Способ определения озона в газовых смесях Советский патент 1982 года по МПК C01B13/00 G01N21/77 

(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОЗОНА В ГАЗОВЫ.Х СМЕСЯХ

1

Изобретение относится к анализу неорганических веществ, в частности к определению озона в озонсодержащих газовых смесях.

Известны фотометрические методы определения озона в газовых смесях, основанные на его реакциях с органическими веществами 1.

Однако больщинство из применяемых для определения озона органических веществ окисляются неселективно, т. е. подобные эффекты наблюдаются при воздействии перекиси водорода, окислов азота, кислорода и других окислителей, а продукты взаимодействия органических веществ с озоном нестабильны или вступают в реакцию друг с другом 2, что вносит значительные 0щибки в конечные результаты определения озона.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ опред.еления озона в газовых смесях, включающий обработку дифениламиносульфоната натрия в растворе НСЮл (рН 3) озонсодержащей газовой смесью и измерение поглощения света на длине волны 593 нм продуктом синего цвета, образовавщимся в озонированном растворе 3.

Однако этот метод также не является избирательным, так как такой же продукт синего цвета образуется при обработке выщеуказанного раствора перекисью водорода и окислами азота.

5Целью изобретения является повышение

избирательности способа определения озона в газовых смесях.

Поставленная цель достигается тем, что исследуемую озонсодержащую газовую смесь пропускают через раствор органического реагента с последующим измерением оптической плотности раствора, а в качестве органического реагента используют 0,02- 0,1°/о-ный раствор гистидина в фосфатном буфере.

Способ осуществляют следующим об15разом.

В склянку Дрекселя наливают 10 мл раствора гистидина (о1-амино-;9-имидазолпропионовая кислота) в 0,025 М фосфатном буфере. Через этот раствор в течение опре20деленного времени пропускают озонсодержащую газовую смесь. На СФ-16 (или другом спектрофотометре: СФ-4, СФ-8 и др.) измеряют оптическую плотность поглощения (Д) раствора гистидина, обработанного вышеуказанным способом на длине волны А. 270 нм, так как в спектре озонированного раствора гистидина появляется полоса поглощения с 1максимумом при А 270 нм, не наблюдаемая в исходном растворе гистидина. Следует отметить, что при концентрации гистидина в растворе менее 0,02% в спектре озонированного раствора не наблюдается полоса поглощения при А 270 нм. При концентрации гистидина в растворе более 0,1 /о оптическая плотность озонированного раствора при А 270 нм увеличивается с течением времени после озонирования. Поэто.му концентрации раствора гистидина менее 0,02% и более 0,1% не приемлемы для определения озона в газовых смесях. Сущность предлагаемого способа иллюстрируется приведенными ниже примерами. Пример 1. Приготавливают гистидин концентрацией 0,05% в фосфатном буфере. Готовят 5 проб следующим образом: в 5 склянок Дрекселя наливают по 10 мл вышеуказанного раствора гистидина. Через пробу 1пропускают 10 мин воздух со скоростью 0,2 л/мин. Измеряют оптическую плотность обработанного таким образом раствора на СФ-16 в интервале длин волн 245-340 нм относительно исходного раствора шстидина. Через пробу 2 пропускают 10 мин кислород со скоростью 0,2 л/мин. Измеряют оптическую плотность раствора в интервале длин волн 245-340 нм. Через пробу 3 пропускают 10 мин озонсодержащую газовую смесь (воздух, прошедший через озонатор) со скоростью 0,2 л/мин с концентрацией озона 0,4- мг/л. Измеряют оптическую плотность раствора в интервале длин волн 245-340 нм. Через пробу 4 пропускают iO мин озонкислородную газовую смесь со скоростью 2л/мин с концентрацией озона 0,2 мг/л. Измеряют оптическую плотность раствора в интервале длин волн 245-340 нм. В пробу 5 добавляют 0,5 мл трехпроцентного раствора перекиси водорода. Измеряют оптическую плотность полученного таким образом раствора в интервале длин волн 245-340 нм. Проведенные опыты показывают, чго обработка указанного выше раствора гисти дина воздухом, кислородом, а также добавление к исходному раствору гисгиди: 1а перекиси водорода не вызывают появления в электронном спектре гистидина полосы по глощения с максимумом при Л 270 , а озонсодержащей газовой средой -- вызывает, что свидетельствует о селективности действия озона. Примечание. В этом и во всех следуюш.их примерах используются следующие реактивы и растворы: Г) гистидин, фирмы Reanal Budapest; 2)натрий фосфорнокислый двузамещенный безводный по ГОСТ 11773-66, 0.025 гЛ водный раствор; 3)калий фосфорнокислый однозамеицш ный безводный по ГОСТ 4198-65 0,02.5 л. водный раствор; 4)фосфатный буфер: смешивают 1 объс., раствора 3 и 1,5 объема раствора 2. Концентрацию озона в газовой см;- л определяют способом, описанным в жении 1 к ГОСТ 9.026-74. Пример 2. Готовят 4 пробы следуюьчим образом; в 4 склянки Дрекселя на. ива:ют по 10 мл 0,02%-ного раствора гистидиил в фосфатном буфере. Через пробу 1 5 мин пропускают о.лл-; содержащую газовую смесь со скоростью V 0,2 л/мин и концентрацией озон и С - 0,4 мг/л. Через пробу 2 10 мин пропускают озон содержащую газовую смесь с вышеуказаьг ными значения.ми пара.метров V и С. Через пробу 3 15 мин пропускают озонсодержащую газовую смесь с вышеуказанными параметра.ми V и С. После озонирования измеряют оптическают озоисодержащую газовую лшсь с вышеуказаппы. параметрами и С. Через пробу 4 в теченяе 20 мин пропускую плотность (Д) каждой пробы на СФ-16 при длине волны Л 270 пм относительно исходного раствора гистидина. Полученные при этом значения Д представлены в табл. К Пример 3. Готовят 4 пробы следующим образом: в 4 склянки Дрекселя на;1ивают по 10 мл 0,05% раствора гистидина в фосфатном буфере. Дальнейшая последовательность операций такая же как и в примере 2. Полученные при этом значения Д представлены в . 2. Пример 4. Готовят 4 пробы следующим образом: в 4 склянки Дрекселя- наливаю т по 10 мл 0,1О/о-ного раствора гистидина в фосфатном буфере. Дальнейшая последовательность oirepaций такая же как и в примере 2. Полученные при этом значения Д представлены в табл. 3. Пример 5. Готовят 5 проб следующим ;юразом: в 5 ск.лянок Дрекселя наливают ii-э 10 мл 0,05%-кого раствора гист:идина в фосфат ом буфере Через пробу 1 5 мин пропускают со сксГ1ост ю V ;- 0,2 л/мик озонсодержащую газовую смесь с кок1;.ег трацией озона С 0,6 мг/л Чр)ез 2 5 мип пропускают со скоI II 1 MHFJ озонсодержащую газо L - ч нтрацией озона С 4 мг/л | о, 3 5 мин пропускают озон1 ) I новую смесь со скоростью л/мин с концентрацией озона С -Через пробу 4 5 мин пропускают со скоростью V 0,2лА1ин озонсодержащую газовую смесь с концентрацией озона С 0,06 мг/л.

Через пробу 5 5 мин пропускают со скоростью V 0,2 л/мин озонсодержащую газовую смесь с концентрацией озона С 0,03 мг/л.

После озонирования измеряют оптическую плотность (Д) каждой пробы на СФ-16 при длине волны А 270 н.м относительно исходного раствора гистидина.

Полученные при этом значения Д представлены в табл. 4.

На основании данных (таблицы 4) строят калибровочный график для определения концентрации озона в газовой смеси.

Чтобы определить концентрацию озона в газовой смеси нужно через 10 мл 0,05°/оного раствора гистидина в фосфатно.м буфере, помещенного в склянку Дрекселя, пропускать газовую смесь со скоростью потока 0,2 л/мин 5 мин. На спектрофотометре измерить оптическую п/ютность (Д) обработанного вышеуказ;||1нь;м способом ,-;сгвора гистидина при л им OTiuiCiire.ibiio исход;;ого раствора гистидима. Ио,;1 ченное нри этом значение Д отлож 1гь па ocii ординат. Через эту точку провести прямую, параллельную оси абсцисс до пересечения с калибровочной линией. Соответствующее этой точке пересечения значение абсциссы есть искомая концентрация озона в газовой смеси.

Пример 6. Готовят 5 проб следующим образом; в 5 склянок Дрекселя наливают по 10 .мл 0, раствора гистидина в фосфатном буфере.

Дальнейшая последовательность операций такая же как и в примере 5, за исключением интервала вре.мени озонирования. Через пробы 1-5 озонсодержащую газовую смесь пропускают 10 мин.

Полученные после озонирования пробы спектрофотометрируют при Л 270 нм относительно исходного раствора гистидина.

Полученные при этом значения Д представлены в табл. 5.

На основании данных из этой таблицы строят калибровочный график для определения концентрации озона в газовой смеси.

Чтобы определить концентрацию озона в газовой смеси необходимо через 10 мл 0,05% раствора гистидина в фосфатном буфере, помещенного в склянку Дрекселя, пропустить газовую с.месь со скоростью потока 0,2 л/мин 10 мин. На спектрофотометре измерить оптическую плотность (Д) обработанного вышеуказанным способом раствора гистидина при Л 270 нм относительно

ИСХОДНОГО раствора гисп.дина. Полученное при этом значение Д отложить на оси ординат. Через эту точку провести прямую, параллельную оси абсцисс до пересечения с калибровочной л 1нией. Соответствующее эгой точке пересечения значение абсциссы есть искомая KOinieirrjiauuH озона в газовой смеси.

Пример 7. Готовят 5 проб следующим образо.м: в 5 склянок Дрекселя наливают по 10 мл 0, раствора гистидина в фос0фатном буфере.

Дальнейшая последовательность операций такая же, как и в примере 5, за исключением интервала времени озон1 рования. Через пробы 1-5 озопсодержащую газовую смесь пропускают в течение 15 мин. После озонирования измеряют оптическую плотность Д каждой пробы на С.Ф-16 при Л 270 1-.м относительно исходного р;1стнора гистидина.

Полученные npis зтом .;ча:ен;:ч Д представлены в табл. 6.

На основани даь:11ых .1иць; 6 строят калибровом н;-лй .ик. Для определения концентрации озона н газовой смеси нужно через 10 мл 0,05°/о раствора гистидина в фосфатном буфере, помещенного в склянку Дрекселя, пропустить газовую смесь со скоростью потока 0,2 л,о.п1п 15 мин. Па спектрофотометре пз.мерить оптическую плотность (Д) обработанного . способо.м раствора истиднна нри Л - 270 нм относительно исходного раствора .гистидина.

0 Полученное при этом ,uia4c::iie Д по оси ордир.ат. Через этх точк, прямую, параллельную осп абсимсс сечения с калибровочной .uiHiieil Cooi вующее этой точке пересечен1 Я зн абсциссы есть искомая концентрации о.юпа в газовой смеси.

Пример 8. Для исследования стабильности получаемых результатов во времени после окончания озонировани.я проводят следующий опыт: 0,05-/г-ный раствор г}1стидина в фосфатном буфере озонируют 10 мин озонсодержащеи газозсй смесью (скорость потока 0,2 л/мин, концентрация озона 0,4 мг/л). После озо11ирования измеряют онтическую плотность этого раствора (Д) на СФ-16 относительно исходного раствора гистидина при А - 270 нм 10 ч с интервалом I ч. Полученные при этом значения Д представлены в табл. 7.

Такая же стабпльность результатов в течение длительного вре.мени (около 10 ч) после озонирования наб,тюдается д.чя всех концентраций растворов Г1{стидина в пределах 0,02-О, в фосфатном буфере.

Время озонирования

(мин)5

Д (при Л 270 нм)0,08

Время озонирования (мин)

Д (при Л 270 нм)

Характеристика

Время озонирования

(мин)5

Д (при Л 270 нм)0,280

Концентрация озона

в газовой смеси

(мг/л)0,6

Д при (А 270 нм) 0,275

Концентрация озона в газовой смеси (мг/л)

Д (при Л 270 нм)

Таблица 1

101520

0,13 0,19 0,2

5101520

0,19 0,29 0,35 0,2

Таблица 3

Проба, If

Г

k

101520

0,385 0,495 0,650

Таблица 4

0,4 0,150,06 -0,03

0,190 0,0650,030 0,020

Таблица 5

0,60 0,40 0,15 0,06 0,03 0,425 0,290 0,120 0,045 0,03

Концентрация озона в газовой смеси (мг/л)

Д (при Л 270 нм)

Способ определения озона Е газовых смесях, включающий пропускание исследуемой озонсодержащей смеси через раствор органического реагента с последующим измерением оптической плотности раствора, отличающийся тем, что, с целью повыщения избирательности способа, в качестве органического реагента используют 0,02-0,1%ный раствор гистидина в фосфатном буфере.

Таблица 6

0,60 0,00,15 0,06 0,03

0,500 0,350 0,130 0,055 0,

Таблица 7

принятые во внимание при экспертизе

3.Органические реактивы в анализе металлов. Справочник под ред. А. И. Лазарева. М., «Металлургия, 1980, с. 66 (прототип).