Способ содержания общего углерода в водных растворах Советский патент 1981 года по МПК G01N31/08 

Изобретение относится к аналитической химии и может быть использова I но при газохроматографическом определении общего, органического и неорганического углерода в водных раст ворах, в частности в сточны : водах различных производств, Известен способ определения углерода в водных растворах с использованием бихромата калия и титрнметрическим окончанием (ХПК). Известен способ определения углерода в водных растворах путем превра щения связанного углерода в диоксид углерода с последующим определением мутности после осаждения гидроокисью бария f2. Однако эти способы требуют больши затрат времени (1,5 2 ч), связаны с расходом драгоценных металлов (сол серебра для ХПК), недостаточно надежны. Наиболее близким к предлагаемому является способ газохроматографического определения общего углерода, включающий введение пробы воды на разогретый до температуры 750-850 С катализатор, в качестве катализаторов используются окислы переходных металлов (хрома, меди, марганца и др.) В блоке окисления происходит испарение пробы и конверсия органических соединений в диоксид углерода и воду. Окисленная проба потоком инертного газа (аргон HJJH гелий) поступает в хроматографическую колонку , содержащую пористый полимер ПолисОрб-1 и, с температурой ВОС. Затем разделенные вещества переносят газом-носителем в тройник, где происходит смещение с равным объемом водорода. Газовая смесь поступает в реактор восстановления, где на катализаторе восстановленный никель на носителе) происходит восстанрвление диоксида углерода в метан, определение которого производят с помощью детектора по ионизации пламени (ДИП)„ Полученный на ДИП сигнал соответствует общему содержанию углерода в пробе, в которое входит как углерод органических соединений, так и углерод, находящийся в виде карбонатов и бикарбонатов, и в виде pacTBopeHHOiO диоксида углерода. Для определения содер;кания общего неорганического углерода производят дополнительный анализ. Пробу воды такого же объема вводят микрошпрйцом в разогретый до 150°С реактор,

содерх ащий фосфорный ангидрид на носителе. В реакторе происходит испарение пробы и выделение диоксида углерода из раствора, из карбонатов и бикарбонатов. Потоком газа-носителя пробу проносят через хроматографическую колонку с Полисорбом-1 при воС. Затем пробу смешивают с водо-родом в тройнике и подают в реактор восстановления. Определение метана производят с помощью ДИП.

Расчет содержания общего органическсэго углерода (ООУ) производят вычитанием сигнала, соответствугацего общему неорганическому углероду. (ОНУ из содержания общего углерода (ру)Сз

Однако при определении .общего органического углерода в сточных водах известным способом было установлено, что сигнал при анализе одной и той же пробы сточной воды уменьшается со временем. Закономерность уменьшения сигнала подтвердили и опыты с модельными растворами сахарозы и изопропилового спирта, так, анализ раствора изопропилового спирта с концентрацией 260 мг/л дал следующие результаты: через 30 идентичных опытов значение определяемой величины уменьшилось на 22%, на 60 опыте было получено 50%-ное уменьшение. Причина постепенного уменьшения результатов анализа заключает ся в том, что конверсия органических соединений до углекислого газа и воды происходит за счет кислорода, входящего в состав окиси меди. По мере работы такого анализатора происходит постепенное восстановление окиси в закись, а затем и в чистый металл. Это явление приводит к потере эффективности работы реактора окисления вследствие снижения конверсии превращения .органических соединений в диоксид углерода и воду. Этот недостаток обуславливает необходимость периодической регенерации катализатора, которую осуществляют продуванием через него чистого кислорода. Кроме того, через каждые 10-15 анализов производят ввод пробы стандартного раствора и определяют поправочный коэффициент.

Цель изобретения - повышение стабильности определения содержания общего углерода в водных растворах.

Поставленная цель достигается те что согласно способу процесс конверсии органических компонентов сточны вод в диоксид углерода осуществляют в присутствии кислорода в количестве 3-8% от объема газа-носителя.

Пример. В реактор каталитической конверсии органических компонентов сточных ; вод до диоксида углерода одновременно с пробой сточной воды подают кислород с объемной скоростью 1 мл/мин. Продукты конверсии выносят из зоны реакции инертным газом, например аргоном, с .объемной скоростью 30 мл/мин. Катализатор представляет собой макропористый силигатель с размером частиц 0,1-0,2 м содержащий 10% оксида металла переменной валентности, например оксиды меди, хрома, ванадия, железа или кобальта. Из реактора, в котором находится 8 г катализатора, смесь конвертированных продуктов подают в хроматографическую тефлоновую колонку (длиной 200 X 3 мм), содержащую 12 г пористого полимера Полисорб-1 (фоакиия 0,1-0,3 мм) при температура . Разделенные вещества смешивают с равным объемом водорода и подают в реактор восстановления с 10 г катализатора макропористого силикагеля (фракция 0,1-0,2 мм) с 20 восстановленного никеля. Восстановленые продукты поступают в хроматографическую колонку с Полисорбом-1, аналогичную описанной, а затем в детектор по ионизации пламени.

В реактор конверсии вводят 10 мкл свежеприготовленного водного раствор сахарозы с концентрацией 200 мг/л и получают отсчет на интеграторе, равный 28,5 мвс, что соответствует 85 мг С/л или 196 мг сахарозы/л. Время определения составляет 10 мин.

С целью проверки влияния количества анализов на стабильность содержания общего углерода в водных растворах в условиях примера 1 проводят 200 идентичных непрерывных измерений содержаниясахарозы. Во всех пробах содержание последней составляет 20 мг/мл.

Для выявления граничных значений количества вводимого кислорода в реактор каталитической конверсии в условиях примера 1, подают аргон, содержащий различное количество кислорода (1-8 об.%).Для каждой газовой смеси производят по 50 анализов стандартного водного раствора сахарозы с концентрацией 20 мг/мл.

Анализ полученных результатов позволяет заключить, что при введении кислорода в количестве, превышающем 1,9 об,% не происходит уменьшения стабильности работы блока окисления. Добавка О,9 об. I кислорода к аргону недостаточна для конверсии органических компонентов сточных вод до диоксида углерода, в присутствии такой смеси в реакцию окисления вступает кислород катализатора, что приводит к постепенному уменьшению получаемого результата. При введении больших (8 об.%)количеств кислорода происходит резкое уменьшение чувст,витальности определения.

Стабильность показаний при проведении двухсот анализов в идентичЕллх условиях составляет 98,5-2%, что интенсифицирует процесс, так как отцадВТ необходимость в периодической (чё рез 10-15 анализов) регенерации ката лизатора. Кроме того, резко возраста ет стабильность процесса конверсии, в результате чего отпадает необходимость производить калибровку через 10-15 измерений и вносить поправки на изменение во времени полноты окис ления органических компонентов сточных вод до диоксида углерода. Это значительно сокращает процесс анализа сточной воды,позволяет опера тивно регулировать работу очистных сооружений, например, при адсорбцион ной очистке сточных вод предприятий химической промьвлленности. Формула изобретения Способ определения содержания общего углерода в водных растворах, включающий конверсию пробы раство.ра.на нагретом катгшизаторе, например, оксиле метёшла переменной вален ности, разделение продуктов конверсии на хроматографической колонке, добавление водорода, восстановление диоксида углерода до метана .на катализаторе, разделение продуктов восстановления на хроматографической колонке и определение метана детектором по ионизации пламени,о тличающий.с я , тем,, что, с целью повьшения стабильности определения, процесс каталитической конверсии проводят в присутствии кислорода в количестве 3-8% от объема газа-носителя. Источники информации принятые во внимание при экспертизе 1. Унифицированные методы анализа воды. Под ред. Ю.Ю. Лурье. М., ХимияЧ 1973, 74-77. 2 JWaaser Abu-assevanatjse Xontrotbe Ste werHng De,ta scientific. amton.ModetE, 8155,Tbc-Anae,-j6at.or. . 3. Патент Великобритании 1174261, кл. Z OIN 31/08, 17.12.69 (прототип).