Способ определения микроконцентраций перекиси водорода в жидкостях

 

аЮСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МИКРОКОНЦЕНТРАЦИИ ПЕРЕКИСИ ВОДОРОДА В ЖИДКОСТЯХ, включающий пропускание лазерного излучения с длиной.вол: ны видимого диапазона через оптикоакустическую кювету, заполненную исследуемой жидкостью, и последующую регистрацию полученного оптико-акустического сигнала, по величине которого судят о концентрации перекиси водорода, отличающий ся тем, что, с иелью повышения точности и экспрессности определения, в оптико-акустическую кювету дополнительно вводят 1СГ м/л красителя и

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

РЕСПУБЛИК аа (11) Заю С О1 N 21/77

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OfHPbflAO

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABT0PCHOIV5f СВИДЕТЕЛЬСТВУ фиг.! (21) 3511774/24-25 (22) .16,11.82 (46) 23 ° 12.84, Бюл. Ф 47 (72) А.Ф.Бункин, Г.В.Кудрявцев, "

Г.В.Лисичкин к А.Л.Суровегин (71) Ордена Ленина институт геохимии и аналитической химии им. В.И,Вернадского (53) 535. 24 (088.8) (56) I.Àâòîðñêîå свидетельство СССР

Р 805145, кл. G 01 N 21/76, 1981.

2. Miller С. N., Rocks В.F., Thorburn В.D. Anal. СМш, Acta, 1976, v.86, р. 93.

3. Березин Н.В. и др. Биохимия, 1977, т.42, с. 1631.

4. Гоменюк А.C. H @айдУров В.О, Использование оптико-акустического эффекта в жидкостях для спектрального анализа микроконцентраций примеси.-"Оптико-механическая промышленность", 1979, Р 6, с. 1-4 (прототип). (54) (57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИИКРОКОНЦЕНТРАЦИИ ПЕРЕКИСИ ВОДОРОДА В

Ж1ЩКОСТЯХ, включающий про пускание лазерного излучения с длиной вол, ны видимого диапазона через оптикоакустическую кювету, заполненную исследуемой жидкостью, и последующую регистрацию полученного оптико-акустического сигнала, по величине которого судят о концентрации перекиси водорода, о т л и ч а-ю шийся тем, что, с пелью повышения точности и экспрессности определения, в оптико-акустическую кювету дополнительно вводят IO - 10 м/л красителя н (1-2) ° 10 м/л катализатора при- ©

-IO

Ф Э чем в качестве красителя используют о-дианизидин, а в качестве катализатора — пироксидазу из хрена.

С::

1 1130

Изобретение относится к аналитической химии, а именно к способам анализа микроколичеств примесей, в частности перекиси водорода, в жидкостях с использованием лазеров, и может быть использовано в микробиологии, фотохимии, а также в других областях науки и техники, связанных с решением задач определения предельно малых (порядка 10 - 10 и/л) 10 количеств перекиси водорода в жидких средах, Известен способ определения перекиси водорода, реализованный в устройстве для хемилюминесцентного анализа, заключающийся в наблюдении интенсивности люминесценции, воз,никающей при взаимодействии перекиси водорода с некоторыми химическими реагентами, в частности с феррицианид-люминолом. Чувствительность та-1а кого способа оценивается 9 -10 м/л flj;

Недостатком этого способа является то, что его чувствительность зависит от кислотности исследуемой среды. Оптимум чувствительности наблюдается при рН=10,5, т,е, при определении перекиси водорода в нейтральных средах чувствительность падает f2) .

На точность измерений заметно вли30 яет присутствие таких металлов, как

Ип, Со, Сц., Cd, Pb.

Кроме того, недостатком этого способа является то, что при измерении микроколичеств перекиси водорода необходимо работать в режиме счета фо- З5 тонов, т.е. для получения достоверн информации необходимо увеличение времени экспонирования °

Известен также сгособ определения перекиси водорода, заключающийся в измерении изменения оптической плотности исследуемой среды, возникающего при окислении красителя о-дианизидин перекисью водорода, при помощи спектрофотометра (3) .

Недостатком этого способа является его относительно невысокая чувствительность. Реально достижимые значения чувствительности способа составляют около 1О ам/л.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ определения микроконцентраций перекиси .водорода в жидкостях, включаюший пропускание лазерного из-лучения с длиной волны видимого диапазона через оптико-акустическую кювету, заполненную исследуемой жидко780 стью, и последующую регистрацию получ нного оптико.-акустического сигнала, по величине которого судят о,концентрации перекиси водорода (4), Недостаток известного способа заключается в том„ что длина волны зондирующего лазерного излучения должна попадать в полосу поглощения исследуемого вещества, в противном случае чувствительность способа резко снижается. Повысить чувствительность способа можно за счет увеличения времени измерения, однако такой прием приводит к значительному снижению экспрессности способа.

Цель изобретения — повышение точности и экспрессности определения.

Поставленная цель достигается тем что согласно способу определения микроконцентраций перекиси водорода в жидкостях, включающему пропускание лазерного излучения с длиной водны видимого диапазона через оптико-акустическую кювету, заполненную исследуемой EHpKocTbto и последующую регистрацию полученного оптико-акустического сигнала, по величине которого судят о концентрации перекиси водорода, в оптико-акустическую кювету дополнительно вводят 10 — 10 м/л красителя и (1-2) ° 1С1 м/л катализатора, причем в качестве красителя используют о-дианизидин,а в качестве катализатора — пироксидазу из хрена.

При этом чувствительность способа не зависит от кислотности исследуе-. мой жидкости, в результате чего предлагаемый способ может найти применение при исследованииширокого диапазена жидкостей.

На фиг.1 изображена схема устройства, реализующего предлагаемый способ определения микроконцентрацнй перекиси водорода в жидкостях; на фиг.2 — график выходного сигнала.

Устройство (фиг, 1) содержит лазер 1, выподненный на алюмонатриевом гранате с неодимом, позволяющий получать импульсы излучения с длиной волны = 0,53 мкм, частотой повторения до 50 Гц и энергией до

30 пДж в импульсе, разделительное зеркало 2, имеющее коэффициент отражения около 4Х. и направляющее излучение лазера на фотодиод 3 и в оптико-акустическую кювету 4. С оптикоакустической кюветой 4 соединен гидрофон 5, выполненный из-пьезокеКонцентрация пероксидазы, м/л

Концентрация о-дианизидина., м/л

Сигнал детектора, Т/т„,„, %

5 ° 10

1О-

3 10

3.10 4

10-4

10-!о

2 ° 10

1 O»1О

2 10

2 10

5 ° 10

1 ° 10

3 10

1"О

100

Как следует из данных таблицы, при концентрациях о-дианизидина и пероксидазы иэ хрена менее

10 м/л соответственно, не проис,10 ходит количественного определения перекиси водорода в жидкости . Использо- 50 ванне концентраций выше 10 4и

-10

2 10 м/л соответственно, нецелесообразно из-за увеличения расхода реагентов и их плохой растворимости..

Таким образом, оптимальными значения-55 ми концентрации являются следующие: о-дианизидин 10 - 10 м/л; пероксида-4 за из хрена 1 10 - 2 ° 10 %.

tP 30

Если в исследуемой жидкости при,. сутствует перекись водорода, то про исходит окисление красителя, что приводит к изменению оптической плотности исследуемой среды. Амплитуда сигнала в сигнальном канале будет увеличиваться, причем это увеличение пропорционально.концентрации перекиси водорода в кювете 4. Типичная зависимость отклика сйстемы регистрации на изменения оптической плотности исследуемого объема дистиллированной воды, содержащей 3,5 !О м/л Н О при

° добавлении в него о-дианизидина и

3 1130780 4 рамики ЦТС-19, выход которого соеди- рой вход которой подается сигнал с нен с электронной системой 6 обра- фотодиода 3, пропорциональный энерботки сигнала, на второй вход кото- гии падающего излучения. Электронная рой поступает сигнал с фотодиода 3, система 6 обрабатывает поступающие а выход соединен с пишущим вольтмет- 5 сигналы таким образом, что на ее выром 7. ходе образуется напряжение, пропорСпособ осуществляется следующим циональное частному от деления аиплиобразом. туд сигналов сигнального и опорного

В кювету 4 помещают исследуемую каналов, которое фиксируется на ленжидкость и включают лазер 1. Его из- щ те пишущего вольтметра 7. Таким обралучение попадает на фотодиод 3 и в зом, амплитуда отклика пера пишущего кювету 4, где происходит поглощение вольтметра 7 пропорциональна коэффиизлучения и образуется акустический циенту поглощения исследуемой жидкосюипульс, амплитуда которого определя- ти с некоторым коэффициентом пропор. ется по формуле циональности, величину которого легД Ео ко определить из опыта. (I) Для того, чтобы измерить концент С

2" С,р рацию перекиси водорода в исследуегде Е - энергия лазерного излуче- мой жидкости, находящейся в оптикония q акустической кювете 4, в последнюю

М вЂ” коэффициент поглощения; добавляют 10 — 10 м/л красителя—

4 — коэффициент термического рас о-дианизидин и (1-2) ° 10 м/л каташир ения; лизатора — пироксидазу из хрена, приr — радиус лазерного пучка .. чем растворы красителя и катализаСр — удельная TertJtoeMKocTbj 25 тора в исходном состоянии не име— плотность жидкости. ют сильных полос поглощения в видимой

Акустический импульс преобразует- ° области спектра, т.е. прозрачны. ся а электрический с помощью гидрофо- Данные, обосновывающие выбор на 5 и подается на электронную сис- указанного интервала, приведены в тему 6 обработки сигналов, на вто- „ таблице, L

1 Э 1 1 30780 б пероксилааы до концентраций 10 4 м/л: - кости позволяет раеширить диапазон и 2 ° 1О м/л соответственно, приведе- его применения.. Вследствие этого очена на фиг.2. Предел обнаружения пере- видна возможность применения предлакиси водорода составляет 5 10 м/л.

ff гаемого способа в.исследовании био5 химических процессов, s которых

Такйм образом, предлагаемый спо- предполагается образование перекиси соб при реализации требует около водорода как промежуточного, быстро1 см исследуемой .жидкости. Время каж- разлагающегося продукта, который не дого измерения составляет 10" с. накапливается в стационарных конЧастота повторения измерений до центрациях, достаточных для обнаруже50 Гц. Кроме, того, некритичность спо- ния менее чувствительными устройствасоба и кислотности исследуемой жид- ми.

ВНИИПИ Заказ 9602/3) Мрак 822 Поддисное

Филваа ШШ "Патаат", г.Уаи ород, ул.Проектная, 4

It ll

1 130780