Способ определения газообразных фторидов Советский патент 1982 года по МПК C01B7/20 G01N27/48 

(5k) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГАЗООБРАЗНЫХ ФТОРИДОВ

I

Изобретение относится к определению концентрации,газов, преимущественно фтористого водорода и других фторидов, в газовых смесях, в том числе в воздухе.

Известен ряд способов определения концентрации паров фтористого водорода и других фторидов, где в качестве поглотителей используются твердые вещества. Твердый поглотитель может представлять собой индикаторное вещество (цирконализариновый лак, азотнокислый торий, бромфенол . синий и др.), наносимое импрегнированием на твердую основу 1.

При этих способах определения Концентраций чувствительности мето да - малая, скорость прокачки воздуха - незначительна, а срок хранения готового сорбента с индикатором - , непродолжительный (до 2-3 месяцев).

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является способ

определения концентрации фтор-иона в воздухе, включающий прокачивание воздуха через аэрозольный и поглощающий газообразные фториды фильтры и десорбцию фтор-иона в воду для последующего анализа при помощи фторселективного электрода. Этот способ достаточно чувствителен, позволяет определять малые концентрации газообразных фторидов в воздухе.

Аэрозольный фильтр типа 1РС-Й78 (производство института химии бумаги, США) выполнен из волокон с аэродинамическим диаметром 17 мкм, поверхностная плотность 15 мг/см материал - целлюлоза или вискоза. Фильтр с поглотителем состоит из половины стандартного аэрозольного фильтра IPC ff1j78, на которую импрегнирована гидроокись тетрабутиламмония 2.

Эффективность указанного способа. очень низка. Так, при скорости фильтрации 5 см/с коэффициент проскока частиц диаметром 0,2-0, мкм достигает 82, а при скорости 60 см/с 91. Низкая эффективность фильтра по аэродисперсным частицам обусловлена малой толщиной фильтра в сочетании с относительно высоким значением аэродинамического диаметра волокон.

Чувствительность метода по фториону зависит от метода анализа. Для фтор-селективного электрода (применяемого для известного способа) чувствительность составляет 0,010,1 мг фтора на 1 мл анализируемого раствора.

Недостатками способа, кроме того 1нвляются повышенное сопротивление фильтров с импрегнированным хемосорбентом, необходимость в качестве материала подложки для фильтра использовать вещества нейтральные, не вступающие в реакцию с фторидами, поскольку десорбция фтор-иона осуществляется в воду; малая сорбционная емкость фильтров, в силу чего их можно использовать либо при малых концентрациях фторидов, либо непродолжительное время при больших весовых концентрациях , трудоемкость массового изготовления подобных аналитических фильтров

Целью .изобретения является повышение степени улавливания газообразных фторидов, уменьшение сопротивления и увеличение срока службы фильтра и сокращение времени анализа.

Для достижения поставленной цели прокачивание анализируемого воздуха ведут последовательно через аэрозольный фильтр, твердый поглотитель, представляющий собой холст из волокнистого фильтрующего материала, содержащий в своем составе мелкодиспергированный порошкообразный хемосорбент, вступающий в реакцию с улавливаемым газообразным фторидом, а Десорбция фтор-иона из поглотителя осуществляют раствором, не нарушающим структуры поглощающего фильтра .и при этом достаточно эффективно смывающим.с,его поверхности уловленные вещества раствором углекислого аммония.

Внедрение в состав поглощающего фильтра мелкодиспергированного порошкообразного хемосорбента, например, углекислого натрия или активной окиси алюминия, позволяет увеличить эффективность улавливания газообразных фторидов за счет значительного увеличения удельной поверхности и массы внедренного в состав холста вещества.

Уменьшение сопротивления готовых аналитических фильтров обусловлено увеличением проходного сечения для потока воздуха, поскольку в предлагаемом конкретном решении фильтра отсутствуют различного рода сплошное конгломераты и корочки, возникающие при импрегнировании и частично забивающие промежутки между волокнами (особенно на поверхности

s фильтров).

Увеличение срока службы аналитического фильтра достигается, во-первых, тем, что в предлагаемом способе воздух пропускают через волокнистый

0 холст, содержащий мелкодиспергированные твердые вещества. Благодаря измельчению хемосорбентов, улавливающих газообразные фториды, существенно увеличивается динамическая

сорбционная емкость (в результате роста удельной поверхности). Во-вторых, предлагаемые для улавливания порошкообразные вещества (углекислый натрий, алюмогель и др.) имеют существенно больший срок хранения, чем вещества, применяемые для импрегнирования (цирконализариновый лак, азотнокислый торий, бромфенол синий и ряд других органических поглотителей) .

Важным для способа определения концентрации газообразных фторидов является и вопрос о выборе десорбирующего раствора. Правильно подобранный раствор позволяет сократить время, необходимое для анализа (для десорбции) и расширить номенклатуру веществ, используемых для изготовления холста - основы сорбирующего фильтра.

Предлагаемый для применения раствор углекислого аммония, например 5-ти процентный раствор, позволяет полностью смывать с сорбента и с материала волокнистого холста уловленные газообразные фториды, не разрушая при этом практически ни одного из веществ, применяемых в составе аналитического фильтра, что исключает искажение результатов при определении концентрации фторидов в воздухе. Весь процесс десорбции осуще-. ствляется полностью за одну-две операции смывки (продолжительностью по 2-3 мин) небольшим количеством раствора (до 50 мл фильтр площадью 20 см). Кроме того, время на анаЛИ9 воздушной среды сокращается .за счет того, что пробоотбор можно. осуществлять при повышенных скоростях воздуха, поскольку фильтры имеют достаточно малое сопротивление воздушному потоку (3-5 мм вод.ст. при объемном расходе воздуха 5 л/мин) и высокую эффективность улавливания газообразных фторидов. Изготовление аналитических фильтров не представляет больших трудностей и может быть осуществлено следующими способами: наполнением мелкодиспергированным хемосорбентом волокнистого холста при прокачивании через него воздушного потока, кристаллизацией хемосорбента из раствора, внедрением в структуру волокна в процессе его формирования и другими. Для получения указанных эффектов (эффективное улавливание, пониженное сопротивление и др.) частицы порошкообразного хемосорбента должны бь1ть не более 50 мкм в диаметре, а поверхностная плотность вещества не менее -5 мг/см (для создания высокой удельной поверхности фильтра). Толщина холста, из которого пр готовляется фильтр, определяется, в основном, диапазоном скоростей пробоотбора и диаметром волокон (плотностью упаковки волокон и частиц хемосорбента), например, при скоростях пробоотбора до 20 см/с и диаметре волокон не более 5 мкм достаточная толщина равна 0,2-0,3 м а при диаметре 0-60 мкм толщина должна быть не менее 1 мм. Пример. Анализируемый возду содержащий пары фтористого водорода пропускают последовательно через аэрозольный фильтр из материала ФП и фильтр с твердым поглотителем. Используют два типа поглощающих фильтров: первый - с лорощкообразны углекислым натрием, напыленным на материал ФП, второй - с активной окисью алюминия, внедренной в полиакрилонитрильные волокна. Сопротивление фильтров по сравнению с исход ным материалом после внедрения порошкообразных хемосорбентов не увел чивается. При скорости пробоотбора 10 см/с концентрацию 5-10 мг/л .регистрируют с помощью потенциометрического фтор-селективного метода не более чем через 5 мин. Эффективность улавливания, которую измеряют в диапазоне концентраций от до 2-10 мг/л - не ниже 99%. Время прокачки воздуха через фильтр определяется значением динамической сорбционной емкости (5080 мг фтористого водорода на грамм хемосорбента для активной окиси алюминия и 100-130 мг/л для углекислого натрия) и объемным, расходом анализируемого воздуха через фильтр (при заданной скорости фильтрации варьируют изменением площади аналитического фильтра). Для десорбции фтор-иона из сорбирующего фильтра используют пятипроцентный раствор углекислого аммония. Десорбция проходит полностью. При отработке способа вводят в состав фильтра 1 мг фтористого водорода, после ополаскивайия фильтра (в 50 мл раствора в течение 2 мин) при помощи фторселективного электрода регистрируют в растворе наличие такого же количества вещества. Это показывает, что помимо эффективности процесса десорбции из сорбирующего фильтра не вымываются примеси, мешающие определению фториона (например, микроколйчества алюминия, входящего в состав материала ФП) . Применение предлагаемого способа позволяет достаточно быстро и надежно определять концентрации паров фтористого водорода и других газообразных фторидов, что весьма важно при оперативной оценке гигиенической обстановки 8 производственных помещениях и в окружающей среде. Конкретное предложенное решение сорбирующего фильтра -позволяет создать противогазовые аналитические фильтры, практически отсутствующие в настоящее время, аналогичные аналитическим противоаэрозольным фильтрам АФА, что положительно скажется на улучшении условий труда. Формула изобретения Способ определения газообразных фторидов в воздухе, включающий прокачивание анализируемой пробы через аэрозольный фильтр и твердый поглотитель, десорбцию уловленных

J 9199858.

фторидов в раствор и последующую конатрий или активную окись алюминия,

личественную регистрацию фтор-ионова десорбцию осуществляют раствором

потенциометричвским методом, от-углекислого аммония,

л и ч а ю щ и и с я тем, что, с.це-Источники информации,

лью повышения степени улавливания$ принятые, во внимание при экспертизе

газообразных фторидов и сокращения.1« Лузина Г.С. Раздельное опревремени анализа, в качестве твердо-деление фторидов,, выделяющихся в

го поглотителя используют волоккис-виде газов и аэрозолей. - Заводская

тый фильтрующий материал, содержа-лаборатория, 1950, № 5, с.623-624.

щий мелкодиспергированный порошкооб-to 2. Mroi E.J. Leophphjs. Res.

разный хемосорбент углекислыйLett, , v 4, № , pp. Й9-150.