4; 6; 8и 10 мг/м. По шкале вторичного прибо ра определяют концентрацию метанола в смеси. Результаты проверки приведены в табл. 9.

Таблица 1 76 3.6.Выполнение способа при средних значениях концентрации ингредиентов хромогенного реактива. Приготавливают хромогенньй реактив, содержащий 1,0%-ный раствор сернокислого гидразина, 0,5%-ный раствор бромфенолового синего, 1,0%-ный раствор гидрокарбоната натрия и васыщенный раствор хлористого кальция, взятых в объемном соотношении 1:0,12: 0,70:0,45. Обрабатывают тканевую ленту и определяют показания вторичного прибора при различных концентрациях метанола на входе газоанализатора. Результаты проверки приведены в табл. 10. 3.7.Выполнение способа при максимальных значениях концентраций инградиентов хромогенного реактива. Приготавливают хромогенный реактив, содержащий 1,1%-ный раствор сернокислого гидразина, 0,6%-ный бромфенолового синего, 1,2%-ный раствор гидрокарбоната натрия и насьш1енный раствор хлористого кальция, взятых в объемном соотношении 1:0,13:0,75:0,5. Обрабатывают тканевую ленту и определяют показания вторичного прибора при различных концентрациях метанола на входе газоанализатора. Результаты проверки приведены в табл. 11. Минимальная чувствительность способа определения равна 1,0 мг/м метанола в воздухе. Минимальная чувствительность известного способа равна 50 мг/м, т,е. в 40 раз ниже данного способа. Основная приведенная погрешность газоанализатора не превьш1ает 5,0%. Следовательно, точность определения предлагаемого способа в 7 раз выше, чем для известного.

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕТАНОЛА В ВОЗДУХЕ, включающий колориметрирование,о тлич ающийс я тем, что, с целью повышения чувствительности и точности способа, пробу анализируемого вещества нагревают в присутствии серебряного катализатора до 360-380 С и подают в реакционную камеру фотоколориметрического газоанализатора на индикатурную , обработанную смесью 0,9-1,1%-ного раствора сернокислого гидразина, 0,4-0,6%-ного раствора бромфенолог вого синего, 0,8-1,2%-ного раствора гидрокарбоната натрия и насыщенного g раствора хлористого кальция, взятых в объемном соотношении 1:(О,11-О,13): (О,65-0,75):(О,40-0,50).

Концентрация метанола, Концентрация формальдегида, 2,38,6 . 20 20 20 2020 20 12,2 14,5 14,9 13,4 11,9 Концентрация 2,15 метанола,

Концентрация

1,52 формальдегида, мг/м Концентрация сернокислого 0,4 0,6 0,8 гидразина, % Концентрация 0,2 0,3 0,4 БФС, % Показания вторичного 5,66,3 прибора, мг/м Концентрация гидрокарбоната натрия, % 0,4 0,6 0,8 Показания вторичного прибора, мг/м 5,5 5,9 6,3

2,80 4,32 5,70 7,37

Таблица 3

Таблица 5 ; 3,96 6,10 8,05 10,30 1,0 1,2 1,4 1,6 0,5 0,6 0,7 0,8 6,97,36,8 6,7 6,2 1,0 1,2 1,4 1,6 6,5 6,5 6,3 5,2 9 Концентрация метанолаQ по XHMH4ecKohfy. анализу, мг/м Показания вторичногоО1,6 прибора, мг/м Концентрация метанола поQ 95 химическому анализу, мг/м Показания вторичного п15Ибора, мг/м О1,75 Концентрация метанола по . химическомуО 2,10 анализу, мг/м Показания вторичногоQ go прибора, мг/м Концентрация метанола по химическому анализу, мг/м О .1,90 Показания вторичного прибора, мг/м О 1,85

-Таблица 7 113351710 Таблица 6 2,2 4,05 6,15 8,12 9,55 3,766,02 7,9 9,35 4.10 5.96 8.07 9.70 3,906,17 8,25 9,80 .Т а б л и ц а 8 4,07 6,07 7,86 9,65 3,90 6,05 8,15 9,70 Т а б л и ц а 9 4,05 6,10 7,85 9,40 4,20 5,90 7,30 8,80