Способ исследования чистоты воды
Владельцы патента RU 2315298:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кировская государственная медицинская академия Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию" Росздрава (ГОУ ВПО Кировская ГМА Росздрава) (RU)
Изобретение относится к области медицины, а именно гигиены и экологии, может быть использовано для анализа и дифференцировки степени чистоты воды с целью профилактики влияния воды на здоровье человека, а также для определения чистоты воды, используемой в лабораторных анализах. Способ осуществляется следующим образом. Исследуемый образец воды в объеме 2-5 мл помещают в кювету хемилюминометра, измеряют фоновое свечение, затем в нее по герметичному светозащищенному капиллярному газопроводу подают озон из озонатора со скоростью до 10 мкг озона в секунду и измеряют интенсивность и динамику хемилюминесценции в течение 1 мин. Результат автоматически обрабатывается на компьютере и выражается в виде графика динамики интенсивности хемилюминесценции, рассчитывается максимальный сигнал (пик) и общее количество вспышек за 1 мин (светосумма, импульсов за 60 с). Достигается высокая чувствительность способа, значительное снижение нижнего предела диапазона измерения, уменьшение необходимого для анализа объема исследуемой воды и экспрессность анализа. 1 табл., 2 ил.
Предлагаемое изобретение относится к области медицины, а именно гигиены и экологии, может быть использовано для анализа и дифференцировки степени чистоты воды с целью профилактики влияния воды на здоровье человека. Также предлагаемый способ можно использовать для определения чистоты воды, используемой в лабораторных анализах.
Стандартным методом анализа чистоты воды в настоящее время является метод перманганатной окисляемости, который основан на измерении количества кислорода (по перманганату калия), необходимого для окисления содержащихся в воде органических и легкоокисляющихся неорганических веществ [1].
Недостатками известного способа являются малая чувствительность, потребность в большом количестве анализируемой воды и высокая зависимость результата анализа от условий его проведения.
Существуют модифицированные способы определения чистоты воды, основанные на измерении химического потребления кислорода, в частности ускоренный способ определения химического потребления кислорода водными растворами, содержащими органические соединения в воде, предусматривающий окисление органических веществ, содержащихся в воде бихроматом калия, в присутствии серной кислоты, сульфата ртути, индикатора ферроина, с последующим титрованием избытка бихромата калия 0,25 н. раствором соли Мора [2].
Недостатками данного способа являются использование высокоопасных веществ в качестве реактивов, необходимость специфического оборудования - гомогенизатора, многолопастную мешалку, имеющую заостренные края, с частотой вращения 14000 об/мин. Также для проведения данного анализа требуется достаточно большой объем исследуемой воды - 100-150 мл. Кроме этого, известный способ имеет высокий нижний предел диапазона измерения и может быть использован только для измерения чистоты сильнозагрязненных вод.
Принцип предлагаемого способа основан на измерении интенсивности хемилюминесценции в исследуемой воде, индуцированной озоном.
Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.
Исследуемый образец воды в объеме 2-5 мл помещают в кювету хемилюминометра, измеряют фоновое свечение, затем в нее по герметичному светозащищенному капиллярному газопроводу подают озон из озонатора со скоростью до 10 мкг озона в секунду и измеряют интенсивность и динамику хемилюминесценции в течение 1 мин. Результат автоматически обрабатывается на компьютере и выражается в виде графика динамики интенсивности хемилюминесценции, рассчитывается максимальный сигнал (пик) и общее количество вспышек за 1 мин (светосумма, импульсов за 60 с).
Для примера, на фиг.1 приведена сравнительная динамика индуцированной озоном хемилюминесценции тридистиллированной с окислителями воды (особо чистая вода для химического анализа) - график А, бидистиллированной воды - график Б, дистиллированной воды - график В и воды, очищенной через мембранный фильтр - график В. Измерения проводились в одних и тех же условиях - первые 10 с - фоновая хемилюминесценция исследуемой воды, на 10 секунде в воду подается озон, далее идет запись индуцированной озоном хемилюминесценции в течение 60 с.
На фиг.2 приведена сравнительная динамика хемилюминесценции артезианской воды - график А и водопроводной воды из поверхностного источника - график Б. Условия измерения аналогичны.
Количественные результаты данных измерений перечисленных проб приведены в табл.1.
Питьевая вода (артезианская и водопроводная вода из поверхностного источника) имеет величины хемилюминесценции, индуцированной озоном, на 1-2 порядка выше 60-120 тыс. импульсов за 1 мин по сравнению с чистыми подготовленными водами - 1,5-6 тыс. импульсов. При этом имеются значительные отличия между питьевой водой. Водопроводная вода из поверхностного источника имеет величину хемилюминесценции в 1,8 раза выше по сравнению с артезианской, что соответствует величинам загрязнения данных вод, определенным по аналогу и прототипу. Также обнаруживается отличие между чистыми водами, подготовленными разными способами: хемилюминесценция особо чистой воды для химического анализа в 1,8 раза меньше хемилюминесценции бидистиллированной воды и в 4 раза меньше хемилюминесценции дистиллированной воды и воды очищенной с помощью мембранного фильтра. С помощью способов аналога и прототипа данные отличия обнаружить невозможно.
Преимуществами предлагаемого способа являются снижение объема необходимой для анализа воды до 2-5 мл; экспрессность анализа - время, необходимое для анализа 1 пробы, - от 1 до 5 минут; отсутствие необходимости использования высокоопасных химических реактивов и подготовки пробы для анализа. Значительное снижение нижнего предела диапазона измерения и высокая чувствительность способа позволяет обнаруживать следовые количества загрязняющих веществ, таким образом измерять чистоту чистой и особо чистой воды, используемой в химическом анализе. Кроме этого, предлагаемый способ может быть полностью автоматизирован.
Литература
1. ИСО 8467-93. Качество воды. Определение перманганатного индекса - аналог.
2. Патент РФ БШ 2265212 С2 от 23.01.2003 - прототип.
| Табл.1 | ||
| Результаты измерения хемилюминесценции, индуцированной озоном, в различных пробах воды | ||
| Проба | Светосумма, импульсов за 60 с | Пик хемилюминесценции |
| Особо чистая вода для химического анализа | 1477,4 | 108,7 |
| Бидистиллированная вода | 2668,1 | 332,1 |
| Дистиллированная вода | 5874,7 | 733,2 |
| Вода, очищенная с помощью мембранного фильтра | 5652,0 | 434,2 |
| Артезианская вода | 57444,0 | 4653,4 |
| Водопроводная вода из поверхностного источника | 102896,6 | 6945,9 |
Способ исследования чистоты воды, включающий окисление загрязняющих веществ озоном, подаваемым в исследуемый образец воды со скоростью до 10 мкг/с, и измерение интенсивности индуцированной озоном хемолюминисценции, причем для артезианской и водопроводной воды из поверхностного источника интенсивность хемолюминисценции составляет 6-120 тыс.импульсов за 1 мин, а для чистой подготовленной воды - 1,5-6 тыс. импульсов.
