Способ определения кислорода в газах Советский патент 1990 года по МПК G01N21/64 

Изобретение относится к аналитической химии (к люминесцентному анализу неорганических веществ; и может быть использовано для определения микроколичеств кислорода в газах.

Цель изобретения - повышение чувствительности определения кислорода в диапазоне концентраций 0,17- 220 мкг/л.

Использование эозина и антрацена в способе обусловлено тем, что при фотовозбуждении молекул эозина в длинноволновой полосе поглощения с высоким квантовым выходом происходит .заселение его триплетных состояний и эффективный перенос энергии электронного возбуждения по триплетным уровням на молекулы антрацена. В результате этого возникает аннигиля- ционная замедленная флуоресценция молекул антрацена.

В присутствии кислорода происходит одновременное тушение триплетных состояний молекул эозина и антрацена, а также синглет-триплетная аннигиляция молекул эозина и синглет- ных молекул кислорода, что в совокупности приводит к увеличению чувствительности определения кислорода в диапазоне концентраций 0,17- 220 мкг/л (нижняя граница концентраций кислорода является нижней границей определяемых содержаний кислорода описываемым способом. При концентрациях кислорода, больших 22U мкг/л, происходит полное тушение замедленной

ел оэ

ее

флуоресценции;. Максимальная чувствительность определения кислорода в диапазоне концентраций 0,17-220 мкг/л наблюдается при концентрации антрацен в фазе кремнезема . При концентрации антрацена, меньшей 3 1U. Mr 1, чувствительность определения уменьшается за счет уменьшения вероятности триплет-триплетного переноса энергии электронного возбуждения из-за увеличения среднего расстояния между сорбированными молекулами эозина и антрацена. Верхняя граница концентраций антрацена в фазе кремнезе- ма М-г 1 лимитируется растворимостью антрацена в органических растворителях и соотношением объемов раствора антрацена и сорбента 1:1, обеспечивающим получение вослроизво-

димых результатов. i

Интенсивность аннигиляционной замедленной флуоресценции измеряют на установке, состоящей из кварцевой кюветы толщиной 1 мм, куда помещают кремнезем (100 мг) с сорбированным на нем эозином и антраценом, лазерного источника возбуждения ЛТИПЧ-4, работающего в режиме модулированной добротности ( С 20 не) с усилите- лем ИЗ-25 (энергия 150 мДж на А 1064 нм) и удвоителем частоты на основе ниобата лития (Д 532 нм), фотоэлектронного умножителя ФЭУ-84 с электрическим фотозатвором с времен- ным разрешением 50 не и осциллографа С8-12.

Пример 1. К 200 мг кремнезема марки Силохром С-80 (фракция 0,2-0,3 мм) в стаканчике добавляют 10 мл М пропанольного раствора эозина и перемешивают в течение 5 мин. Жидкость над сорбентом сливают, измеряют оптическую плотность. Концентрацию красителя в фазе кремне- зема, равную , находят по изменению оптической плотности исходного раствора красителя после сорбции. Полученный сорбент высуши- вают на воздухе при комнатной темпе- ратуре, добавляют к нему 1 мл 8 М гексанового раствора антрацена. Гексан удаляют путем откачки на водоструйном насосе. Концентрация антрацена в фазе кремнезема равна . Полученный сорбент U00 мг) помещают в кювету, которую присоединяют к вакуумному посту с форвакуумным и диффузионным паромасляным насосами, и откачивают кювету до рт.ст. Дозацию кислорода в кювету осуществляют добавлением воздуха (при известных температуре и давлении) из небольших точно измеренных объемов. Отношение введенного в систему воздуха к объему кюветы определяют заранее. Измеряют интенсивность Jot-pf аннигиляционной замедленной флуоресценции в максимуме ее свечения (425 нм) и строят градуиро- вочную характеристику в координатах Jjfg - концентрация кислорода,мкг/л

В диапазоне концентраций кислород 0,17-220 мкг/л градуировочная характеристика прямолинейна, а интенсивность аннигиляционной замедленной флуоресценции уменьшается в 7U раз.

Чувствительность определения кислрода в диапазоне концентраций 0,17- 220 мкг/л не изменяется при изменени концентраций эозина в фазе кремнезем в диапазоне концентраций 7 - 3 -10-& М-г-1

Интенсивность аннигиляционной замедленной флуоресценции не изменяетс в присутствии азота и гелия (при атмосферном давлении).

Пример 2.К 200 мг кремнезема с сорбированным на нем в условиях примера 1 эозином (концентрация красителя в фазе сорбента ) добавляют 1 мл гексанового раствора антрацена. Получают сорбент с концентрацией антрацена в фазе сорбента 3-10 . Далее поступают, как описано в примере 1. В диапазоне концентраций кислорода 0,17- 220 мкг/л градуировочная характеристика прямолинейна, а интенсивность аннигиляционной замедленной флуоресценции уменьшается в 55 раз.

Пример З.К 200 мг кремнезема с сорбированным на нем в условиях примера 1 эозином (концентрация красителя в фазе сорбента 2 ) добавляют 1 мл 1 -10-3 М гексанового раствора антрацена. Получают сорбент с концентрацией антрацена в фазе сорбента 5 -10 . Далее поступают, как описано в примере 1. В диапазоне концентраций кислорода 0,17-220 мкг/л градуировочная характеристика прямолинейна, а интенсивность аннигиляционной замедленной флуоресценции уменьшается в 75 раз.

Пример 4,К 200 мг кремнезема с сорбированным на нем в условиях примера 1 эозином (концентрация красителя в фазе сорбента 2 М- ) добавляют 1 мл М гексанового раствора антрацена. Получают сорбент с концентрацией антрацена в фазе сорбента 2-10 М-г-1. Далее поступают, как описано в примере 1. В диапазоне концентраций кислорода 0,17-220 мкг/л градуировочная ха- рактеристика прямолинейна, а интенсивность аннигиляционной замедленной флуоресценции уменьшается в 20 раз.

Пример 5. Определение кислорода в газообразном азоте высокой чистоты.

Готовят сорбент, как описано в примере 1. Кювету вакуумируют, через сорбент пропускают поток анализируемого газа при атмосферном давлении и измеряют интенсивность аннигиляционной замедленной флуоресценции. Содержание кислорода находят по градуиро- вочной характеристике, построение которой описано в примере 1.

Найдено кислорода, мкг/л: 5,0-0,4; п 6.

Таким образом, предлагаемый способ по сравнению со способом, который выбран за прототип, позволяет более чем в 1,5 раза повысить чувствительность определения кислорода в диапазоне концентраций 0,17-220 мкг/л. Способ характеризуется высокой селективностью, определению микроколичеств кислорода не мешают азот и гелий. Формула изобретения

Способ определения кислорода в газах, включающий приготовление сорбента путем сорбции красителя на кремнеземе в количестве 7-10 т - 3-10 М г1 и измерение линейного изменения интенсивности флуоресценции поверхности сорбента, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности определения в диапазоне концентраций 0,17-22и мкг/л, в качестве красителя используют эозин, а сорбент обрабатывают раствором антрацена до концентрации последнего в фазе сорбента - М-г 1 и измеряют уменьшение интенсивности аннигиляционной замедленной флуоресценции, по величине которой определяют концентрацию кислорода.

Изобретение относится к области аналитической химии (области люминесцентного анализа неорганических веществ) и может быть использовано для определения микроколичеств кислорода в газах. Целью изобретения является - повышение чувствительности определения кислорода в диапазоне концентраций 0,17-220 мкг/л. Способ включает сорбцию эозина на кремнеземе в количестве 7^.10^-7 - 3^.10^-6 Мг^-1, обработку сорбента раствором антрацена до его концентрации в фазе сорбента 3^.10^-6 - 5^.10^-6 Мг^-1, и измерение линейного уменьшения интенсивности аннигиляционной замедленной флуоресценции поверхности сорбента.

Составитель О. Бадтиева Редактор А. Маковская Техред М.Ходанич Корректор М. Шароши

Заказ 212

Тираж Ь07

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное