Способ количественного определения гуминовых веществ в воде Советский патент 1989 года по МПК G01N21/59 

4 1

СО

00

Изобретение относится к аналитической , в частности к определению содержания органических веществ в воде.

Целью изобретения является повышение точности и чувствительности определения органических веществ гумуг сового происхождения.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства, реализующая crfoco6; на фиг. 2 - зависимость изменения частоты колебаний от концентрации гумино- вых,веществ.

Устройство содержит блок 1 измере ния частоты заполнения, генератор 2, работающий в импульсном режиме, усилитель 3, блок 4 задержки при работе в импульсном режиме, генератор 5 звуковой частоты, ячейку 6 с пьезо- керамическими пластинами для исследуемого раствора, приемник 7 сигналов, усилитель 8, электронный аналоговый частотомер 9, осциллограф 10 ультрафиолетовую лампу 11, источник 1.2 питания ультрафиолетовой лампы, времяамплитудный преобразователь 13 линзы 14, монохроматор 15.

Способ количественного определения гуминовых веществ в воде реализу ется следующим образом.

Генератор 5 звуковой частоты работает в одном из двух режимов - непрерывном или импульсном.

В первом случае генерируемые коле бания подаются на усилитель 3, а затем на электроды задающего полуэлемента ячейки 6. С электродов приемного полуэлемента ячейки 6 сигнал поступает в приемник 7 сигналов, после чего анализируется электронным аналоговым частотомером 9. Облучение раствора, находящегося в ячейке 6, проводится с помощью оптической системы, включающей источник 12 пита- ния, времяамплитудный преобразователь 1-3, ультрафиолетовую лампу 11, линзы 14 и монохроматор 15.

При работе в импульсном режиме генератор 5 звуковой частоты выдает два импульса: остроконечный для запуска развертки осциллографа 10 и прямоугольный для формирования импульса генератором 2, частота заполнения при этом измеряется блоком 1. Задержка импульса при работе в таком режиме может осуществляться. с помощью блока 4. Принятый и усиленный сигнал после прохождения анализи5

f

5 0

0

5 0 З

0 5

руемой систем1 1 исследуется с помощью осциллографа 10. Концентраш-м гуминовых веществ определяют по максимуму разности частот по калибровочной зависимости.

Задающий и приемный полуэлементы содержат одинаковые пьезопластины и соединенные с ними электроды. При эксплуатации на электроды задающего полуэлемента подают знакопеременное напряжение с частотой в диапазоне 2-8 МГц и амплитудой 50 - 400 мВ, в результате чего в исследуемой среде образуются ультразвуковые колебания с мощностью в диапазоне от 6-10 до 5-10 Вт/см.

В системе, не облучаемой ультрафиолетовым светом, частота индуцированных колебаний на электродах приемного полуэлемента совпадает с частотой колебаний задающего полуэлемента. При облучении системы ультрафиолетовым светом в присутствии органических веществ гумусового происхождения частота колебаний, возбуждаемых в приемном полуэлементе, изменяется по сравнению с частотой колебаний до облучени:я. В период облучения исследуемой жидкости ультрафиолетовым светом разность частот не остается постоянной, а имеет четко выраженный максимум, который функционально зависит от содержания в растворе гуминовых веществ. Подобный эффект вызван резонансным поглощением салициловых и феноловых групп, имеющихся в гуминовых веществах, света ультрафиолетовой области. Образующийся в результате такого резонансного поглощения избыток энергии накладывается на колебания ультразвуковой частоты и приводит к смещению исходной частоты.

Пара -штры осуществления способа выбраны в оптимальных пределах. При частоте менее 2 МГц абсолютная величина максимума разности частот приемного полуэлемента снижается, что непосредственно сказывается на чувствительности (крутизне) количественного определения гуминовых веществ. При частоте более 8 МГц отмечается снижение точности за счет дополнительного локального разогрева исследуемой жидкости и возникновения конвективных пульсаций. При амплитуде напряжения менее 50 мВ и соответственно мощности ультразвуко-.

вых колебаний менее 6-10 Вт/см 2 передаваемого усилия и мощности излучения оказьшается недостаточно для возбуждения в приемном полуэлементе колебаний с амплитудой заданного уровня. В случае амплитуды напряжения на задающем полуэлементе более 400 мВ и соответственно мощности ультразвуковых колебаний более 5 х10 Вт/см наибольший вклад в колебания приемного полуэлемента вносит интенсивность ультразвуковых волн, что сразу отражается на чувствительности способа.

Пример. Кварцевую кювету объемом 50 мл, оборудованную измерительной системой из задающего и приемного полуэлементов, каждый из которых состоит из двух палладиевых электродов, соединенных с пьезокера мической пластиной из цирконата-ти- таната бария, заполняют раствором, содержащим 8,0 мг/л гуминовой кислоты. Гуминовая кислота имеет степень псшимеризации 103 и среднюю мот лекулярную массу (определенную методом светорассеяния) 271t1 тыс.у.е. Подают на электроды задающего полуэлемента от генератора звуковой частоты знакопеременное напряжение с амплитудой 200 мВ и частотой 3 МГц. Измеряют;частоту электрических колебаний на электродах приемного полуэлемента с помощью электронного аналогового цифрового частотомера. Об- лучают раствор монохроматическим ультрафиолетовым светом с длиной волны 260 им с помощью ультрафиолетовой лампы и монохроматора. Измеряют частоту электрических колебаний на электродах приемного полуэлемента в период облучения и устанав-

1449877

ливают изменение частоты по сравн ё- нию с частотой до облучения. Разность частот составляет 0,82 МГц.

5

Разбавляют исходный раствор дистиллированной водой до концентрации . гуминовой кислоты 6,0 мг/л. Повторяют процедуру с указанным раствором . 10 аналогично предьщущей, сохраняя ту же частоту и амплитуду напряжения. Б этом случае разность частот составляет 0,63 МГц. В такой же последовательности определяют разность 15 частот до и после облучения ультрафиолетовым светом растворов, содержащих 4,0; 2,0; 1,0; 0,5; 0,25 мл/л гуминовой кислоты, при этом разность частот составляет соответственно 0 0,407; 0,22; 0,095; 0,061; 0,052 МГц. Точность (относительная ощибка определения) составляет 1,7%, чувствительность (крутизна) 7,8.

5 Формула изобретения

Способ количественного определения гуминовых веществ в воде, включающий облучение исследуемого раст0 вора ультрафиолетовым светом, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и чувствительности способа, одновременно с облучением раствора его зондируют ультразвуковыми колебаниями с частотой в диапазоне от 2 МГц до 8 МГц и мощностью колебаний в диапазоне от 6,0-10 Вт/см2 до 5,010 Bт/cм регистрируют изменение частоты ульд тразвуковых колебаний и по максимальному изменению частоты ультразвуковых колебаний судят о количестве гуминовых веществ в воде.

5

i2

Изобретение относится к области аналитической химии, в частности к определению содержания органических веществ. Целью изобретения является повьппение точности и чувствительности определения. Поглощение излучения органическими вещества и исследуют в виде ультразвуковых колебаний, которые регистрируют с помощью измери- тельной системы, состоящей из задающего и приемного полуэлементов. Полуэлементы включают в себя одинаковые пьезопластины и соединенные с ними электроды. При эксплуатации на электроды задающего полуэлемента подают знакопеременное напряжение с частотой 2-8 МГц и амплитудой 50 - 400 мВ. Регистрируют частоту колебаний электродов приемного полуэлемента до и после облучения ультрафиолетовым светом и определяют концентрацию гумино- вых веществ по максимуму разности частот по калибровочной зависимости. Если в системе, не облучаемой ультрафиолетовым светом, частота индуцированных колебаний на электродах приемного и задакнцего полуэлементов совпадает, то при облучении ультрафи- а олетовым светом частота приемного по- луэлемента изменяется в функциональной зависимости от содержания в растворе гуминовых веществ, причем зависимость содержит максимум, по которому оценивают концентрахщю гуминовых веществ в воде. 2 ил. О)

f,fifl(

0.5

av

0.5

0.2 0.1