Способ приготовления индикаторной массы для количественного определения пирокатехина Советский патент 1992 года по МПК G01N21/78 

(Л

С

Изобретение относится к аналитической химии, в частности к приготовлению индикаторной массы для количествненого определения пирокатехина в воздухе. Цель - повышение чувствительности анализа. Для этого носитель - силохром ярко- голубой - обрабатывают смесью 0,05 - 0,10 моль/л нитрита натрия и 0,30 - 0,40 моль/л бромистоводородной кислоты в равных объемных соотношениях, промывают водой и (0,5-1) моль/л водным раствором лаурилсульфата натрия. В сравнении с известным этот способ позволяет повысить чувствительность определения от 7 до 2 мг/м3. 3 табл.

Изобретение относится к.аналитической химии, а именно к способам приготовления индикаторной массы, и может быть использовано для количественного определения пирокатехина в воздухе при проведении санитарно-гигиенического контроля воздушной среды.

Известен способ приготовления индикаторной массы для определения ди- фенолов в воздухе на основе силикагеля, пропитанного раствором п- диметиламинобензальдегида в серной кислоте, с последующим выдерживанием индикаторной массы при 115°С в течение 15 мин. После пропускания пробы анализируемого воздуха через индикаторную массу концентрацию фенола определяют

путем сравнения интенсивности окраски индикаторной массы со стандартной шкалой.

Недостатком этого способа является слабая интенсивность окраски продуктов взаимодействия дифенолов (пирокатехина) с индикаторной массой и в с этим низкая чувствительность по пирокатехину (25 мг/м7 в пробе).

Наиболее близким к изобретению является способ приготовления индикаторной массы на основе фарфорового или стеклянного порошка с зернением 0,11-0,35 мм, предварительно обработанного разбавленным раствором сернокислого церия (IV), ме- таванадата аммония и серной кислоты и высушенного при 65-70°С в течение 30 мин.

4 Ю

Ј 00

о

Недостатком известного способа является невысокая чувствительность по пирокатехину (7 мг/м3), что связано с недостаточно,контрастным переходом окраски индикаторной массы при взаимодействии с данным дифенолом.

Целью изобретения является повышение чувствительности количественного определения пирокатехина за счет использования индикаторной массы.

Поставленная цель достигается тем, что в качестве индикаторной массы используется силохром ярко-голубой, предварительно обработанный смесью растворов нитрита натрия и бромистоводородной кислоты в равных объемных соотношениях с последующим промыванием носителя водой и водным раствором лаурил сульфата натрия (Л С).

Силохром ярко-голубой представляет собой кремнеземный сорбент с высокоразвитой пористой структурой (средний диаметр пор 35,0 нм, удельная поверхность 80 м /г), содержащей на поверхности Фрагменты органического красителя.

Фрагмент структуры силохрома ярко- голубого:

i i

-Si-0-Si-R-NHi

0О

1I

-si-o-si--R-mv

0о

1i

-Sl-0-Si-R-NHj

й-MH-s

-()y-HH

- w ,

/

о-ГУо

So5Ka

Данная структура обеспечивает высокую механическую прочность полисилокса- новой матрицы (жесткость силикатной структуры) и прочную фиксацию красителя на поверхности матрицы за счет ковалент- ной химической связи. Благодаря этому по- вышается стойкость в кислых и нейтральных средах и обеспечивается большая скорость пропускания анализируемого раствора.

Связь органического красителя через поверхностные гидроксильные группы с силикатной матрицей обеспечивает его равномерное распределение на поверхности, которое не изменяется при сушке и обработке реагентами: водой, растворителями и т.д.

Определение пирокатехина с использованием индикаторной массы, основано на диазотировании окрашенного фрагмента силохрома ярко-голубого:

HN02 + -R- NH2 + Н+ - N N+ + 2№0

и последующего азосочетания образованного диазония с пирокатехином:

-R - ПК - R - N N - ПК + НаО.

При взаимодействии с пирокатехином индикаторная масса изменяет окраску с ярко-желтой на ярко-фиолетовую.

Продукт реакции обладает интенсивным собственным поглощением или собственной окраской, которая отлична от краски исходного диазония силохрома ярко-голубого, что приводит к повышению чувствительности определения пирокатехина.

Диазотированию подвергается аминогруппа антрахинонового кольца фрагмента органического красителя, входящего в структуру силохрома ярко-голубого.

Сульфо- и карбонильная группы, входящие в данное антрахиноновое кольцо, обеспечивает большую скорость азосочетания иона диазония с пирокатехином и устойчивость диазония более 5 сут.

Повышение чувствительности определения пирокатехина связано с интенсивностью собственной окраски диазония и продукта азосочетания с пирокатехином. Молярный коэффициент светопоглощения ди.азония силохрома составляет 20000- 30000, а продукта реакции -до 40000, что в

10 раз больше, чем в случае индикаторных систем с неограническими индикаторами (например, Ce(IV) и V(M).

Введение в систему ПАВ обеспечивает повышение контрастности перехода окраски при взаимодействии диазония силохрома ярко-голубого с пирокатехином.

В качестве кислоты в диазотирующей смеси могут быть использованы различные кислоты (HCI, H2S04, НВг). Однако,

как и для других аминов, диазотирование в присутствии бромистоводородной кислоты протекает с большей скоростью. При использовании бромистоводородной кислоты для диазотирования силохрома ярко-голубого скорость диазотирования гораздо выше и для диазотирования достаточно 2-3 мин - времени протекания диазотирующей смеси через индикаторную трубку. Применение, например, хлористоводородной

кислоты (конечная концентрация вдиазоти- рующей смеси 0,7-1,4 моль/л при конечной концентрации нитрита натрия 0,08 моль/л) удлиняет процесс диазотирования в 8-10 раз, т.е. индикаторная масса должна выдерживаться в диазотирующей смеси 20-30 мин, Вследствие этого, применение других минеральных кислот, кроме бромистоводородной, является нецелесообразным.

В качестве поверхностно-активных веществ (ПАВ) изучены вещества различных классов: анионный ПАВ -лаурилсульфатнатрия, неионный ПАВ - синтанол и катион- ный ПАВ - цетилпиридиний хлорид. Из всех изученных ПАВ только лаурилсульфат натрия, имеющий частично отрицательный заряд, выполняет функцию эффективного противоиона для иона диазония силохрома ярко-голубого, имеющего положительный заряд.

Лаурилсульфат натрия хорошо стабилизирует диазоний силохромз ярко-голубого- индикаторная масса вследствие этого не изменяет своей окраски в течение 5-7 сут. Применение других ПАВ для.этих целей неэффективно.

Результаты сравнения условий выполнения и достигаемых параметров предлагаемого и известных приведены в табл.1.

Предлагаемый способ применим для определения 2-45 мг/м пирокатехина в воздухе.

При содержании нитрита натрия в диазотирующей смеси 0,05 моль/л силох- ром ярко-голубой диазртируется не полностью, что ведет к увеличению ошибки определения пирокатехина, а при CNaNOi 0.10 моль/л наблюдается увеличение поглощения нитрита натрия самой ин- дикаторной массой, что также ведет к резкому увеличению ошибки определения пирокатехина. При содержании бромистоводородной кислоты в диазотирующей смеси 0,30 моль/л время диазотирования силохрома ярко-голубого увеличивается до 10 мин, что усложняет проведение анализа, а при Снвг 0,40 моль/л также наблюдается увеличение поглощения бромистоводородной кислоты индикаторной массой, что ве- дет к увеличению ошибки определения пирокатехина. При содержании нитрита натрия в смеси более чем 1:1 (по объему) его избыток поглощается индикаторной массой, а при содержании менее чем 1:1 не полностью диазотируется индикаторная масса, что приводит к искажению результатов определения пирокатехина. При содержании бромистоводородной кислоты в диазотирующей смеси менее чем 1:1 замедляется диазотирование индикаторной массы, а более чем 1:1 приводит к поглощению избытка НВг силохромом ярко- голубым, что ведет к увеличению ошибки определения пирокатехина. При концентрации ЛН 0, моль/л его не хватает для стабилизации диазония силохрома ярко-голубого, а при Слс 1 10 моль/л его достаточно сложно полностью вымыть из носителя водой, что ведет к занижению результатов определения пирокатехина.

Способ осуществляют следующим образом.

Приготовление индикаторной массы. 0,2 г силохрома ярко-голубого (фракция 0,100-0,160 мм) помещают в индикаторную трубку диаметром 0,2 см, длиной 10 см на тампон из стекловаты, находящийся на расстоянии 1 см от нижнего конца трубки. На нижний конец индикаторной трубки одевается отрезок резиновой трубки, снабженной зажимом. Капиллярной пипеткой заполняют индикаторную трубку дистиллированной водой, легким постукиванием удаляют пузырьки воздуха в массе силохрома, затем сливают воду до уровня сорбента и обрабатывают слой сорбента предварительно приготовленной диазотирующей смесью (2-5 см ), состоящей из равных объемов нитрита натрия (0,05-0,10 моль/л) и бромистоводородной кислоты (0,30-0,40 моль/л), промывают ди- азотированный силохром последовательно 5-10 см дистиллированной воды, 5-10 см3 водного раствора Л Н и 5-10 см дистиллированной воды.

Водный раствор, полученный поглощением паров пирокатехина или смыванием аэрозолей с фильтра, пропускают через приготовленную индикаторную массу со скоростью 1-2 см/мин.

Замеряют длину столба индикаторной массы, изменившего окраску, и по градуиро- вочному графику находят концентрацию пирокатехина.

Для построения градуировочного графика используют зависимость длины изменившего окраску индикаторного столбика от концентрации пирокатехина, приведенную в табл.2.

П р и м е р 1. Определение пирокатехина в пробах воздуха.

Приготовление индикаторной массы 0,2 г силохрома яркого-голубого помещают в индикаторную трубку диаметром 0,2 см, длиной 10 см на тампон из стекловаты, находящийся на расстоянии 1 см от нижнего конца трубки. На нижний конец индикаторной трубки одевается отрезок резиновой

трубки, снабженной зажимом. Пипеткой заполняют индикаторную трубку дистиллированной водой, легким постукиванием удаляют пузырьки воздуха в массе силох- рома, затем сливают воду до уровня сорбента.

Обрабатывают слой сорбента 2 см предварительно приготовленной диазо- тирующей смесью, состоящей из равных объемов 0,05 моль/л нитрита натрия и 0,30 моль/л бромистоводородной кислоты, промывают диазотированный силохром последовательно 5 см дистиллированной воды, 5 см3 водного раствора 0, моль/л ЛН и 5 см3 дистиллированной воды.

20 л воздуха со скоростью 2-4 л/мин аспирируют через фильтр АФА-ХП или поглотительный прибор, содержащий 5 мл ам- миачно-ацетатного буфера рН 9,0.

5 мл пробы из поглотительного прибора или 5 мл раствора после обработки фильтра пропускают через трубку с подготовленной индикаторной массой со скоростью 1-2 см3/мин.

Содержание пирокатехина находят по .уировочному графику.

П р и м е р 2. Приготовление индикаторной массы. После заполнения индикаторной трубки слоем силохрома ярко-голубого, как указано выше, его обрабатывают 4 см предварительно приготовленной диа- зотирующей смесью, состоящей из равных объемов 0,08 моль/л нитрита натрия и 0,35 моль/л бромистоводородной кислоты, промывают диазотированный силохром, последовательно 7,5 см3 дистиллированной воды, 7,5 см3 водного раствора 0,75-10 2 моль/л ЛН и 7,5 см дистиллированной воды.

После аспирирования 20 л воздуха со скоростью 2-4 л/мин через фильтр АФА- ХП или поглотительный прибор, содержащий 5 мл аммиачно-ацетатного

буфера рН 9,0, дальнейшее определение пирокатехина проводят как описано в примере 1.

П р и м е р 3. Приготовление индикаторной массы. После заполнения индикаторной трубки слоем силохрома ярко-голубого, как указано выше, его обрабатывают 5 см предварительно приготовленной диазо- тирующей смесью, состоящей из равных объемов 0,10 моль/л нитрита натрия и

0,40 моль/л бромистоводородной кислоты, промывают диазотированный силохром последовательно 10см дистиллированной воды, 10 см водного раствора 1 -10 моль/л ЛН и 10 см3 дистиллированной воды.

Определение пирокатехина в воздухе проводят по примеру 1.

Результаты определения пирокатехина при различных режимах приведены в табл.3.

Формулзизобретения

Способ приготовления индикаторной массы для количественного определения пирокатехина, включающий обработку носителя смесью реагентов, отличающий- с я тем, что, с целью повышения чувствительности определения, носитель - силохром ярко-голубой - обрабатывают смесью 0,05-0,10 моль/л нитрита натрия и 0,30- 0,40 моль/л бромистоводородной кислоты в равных объемных соотношениях, промывают водой и (0,5-1) 10 моль/л водным раствором лаурилсульфата натрия.

Таблица 1

Таблица 2

ТаблицаЗ