Способ подготовки пробы для определения содержания соединений хрома (С @ ) в воздухе Советский патент 1993 года по МПК G01N1/28 

Изобретение относится к аналитической химии, а именно к способу подготовки пробы для анализа воздуха рабочей зоны по измерению в нем концентрации вредного вещества - бис(трифенилсилил) хромата (БТФСХ).

Цель изобретения - разработка способа подготовки пробы, пригодного для определения концентрации БТФСХ в воздухе рабочей зоны.

Указанная цель достигается тем, что в известном способе подготовки пробы для определения соединений хрома (Сг64) в воздухе рабочей зоны проводят концентриро- ванием определяемого компонента на фильтре путем пропускания через него воздуха, обработкой фильтра реагентом для перевода полученного концентрата в раствор, в котором, согласно изобретению, обработку фильтра осуществляют последовательно водным раствором ледяной уксусной кислоты при соотношении объемов вода : кислота 1 : (0,75-1,25) и раствором щелочи концентрации 2-5 мол/л при кипячении в течение 30-60 с.

Устойчивость БТФСХ по отношению к уксусной кислоте, по крайней мере до температуры +50°С, иллюстрируется тем, что в среде уксусной кислоты при +50°С получается чистый и с высоким выходом БТФСХ, который в уксусной кислоте практически нерастворим и выпадает в осадок.

Нами найдено, что несмотря на нерастворимость БТФСХ в воде и уксусной кислоте, использование водного раствора уксусной кислоты в соотношении вода : кислота от 1 : (0,75-1,25) позволяет осуществить эффективное смачивание аэрозольного

00

о о о ел

со

фильтра с отобранным концентратом БТФСХ. Это дало возможность провести дальнейшие операции по анализу.

Предлагаемый способ прост в выполнении и его сущность заключается в следующем: исследуемый воздух рабочей зоны со скоростью 20 дм /мин в течение 15 мин аспирируют через аэрозольный фильтр АФА-ВП, помещенный в фильтродержа- тель. Фильтр с отобранным концентратом БТФСХ переносят в термостойкий стакан, равномерно смачивают 0,3 см3 водного раствора ледяной уксусной кислоты (соотношение вода : уксусная кислота от 1 : 0,75 до 1-1,25), добавляют 3 см3 раствора гидрокси- да калия с концентрацией от 2 до 5 моль/л. Стакан помещают на горячую электроплитку и кипятят раствор в течение 30-60 с. При более длительном кипячении происходит изменение структуры фильтра, он уменьшается в объеме и затвердевает, что, в свою очередь, затрудняет полное удаление с фильтра образующегося хромат-иона. После охлаждения стакан многократно обмывают 1 см3 дистиллированной воды, переносят раствор количественно в мерную колбу вместимостью 25 см3. После перевода БТФСХ в раствор, дальнейшее определение его содержания в растворе может быть проведено, например, по следующей методике. К раствору в колбе добавляют 3,5 см3 раствора серной кислоты (1:9), раствор перемешивают и охлаждают на водяной бане. Затем к раствору в колбе добавляют 4 см раствора дифенилкарбазида и доводят объем раствора в колбе до метки дистиллированной водой. При этом окраска раствора из бесцветной переходит в светло-фиолетовую.

Растворы выдерживают в течение 10 мин, затем замеряют их оптическую плотность при длине волны 540 нм в стеклянных кюветах с толщиной оптического слоя 50 мм по отношению к контрольному опыту.

Контрольный опыт проводят через все стадии анализа, исключая отбор пробы испытуемого воздуха.

Содержание хрома в фотометрируемом растворе находят по градуировочному графику, построенному в координатах (D -С), где D - оптическая плотность фотометриру- мого раствора, С - содержание хрома в фотометрируемом растворе, МКГ

Концентрацию хрома в мг/м в воздухе рабочей зоны (Xi) вычисляют по формуле

Xi

V20

(1),

где С - содержание хрома, найденное в фотометрируемом растворе, ,мкг;

N/20- объем пробы воздуха, отобранный на анализ и приведенный к стандартным условиям по формуле (2), дм3.

/ - М273+2°) Р 20 (273 +1) 101,33

(2)

где t - температура воздуха во время и в месте отбора пробы, °С;

/20 объем воздуха, отобранный на анализ, дм3;

Р - барометрическое давление во время отбора пробы, КПа.

Концентрацию БТФСХ в мг/м3 в воздухе рабочей зоны вычисляют по формуле:

20

БТФСХ К -Xi ,

(3),

где К - коэффициент перерасчета хрома на БТФСХ, равный 12,1932;

Xi - концентрация хрома в воздухе рабочей зоны, мг/м .

Экспериментально в качестве оптимальной выбрана концентрация водного раствора ледяной уксусной кислоты при соотношении вода : кислота 1 : 1 (табл.1). Способ при концентрации уксусной кислоты менее 0,75 характеризуется недостаточной смачивающей способностью по отношению к БТФСХ и аэрозольному фильтру, что затрудняет в последюущем проведении процесса разложения БТФСХ

раствором щелочи (табл.1). При использовании более концентрированного раствора уксусной кислоты (более 1,25) ухудшаются условия для проведения разложения БТФСХ и последующего комплексообразования хромат-иона с дифенилкарбазидом, что приводит к плохо воспроизводимым результатам анализа (табл.1).

Экспериментально подобранные оптимальные интервалы времени разложения

30-60 с (табл.1, опыты №5-10) и концентрации щелочи 2-5 моль/л (табл,1, опыты № 14-19) позволили получить правильные и воспроизводимые результаты.

Настоящий способ позволяет определить концентрацию БТФСХ в диапазоне от 0,0085 до 0,06 м/м3 (от 0,0007 до 0,005 мг/м3 в пересчете на хром).

Предел измерения в воздухе составляет 0,0085 мг/м3 БТФСХ (0,0007 мг/м3 вв пересчете на хром) при отборе 300 дм3 исследуемого воздуха. Ориентировочный безопасный уровень воздействия (ОБУВ) бис(трифенилсилил)хромата в воздухе орил

ентировочно принят 0,06 мг/м , что в пересчете на хром составляет 0,005 мг/м3.

В табл.2 приведены результаты анализа нескольких образцов воздуха рабочей зоны с использованием настоящего способа подготовки пробы. Примеры 4,7-9, 16-18 (таблица 1) демонстрирует правильность настоящего способа.

П р и м е р 1. Аэрозольный фильтр АФА- ВП-10 помещают вфильтродержатель, который затем подсоединяют к электроаспиратору. Устанавливают скорость аспирирования 20 дм3/м и в течение 15 мин аспирируют через фильтр исследуемый воздух рабочей зоны.

Фильтр с концентратором БТФСХ вынимают из фильтродержателя и переносят в термостойкий стакан вместимостью 50 см3. Фильтр равномерно смачивают 0,3 см3 водного раствора ледяной уксусной кислоты (1 : 1), добавляют 3 см водного раствора гид- роксида калия с концентрацией 4 моль/дм . Стакан помещают на электроплитку и кипятят раствор в течение 40 с. После охлаждения стакан многократно обмывают 13 см3 дистиллированной воды, переносят раствор количественно в мерную колбу вместимостью 25 см3. К раствору в колбе добавляют 3,5 см3 раствора серной кислоты (1 : 9), раствор перемешивают и охлаждают на водяной бане, Затем к раствору в колбе добавляют 4 см3 раствора дифенилкарбази- да (если при этом у раствора появляется красноватый оттенок, то добавляют еще 1-2 капли раствора серной кислоты) и доводят объем раствора в колбе до метки дистиллированной водой. При этом окраска раствора из бесцветной переходит в слабо-фиолетовую.

Аналогично проводят через все стадии раствор контрольного опыта, исключая отбор пробы воздуха.

Растворы выдерживают 10 мин, затем измеряют их оптическую плотность при длине волны 540 им, в стеклянных кюветах с толщиной оптического слоя 50 мм, используя в качестве раствора сравнения раствор контрольного опыта.

По полученным значениям оптической плотности, используя градуировочный график, определяют содержание хрома в фото- метрируемых растворах в мкг. По графику найдено, что содержание хрома в трех параллельных определениях равно: 0,56 мкг; 0,52 мкг: 0,53 мкг.

Среднее содержание хрома ССр 0,54 мкг.

Пробы воздуха отбирали при t 18°C и р 99,5 кПа.

Объем пробы воздуха, отобранный на анализ и приведенный к стандартным условиям, рассчитывают по формуле

5.. 300 (273+20) 99.5 goR а V2° (273 + 18)101,33 2966

Таким образом, концентрация хрома в воздухе рабочей зоны равна:

0,54

0,0018 мг/м3 296,6

Результаты определения представлены в табл. 1 (№ 20).

Концентрация БТФСХ в воздухе рабочей зоны равна БТФСХ 12,1932 0,0018 0,022 мг/м3, следовательно, найденная концентрация БТФСХ ОБУВ.

П р и м е р 2. Пробы воздуха отбирают и проводят через все стадии анализа аналогично тому, как описано в примере 1.

По графику найдено, что содержание хрома в трех параллельных определениях равно: 1,24 мкг; 1,32 мкг; 1,34 мкг. Сср 1,30 мкг.

Объем пробы воздуха, отобранный на анализ и приведенный к стандартным усло- виям, равен

V20 300 (273 +20) 99,5 V2° (273+18)101,33 Концентрация хрома в воздухе рабочей зоны равна

X

1,30

296,6

0,0044 мг/м .

Концентрация БТФСХ 12,,0044 0,054 мг/м .

Найденная концентрация ОБУВ.

Результаты определения представлены в табл.1 (№21).

Формула изобретения

Способ подготовки пробы для определения содержания соединений хрома (Сг )

в воздухе, заключающийся в том, что концентрируют определяемое соединение на фильтре пропусканием воздуха через фильтр, обрабатывают фильтр реагентом для перевода полученного концентрата в

раствор, отличающийся тем, что, с целью определения содержания бифрифе- нилсилил)хромата, обработку фильтра осуществляют последовательно водным

раствором ледяной уксусной кислоты при соотношении объемов вода - кислота 1 :

(0,75-1,25) и 2-5 М раствором щелочи, а затем кипятят в течение 30-60 с.

Сущность; для подготовки пробы с целью дальнейшего определения содержания бис(трифенилсилил)хромата в воздухе воздух аспирируют через фильтр, обрабатывают фильтр последовательно смесью воды и ледяной уксусной кислоты с объемным соотношением вода: кислота 1 : (0,75 - 1,25) и 2-5 М раствором щелочи, а затем кипятят в течение 30-60 с, при этом адсорбированное на фильтре соединение хрома переводится в раствор. 2 табл. ел С

5Таблица1

Результаты определения концентрации БТФСХ ( по содержанию хрома) в воздухе (на искусственных смесях опыты 1-19 и реальном воздухе рабочей зоны производственных помещений опыты № 20,21), .

мкг;

Не обнаружено означает содержание хрома менее предела его обнаружения, т.е. 0,2 п- число параллельных определений.

Результаты определения БТФСХ (по содержанию хрома) в воздухе рабочих помещений (на искусственных смесях) ()

Не обнаружено означает содержание хрома менее предела его обнаружения, т.е. менее 0,0007 мг/м3.

Таблица 2