Способ определения сернистого ангидрида в воздухе

 

Использование: в аналитической химии для количественного и качественного экспресс-определения сернистого ангидрида в воздухе. Сущность способа: анализируемую пробу воздуха просасывают через индикаторную трубку с индикаторным составом, получаемым смешиванием в процессе гелирования кислого золя поликремниевой кислоты с бромкрезоловым зеленым при 70-80 С до следующих соотношений компонентов , мас.%: силикагель 89,30-89,10; бромкрезоловый зеленый 0,70-0,90; вода остальное. Нижний предел определяемых концентраций сернистого ангидрида 1 мг/ м . Зтабл. о

O0IO3 СОВЕ1СКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si>s G 01 N 31/22

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4904310/04 (22) 22,01.91 (46) 23.02.93. Бюл, ¹ 7 (71) Ереванское отделение неорганических материалов Научно-производственного объединения "ИРЕА" (72) А.Г.Балекаев и M,А.Балаян (56) Шарло Г. Методы аналитической химии.

М.: — Л.: Химия, 1965, с. 800-802, Перегуд Е.А., Быховская M.Ñ. и Гернет Е,В, Быстрые методы определения вредных веществ в воздухе, M.:)(имия, 1970, с. 83, (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СЕРНИСТОГО АНГИДРИДА В ВОЗДУХЕ

Изобретение относится к аналитической химии, а именно к способам качественного и количественного экспресс-определения сернистого ангидрида в воздухе, Известен способ определения сернистого ангидрида в воздухе просасыванием анализируемой пробы через индексаторную трубку с каломелью. Способ позволяет определять следы сернистого газа с концент рацией 5-10 мг/м .

Недостатком способа является малая чувствительность и токсичность каломели.

Наиболее близким к описываемому по технической сущности и достигаемым результатам является способ определения сернистого ангидрида в воздухе путем просасывания анализируемой пробы через индикаторную трубку с индикаторным составом. получаемым пропиткой специально приготовленного силикагеля (выбраны посторонние включения, дробление, рассев, магнитная сепарация, прокалка, отмывка кипячением в соляной и азотной

„„Я „„1797054 А1 (57) Использование: в аналитической химии для количественного и качественного экспресс-определения сернистого ангидрида в воздухе, Сущность способа: анализируемую пробу воздуха просасывают через индикаторную трубку с индикаторным составом, получаемым смешиванием в процессе гелирования кислого золя поликремниевой кислоты с бромкрезоловым зеленым при 70-80

С до следующих ссютношений компонентов, мас,%: силикагель 89,30-89,10; бромкрезоловый зеленый 0,70-0.90; вода остальное, Нижний предел определяемых концентраций сернистого ангидрида 1 мг / м, 3 табл. кислотах, затем дистилированной водой, сушка и прокалка, отсев от пыли) раствором крахмала с иодной ртутью, сушкой и последующей пропиткой раствором иода в иодиде калия в следующих соотношениях компонентов, мас,%:

Силикагель 73,55

Крахмал 0,15

Иодид калия 3,60

Иод 0,60

8ода Остальное

Недостатками способа являются малая чувствительность способа (5 мгlмз) и сложность приготовления индикаторного порошка.

Целью изобретения является повышение точности и упрощение способа.

Поставленная цель достигается описываемым способом определения сернисгого . ангидрида в воздухе, который состоит в том, что анализируемую пробу просасывают через индикаторную трубку с индикаторным составом, получаемым смешиванием в про1797054 цессе гелирования кислого золя поликремниевой кислоты при 70-80 С в следующих о соотношениях компонентов, мас.%:

Силикагель 89,30-89, 10

Бромкрезоповый зеленый 0,70-0,80

Вода Остальное

Отличительным признаком способа является получение состава последовательным определением всех приведенных выше стадий.

Пример 1. Анализируемый воздух объемом 300 см просасывают через газоанализатор УГ-1 или УГ-2 и т.д. с индикаторной трубкой, заполненной индикаторным составом на высоту слоя около 65 мм, полученным в последующих примерах.

Результаты опытов по зависимости длины окрашенного слоя от концентрации сернистого газа приведены в табл. 1.

П р им е р 2. Для получения 1 кг кремне земного индикаторного порошка на сернистый ангидрид, содержащего 0,70 мас.% бромкрезолового зеленого (БКЗ), 21,26 л щелочно-кремнеземного раствора (ЩКР) (Csin, = 4,2 мас.%,С Na2 0 = 1,8 мас.%) пропускают через колонку, заполненную катионитом КУ-2-8 в

Н .форме со скоростью 6-8 л/ч. ЩКР получают выщелачиванием диатомитов или отходов технического силикэгеля марки КСМГ натриевой щелочи по ТУ 6-09-01-154-83. Получают при этом 22 л кислого золя кремниевой кислоты с рН 5 3 (увеличение объема за счет разбавления в колонке). Полученный раствор ПКК помещают в реакционный аппарат, снабженный мешалкой, обогревательной рубашкой и капельной воронкой, и добавляют при перемешивании со скоростью 5 л/ч 2,8 л индикаторного раствора (0,25% спиртовый раствор БКЗ). Через

0,5 ч начинают нагрев и выдерживают систему при 80 С в течение 2 ч до образования гидрогеля. Модифицированный гидрогель медленно дегидоатируют в сушильном шкафу при 100-105 С в течение 14-16 ч до содержания остаточной влаги не более 10 мас,%, Помол сухого продукта производят на фарфоровой шаровой мельньще. Измельченный порошок просеивают на вибросите.

Целевая фракция 0,2-0,4 мм поступает в бокс для расфасовки. Фракция менее 0,2 мм, являющаяся отходом производства, возвращается в процесс получения модифицированного геля.

В табл. 2 представлен образец 3 (no пр, 2), который полностью соответствует требованиям, разработанным к ИП íà S$g. Точность определения 502 — 2 мгlм . Срок хранения в запаянных ампулах — 12 месяцев со дня изготовления (табл. 3).

Пример 3. Для получения 1 кг индикаторного порошки íà S02, содержащего

5 0,80 мас.% БКЗ, 21,23 л ЩКР (Csioz = 42 мас.%, CNazo = 1,8 мас,%) пропускают через колонку с катионитом КУ-2-8 в Н -форме, полученная при этом - 22 л кислого золя

10 кремниевой кислоты с рН а 3. К этому раствору по пр, 2 добавляют 3 2 л индикаторного раствора, содержащего 0,008 кг БКЗ, Далее по пр. 2.

В табл. 2 определен образец 5 (при примеру 3), который соответствует требованиям, разработанным к ИП на SOg для экспресс-анализа воздушной среды. Точ- ность определения ЯО2-2 мг/м . Срок храз нения — 12 месяцев, Пример 4, Для получения 1 кг индикаторного порошка на SO2, содержащего

0;90 мас.% БКЗ, 21,2 л ЩКР (Csio2=.4,2 мас.%, CNа2о= 1,8 мас.%) пропускают через катионит, получая при этом - 22 л кислого

25 золя кремниевой кислоты с рН < 3. По пр, 2 к этому раствору добавляют 3, 6 л индикаторного раствора; содержащего 0,009 кг

БКЗ. Далее — по пр. 2.

В табл. 2 представлен образец 6 (по пр, 30 4), который полностью соответствует требованиям к ИП на 90 г для экспресс-анализа воздушной соеды. Точность определения

S02 — 2 мг!м . Срок хранения в запаянйых ампулах — 12 месяцев.

Пример 5, Для получения 1 кг инди каторного порошка на ЯО2, содержащего

0.35 мас.% БКЗ, 21;35 л ЩКР (Csi = 4,2 мас.%, СиарО = 1,8 мас,%) пропускают через колонки, далее по пр:. 2. К этому раствору

40 добавляют 1,4 л индикаторного раствора, содержащего 0,0035 кг БКЗ. Далее по пр. 2.

В табл. 2 представлен образец 1 (по пр.

5), который не соответствует требованиям, т,к, количество индикатора недостаточно, 45 Пример 6. Для получения 1 кг индикаторного порошка нэ S0z, содержащего

0,6 мас.% 6K3, использовали 21,28 л ЩКР (Сз|о2 = 4,2 мас.% CNayo = 1,8 мас.%) пропускают через колонки с катионитом КУ

2-8, получая 22 л ПКК с рН 3. По пр.

2 к этому раствору добавляют 2,4 л индикаторного раствора, содержащего 0,006 кг

БКЗ, Далее по пр. 2.

В табл. 2 представлен образец 2 (по пр.

6) не выдержавший испытаний, т.е. не соответствует требованиям (недостаточна концентрация БКЗ).

Пример 7. Для получения 1 кг ИП на

SOg, содержащего 0,70 мас.% БКЗ, 22,45 л

1797054

ЩКР (Csioz = 4,2 мас.%, CNayo= 1,8 мас.%) пропускают через колонки с катионитом по пр. 3. Далее добавляют 2,8 л индикаторного раствора (0,25% спирт, раствор БКЗ) и сушат по пр. 2, но до содержания остаточной влаги 5 мас.%.

Из табл. 2 — образец 4 (по пр, 7) — видно, что образец не работает. Эксйериментально установлено, что оптимальное количество с статочной влаги — 10 мас%, Пример 8, Для получения 1 кг ИП на

SO2. содержащего 1 мас.% БКЗ, берут 21,19 л ЩКР (Cqioz = 4,2 мас.%,CN 2о = 1,8 мас,%) и пропускают через колонки с катионитом по пр. 2, количество индикаторного раствора4л.

Из табл, 2 видно, что образец 7 (по пр, 8) обладает повышенной чувствительностью по сравнению с образцами 4-6, но повышенная концентрация БКЗ отрицательно сказывается на характеристику "граница раздела"„ что делает образец 7 непригодным.

Эти же выводы подтверждают образцы

8 и 9, т.е. оптимальная концентрация БКЗ в порошке — 0,7-0,9 мас.%.

Выборы концентраций индикатора БКЗ в пределах 0,7-0,9 мас,% обусловлен тем, что при таком содержании реагента индикаторный зффект в пределах порога чувствительности (5-30 мг/м $0 при ПДК=10 мг/мэ) за время не более 5 мин и ри нормал ьных климатических условиях проявляется наиболее ярко.

Согласно результатов проведенных экспериментов для яркого проявления индикационного эффекта (контрастного перехода окраски иэ синей в желтую) содержание влаги в продукте должно быть 10 мас.%, отсюда, с учетом необходимых концентраций индиФормула изобретения

Способ изобретения сернистого ангидрида в воздухе путем пропускания анализируемой пробы через индикаторную трубку с индикаторным составом с последующим определением концентрации сернистого ангидрида по высоте окрашенного слоя, о тл и ч а ю щи и с я тем, что, с целью повышения точности и упрощения способа, индикаторный состав получают смешиванием в каторз БКП и влаги определено содержание кремнезема в пределах 89,1-89,3 мас,%, Для образования гидрогеля смесь нагревают до 70-80 С в течение 2-3 ч, поскольо

5 ку более высокая температура приводит к вскипанию раствора (возможность выброса иэ реактора).

Сушку гидрогеля осуществляют при

100-105 С, т.к при более высоких темперао

10 турах индикатор бромкрезоловый зеленый разлагается и концентрация его в продуктЕ падает; понижение же температуры сушки значительно замедляет процесс дегидратации.

15 Получение описываемым способом индикаторного состава для определения $02 экспресс-методом в воздушной среде относится к числу наиболее перспективных, поскольку не требует специальных конструктивных ма20 териалов, выполняется в простом аппаратурном и технологическом оформлении при низких энергетических затратах и по низкой себестоимости исходных и конечных продуктов. Важным фактором описываемого спосо25 ба по сравнению с известным является также практическое отсутСтвие отходов производства и экологическая чистота технологии.

Описываемый способ принципиально

30 отличается от известного тем, что процесс химического модифицирования и гелирования продукта осуществляется из раствора, содержащего все компоненты описываемо- . го состава, Равномерность распределения

35 ингредиентов, а следовательно, и чувствительность состава в данном случае, естественно, намного выше (чувствительность ИП повышается до обнаружения $02 с концентрацией 0,5-1,0 мг/м )., что в 5 раэ выше, 40 чем по известному способу. процессе гелирования кислого зола поликремниевой кислоты при 70-80 С с бромкрезоло.вым зелены.м до следующих соотношений компонентов, мас,%:

Силикагель 89,30 - 89,10

Бромкрезоловый зеленый 0,70-0,90

Вода Остальное

1797054

Таблица 1

Ошибка при определении минимальной концентрации составляет + 10 $ .

Таблица 2

Характеристика индикаторных свойств порошков,в зависимости от содержания кремнеземз, ВоДы и Бромкрезозовего зевеного БКЗ) ири концентрации БОз 2Бмг/м и объеме просасываемого воздуха 300 см (общее время просасывания воздуха 300 с) Со е жание мас

Образец

Ха акте истика

SIO2 . БКЗ

Вода границы раздела окраски

1 39, 65 035

10,0

Размытая

Синяя-желтая с синими включениями

10,0

2 89, 40 0,60

Синяя-желтая с синими включениями

То же

3 89, 30 0,70

Четкая

Синяя-ярко-желтая

10,0

Синяя-белая с желтыми и синими включениями

5,0

Размытая

10,0

Четкая

То же

Синяя-ярко-желтая

Синяя-ярко-желтая

10,0

Весь объем сине-желтый с красными включениями

100 50

Неровно окрашивается весь объем

То же

88, 25 1,75

100 - 50

То же

9 87, 55 2,45

10,0

94,30 0,70

5 89, 20 0,80

6 89, 10 0,90

7 89,00 1,00

Длина изменившего окраску слоя, мм

1797054

Таблица 3

Составитель А.Балекаев

Техред М.Моргентал Корректор Н.Ревская

Редактор

Заказ 651 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Зависимость индикационных свойств массы от срока хранения ИП íà SO2 (цвет-яркосиний )