Способ определения органического углерода в морских донных осадках Советский патент 1992 года по МПК G01N1/28 

Изобретение относится к аналитической химии для определения содержаний органического углерода в геологических и природных объектах и может быть использовано в геологии, геохимии и экологии с целью изучения процессов седиментогене- за, формирования донных осадков и накопления в них рудных элементов, а также контроля за уровнем антропогенного загрязнения.

Известен способ определения органического углерода в морских осадках по методу Горбаренко С.А. Способ осуществляют следующим образом. Вначале в пробе опре- деляют карбонатный углерод путем разложения пробы 4%-ным раствором соляной кислоты с подогревом в реакторе. Затем определяют общий углерод методом сожжения при прокаливании пробы при температуре 1000-1100°С в токе кислорода и по разности определяют содержание органического углерода. Время определения 40-60 мин.

Однако при использовании данного метода получают неточные результаты. Обработка кислотой довольно трудоемкая операция и, кроме того, частично органическая составляющая подвергается соляно- кислотному гидролизу, уменьшая достоверность определения в результате потерь, которые составляют 15-20%. Недостатком способа является также длительность проведения процесса, так как на один

VJ

СО

со чэ ел

анализ с подготовкой затрачивается около 1 ч.

Наиболее близким к предлагаемому является способ определения органического углерода по методу Люцарева, который заключается в том, что вначале проба для анализа проходит стадию предварительной подготовки, заключающейся в том, что навеску пробы обрабатывают в фарфоровом тигле соляной кислотой, объем которой зависит от предполагаемой карбонатности (2-3 мл). Затем добавляют дистиллированную воду. Растворы в тиглях упаривают досуха на водяной бане, после чего содержимое в тиглях переносят в кварцевую лодочку для сожжения в токе кислорода при температуре 950°С. Выделяющиеся газы при сгорании пробы - оксиды углерода, серы и азота, с потоком кислорода направляют через газопромывной сосуд с раствором сильного восстановителя (смесь гипофосфита натрия и йодида калия) и очищают дополнительно над крупнозернистым гидропиритом и ан- гидроном. Таким образом удаляют мешающие анализу оксиды азота и серы, а поток газа направляют в кулонометрическую ячейку с раствором хлористого бария, где производится определение углерода в навеске пробы.

Недостатками данного метода являются получение недостоверных данных в связи с кислотной обработкой проб, при которой удаляется часть органического вещества, не входящая в конечный результат анализа; трудоемкость проведения процесса подготовки пробы для анализа и длительность во времени.

Цель изобретения - сокращение времени и повышение точности анализа.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу определения органического углерода в морских донных осадках, включающему гидролиз и последующую количественную регистрацию, пиролиз исходного образца осуществляют при 480-520°С в присутствии катализатора - окиси-закиси кобальта при массовом соотношении его с навеской образца, равном (0,5-1,0): 1.

Пример. Используют известный анализатор АН-7529 с поглотительным раствором (100 г KCI + 100 г SrCl2-6H20+ +1 г НзВОз), доведенным до 1 л дистиллированной водой, и вспомогательным раствором (100 г KCI+100 г (СГ%-ЗН20+1 г НзВОзЦ - также до 1 л. Пробу исследуемого вещества СДО-1 в количестве 50 мг помещают в фарфоровую лодочку и добавляют 37 мг окиси-закиси кобальта. Затем лодочку помещают в нагреватель анализатора, герметично закрывают и пропускают кислород.

Исследуемую пробу прокаливают при 500°С в течение 3 мин в токе кислорода Образовавшаяся при прокаливании С02 поступает в электролитическую ячейку анализатора и

поглощается раствором. Анализатор работает на принципе автоматического кулоно- метрического титрования по величине рН. Показания фиксируются в процентах массовой доли углерода.

Показания измерителя фиксируются в четырех временных интервалах: 2,0; 2,5; 2,7; 3,0 мин.

В данном примере для пробы СДО-1 показания измерителя в указанных интервалах составляют 0,90; 1,06; 1.12; 1,19% соответственно. Показания временных интервалов служат контролем завершения процесса. Так, в данном примере процесс завершился в интервале 2,5-2,7 мин. так как

разница в показаниях составляет0,04%. что соответствует величине аналитической погрешности прибора. Это согласуется также с аттестованными значениями пробы СДО-1 (1,09%). Показание интервала 2.5 мин 1,06%, а разность (1,06-1,09)% равна - 0,03%. Показание интервала 2.7 мин - 1,12%, разность(1,12-1,09)% равна+0,03%. Следовательно, погрешность между аттестованными значениями и полученными показаниями в указанных интервалах составляет ± 0,03%. Среднее значение между приводимыми интервалами составляет

с. + 1,

Следовательно, в интервале 2,5 мин процесс завершается, а конечный результат в интервале 2,5 мин фиксируется показанием измерителя.

Аналогичные примеры проведения способа показаны также на пробах СДО-2 и СДО-3 (табл. 1).

В табл. 1 приведены результаты анализа государственных стандартных образцов

донных осадков с известными значениями общего и органического углерода с фиксацией результатов анализа во временных ин- тервалах (постоянных времени) и окончательных результатов анализа.

В табл. 2 приведены результаты анализа содержаний органического углерода в пробах ГСО в предлагаемых и заинтерваль- ных соотношениях катализатора к навеске

пробы (К:Н).

В табл. 3, приведено содержание органического углерода в стандартных пробах ГСО в зависимости от соотношений катализатора к навеске и температуры пиролиза &Н).

Заинтервальные значения катализатора 0 ,5 недостаточны для проведения процесса низкотемпературного пиролиза, а значения приводят к перегреву катализатора, что способствует увеличению температуры пиролиза.

Достижение указанной цели - точности упрощения и сокращения времени проведения анализа - подтверждается данными, приведенными в табл. 1-3.

Таким образом, время проведения анализа по предлагаемому способу в 10 и более раз сокращается по сравнению с известным. Точность анализа составляет 0,01-0,04 . абс.% по предлагаемому способу, и более

0,5 - по известному способу из-за потери органической составляющей в результате солянокислотного гидролиза.

Формула изобретения

Способ определения органического углерода в морских донных осадках, включающий пиролиз и последующую количественную регистрацию, отличающийся тем, что, с целью сокращения

времени и повышения точности анализа, пиролиз исходного образца осуществляют при 480-520°С в присутствий катализатора - окиси-закиси кобальта при массовом соотношении его с навеской образца, равном

(0.5-1.0):1.

Таблица 1

Использование: в области аналитической химии для определения содержания органического углерода в геологических и природных объектах. Сущность изобретения: исходный образец подвергают пиролизу при 480-520°С в присутствии катализатора - окиси-закиси кобальта при массовом соотношении его с навеской образца, равном (0,5-1,0):1. 3 табл. Ё

Примечание. т - тг - тз - ТА соответствует 2,0-2,5-2,7-3,0 мин. С - среднее на основе Г2 и гз.

Таблица 2

Таблица 3