Тест-полоса определения коррозионных ионов металлов на металлической поверхности

Изобретение относится к средствам анализа небиологических материалов с помощью химических индикаторов, в частности к экспрессному определению ионов металлов, образующихся при коррозии металлической поверхности. Тест-полоса содержит полимерную подложку, на одном конце которой закреплен реагентный бумажный индикатор для детектирования ионов конкретного металла, а также аккумулирующий жидкость слой и приспособление для изоляции аккумулирующего жидкость слоя от окружающей среды, закрепленное на противоположном относительно реагентного бумажного индикатора участке подложки с возможностью создания давления на аккумулирующий жидкость слой, размещенный над участком подложки, к которому с нижней стороны симметрично прикреплен реагентный бумажный индикатор, при этом в аккумулирующем жидкость слое и полимерной подложке выполнены сквозные соосные отверстия. Достигается увеличение количества анализируемых объектов с одновременным повышением достоверности и надежности полученных резкльтатов. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

 

Изобретение относится к аналитической химии, в частности к средствам анализа небиологических материалов химическими способами, преимущественно с помощью химических индикаторов, и может быть использовано для экспрессного определения ионов металлов, образующихся при коррозии металлической поверхности.

Перед авторами стояла задача разработать тест-полосы с условным названием «РИБ-Коррозия-Металл-Тест» для определения ионов металлов на металлической поверхности, которые дают контрастный цветовой переход при взаимодействии с ионами металлов, устойчивы к вымыванию, пригодны для определения следов коррозии на сухих горизонтальных, вертикальных и других плоскостях металлических поверхностей, например на внутренних поверхностях емкостей, резервуаров для хранения агрессивных жидкостей, котлов, водопроводной арматуры и др.

Известны бумажные индикаторные полоски (ИП) для определения металлов, в которых индикаторные зоны (ИЗ) в виде квадратов реагентной индикаторной бумаги (РИБ) приклеены на конце полимерной полосы-держателя в один, два или несколько рядов для определения нескольких металлов. При этом ИЗ на подложке впитывает фиксированный объем раствора, который к тому же не попадает на руки [Островская В.М., Запорожец О.А., Будников Г.К., Чернавская Н.М. Вода. Индикаторные системы. М., ФГУП ВТПИ, 2002, С.93-101] [Золотов Ю.А., Иванов В.М., Амелин В.Г. Химические тест-методы анализа. М.: Изд. «Эдиториал УРСС», 2002. С.70-71].

Основными недостатками этих ИП, рассчитанных для анализа жидких и газообразных сред или жидких вытяжек из твердых образцов, являются их формы, не пригодные для тестирования поверхности металлов. Например, ИП для определения ионов металлов в форме полимерной полоски, на конце которой закреплен бумажный квадрат - ИЗ, характеризуются вымываемостью с ИЗ реагентов и продуктов их тест-реакций с ионами металлов, неполным контактом ИЗ с металлической поверхностью, а также загрязняют эту поверхность при контакте, если реагенты в ИЗ растворимы в определяемой среде.

Наиболее близкой по технической сущности и взятой за прототип является тест-полоса, которая содержит РИБ для определения алюминия (III), состоящую из матрицы, выполненной из целлюлозы, модифицированной эпихлоргидрином. В качестве органического реагента матрица содержит композицию адсорбированного алюминона с ковалентно-иммобилизованным алюминоном, взятых в определенных массовых соотношениях [RU патент 2284520, G01N 31/22, 2005].

Несмотря на то, что известное изобретение позволяет определять ионы алюминия (III) на алюминиевой поверхности при достаточной устойчивости тест-форм к размыванию, оно имеет и значительные недостатки.

Основным недостатком известного технического решения является отсутствие возможности определять коррозию сухой металлической поверхности (особенно наклонной и потолочной), которую необходимо смачивать перед применением.

Технический результат изобретения - увеличение количества анализируемых объектов с одновременным повышением достоверности и надежности полученных результатов.

Указанный технический результат достигается тем, что известная тест-полоса для определения ионов металлов на металлической поверхности, содержащая полимерную подложку, на одном конце которой закреплен реагентный бумажный индикатор для детектирования ионов конкретного металла, согласно изобретению дополнительно содержит аккумулирующий жидкость слой и приспособление для герметичной изоляции аккумулирующего жидкость слоя от окружающей среды, закрепленное на противоположном относительно реагентного бумажного индикатора участке подложки с возможностью создания давления на аккумулирующий жидкость слой, размещенный над участком подложки, к которому с нижней стороны симметрично прикреплен реагентный бумажный индикатор, при этом в аккумулирующем жидкость слое и полимерной подложке выполнены сквозные соосные отверстия, а также тем, что тест-полоса для определения коррозионных ионов металлов на металлической поверхности содержит N изолированных друг от друга реагентных бумажных индикаторов для одновременного определения ионов разных металлов и N аккумулирующих жидкость слоев.

На фиг 1 представлена тест-полоса для определения ионов одного металла на металлической поверхности (в сборе, аксонометрия);

- фиг.2 - то же (в разрезе, вид сбоку);

- фиг.3 - то же с тремя реагентными бумажными индикаторами (РБИ) для определения ионов железа разной валентности (аксонометрия);

- фиг.4 - то же, для определения одновременно ионов различных металлов;

- фиг.5 - то же, варианты с четырьмя РБИ: 2.1, 2.2, 2.3, 2.4 на одной подложке (вид снизу) после контакта: 5а - с Fe2+, 5б - с Fe3+, 5в - с Cu2+, 5г - с Al2+.

Тест-полоса для определения коррозионных ионов металла на металлической поверхности состоит из полимерной подложки 1, реагентного бумажного индикатора 2, аккумулирующего жидкость слоя 3 (как вариант - поролон) и приспособления 4, выполненного в виде, как вариант, полимерной крышки.

Реагентный бумажный индикатор 2 и аккумулирующий жидкость (в частном случае - поролон) слой 3 закреплены симметрично относительно друг друга на одром конце полимерной подложки 1 с помощью двухсторонней липкой ленты 5.

Приспособление 4 (в виде полимерной крышки) закреплено на противоположном (относительно реагентного бумажного индикатора 2) конце полимерной подложки 1. Место крепления служит точкой опоры приспособления 4, которое свободно соприкасается внутренней поверхностью с аккумулирующим жидкость слоем 3, а при необходимости (при нажатии на наружную поверхность) создает давление на слой 3.

В аккумулирующем жидкость слое 3, двухсторонней липкой ленте 5 и полимерной подложке 1 выполнены сквозные соосные отверстия 6.

Наличие соосных отверстий 6, образующих цилиндрическую емкость, в совокупности с наличием аккумулирующего жидкость слоя 3, который перед эксплуатацией тест-полосы пропитывают жидкостью, позволяют путем создания давления на приспособление 4 ввести дозированный объем раствора на реагентный бумажный индикатор 2 (РБИ 2).

Роль РБИ 2 выполняет (в частности) реагентная индикаторная бумага (РИБ) с удельной поверхностью 160-240 г/кв.м с прочно закрепленным и невымываемым аналитическим реагентом.

При отсутствии отверстий 6 в аккумулирующем жидкость слое 3 и подложке 1 тест-полосы невозможно ввести необходимый и достаточный для смачивания анализируемой поверхности объем раствора, окраска поверхности РИБ становится неравномерной, что снижает надежность результатов. Заявляемой тест-полосе для определения ионов металла на металлической поверхности авторы дали условное название «РИБ-Коррозия-Металл-Тест».

Преимуществом предлагаемой тест-полосы является равномерность окраски РБИ 2, высокая точность, удобство тестирования, возможность одновременного определения коррозионных ионов нескольких металлов путем соединения нескольких РБИ 2 на одной полимерной подложке или нескольких тест-полос в одну планшету.

Размещение на полимерной подложке 1 (в виде планшеты) нескольких РБИ 2 (2.1, 2.2, 2.3, 2.4), каждый из которых реагирует на ионы конкретного металла, дает цветовую контрастную картину. На тест-полосе (фиг.5) размещены четыре РБИ 2, дающие разную окраску при взаимодействии с различными ионами конкретных металлов (Fe, Cu и Al): с ионами Fe2+ (5a, сверху вниз) - голубовато-белый цвет, розовато-белый, желтый, сине-голубой; с Fe3+ (5б): - серо-фиолетовый, пурпурный, желтый, голубовато-белый; с Cu2+ (5в): - голубовато-белый, розовый, темно-синий, голубовато-белый; с Al3+ (5г): - голубовато-белый, красный, желтый, голубовато-белый.

Тест-полосу «РИБ-Коррозия-Металл-Тест» для определения коррозионных ионов конкретного металла на металлической поверхности изготавливают из белой полимерной полосы-подложки 1 размером 50×10 мм с наклеенным на конце с помощью перфорированной двухсторонней липкой ленты 5 реагентным бумажным индикатором 2 в виде квадрата 10×10 мм соосно отверстию 6 диаметром 6 мм. С другой стороны полимерной подложки 1 закрепляют с помощью такой же двухсторонней липкой ленты 5 квадрат из аккумулирующего жидкость слоя 3 (поролона) или любого другого впитывающего материала, например бумаги-основы марки II из ацетилцеллюлозы. При этом отверстия 6 подложки 1, липкой ленты 5 и поролона 3 образуют углубление в виде стакана для введения жидкости, дном которого служит реагентный бумажный индикатор 2. На втором конце подложки 1 закрепляют приспособление 4 в виде полимерной крышки размером 50×10 мм таким образом, чтобы другим концом она располагалась над отверстием 6 и прикрывала слой 3.

Определение коррозионных ионов металла на металлической поверхности с использованием заявляемой тест-полосы («РИБ-Корозия-Металл-Тест») осуществляют следующим образом: в отверстие 6 вводят 50-100 мкл ацетатного буферного раствора рН 3-4 (например, ГОСТ 4919.2-77), который впитывается слоем 3 и частично задерживается в емкости, образованной отверстием 6. Прикрывают тест-полосу по всей площади приспособлением 4 (в виде крышки). Аккумулирующий жидкость слой 3 становится изолированным от окружающей среды. Далее прикладывают тест-полосу стороной, на которой прикреплен реагентный бумажный индикатор 2, к анализируемой металлической поверхности, надавливают на приспособление 4 с силой, достаточной для выдавливания находящегося в слое 3 жидкости, которая, проходя через отверстие 6 и реагентный бумажный индикатор 2, попадает на анализируемую поверхность, а после снятия давления с приспособления 4 всасывается обратно, перенося коррозионные ионы металла с анализируемой поверхности на реагентный бумажный индикатор 2, где они вступают во взаимодействие с прочно закрепленным индивидуальным аналитическим реагентом и с реагентного бумажного индикатора 2 не вымываются, давая окраску, идентифицирующую коррозию конкретного металла. Процесс определения коррозионных ионов металлов на металлической поверхности с использованием предлагаемой тест-полосы является удобным, простым и информативным методом тестирования любых анализируемых поверхностей.

Тест-полосы готовят исходя из необходимой потребности в контроле на наличие коррозии конкретных металлических изделий.

Ниже приведены примеры получения и применения заявленной тест-полосы для определения коррозии металлов.

Пример 1. «РИБ-Коррозия-Железо (III)-Тест»

На полимерную ленту-подложку белого цвета шириной 50 мм и длиной 200 мм наклеили с двух сторон по одному краю двухсторонние липкие ленты шириной 10 мм с защитными слоями и перфорировали этот полученный трехслойный край через 10 мм таким образом, чтобы в ряд были расположены 20 отверстий диаметром 6 мм. Сняли защитный перфорированный слой с одной стороны и на его место закрепили ленту РИБ-Железо (III) (полученную из бумаги-основы для экспресс-тестов марки III, с удельной поверхностью 160 г/м2, ТУ 13-7308001-721-85, по [RU патент 2126963, G01N 31/22, 1999]) шириной 10 мм и длиной 200 мм и с другой противоположной стороны, на это место закрепили таким же образом эквидистантно-перфорированный поролон или ленту ацетилцеллюлозы (бумага-основа марки II по ТУ 13-7308001-721-85) шириной 10 мм и длиной 200 мм. На другой край полимерной ленты-подложки нанесли двухстороннюю липкую ленту шириной 10 мм, сняли защитный слой и с помощью липкого слоя прикрепили конец полимерной полосы-крышки шириной 50 мм и длиной 200 мм таким образом, чтобы эта крышка полностью покрыла подложку. Полученную многослойную заготовку разрезают на устройстве размерной ленты поперек на 20 тест-полосок шириной 10 мм таким образом, чтобы отверстия диаметром 6 мм располагались по центру каждой тест-полоски.

Получили тест-полосу, у которой в качестве реагентного бумажного индикатора 2 прикреплен квадрат РИБ-Железо (III), который при взаимодействии с железом (III) при рН 3-4 дает контрастный 5-ти цветовой переход от желтоватой до серо-фиолетовой окраски.

Пример 2. «РИБ-Коррозия-Железо (II)-Тест»

Тест-полосу получали, как в примере 1, с тем отличием, что в качестве реагентного бумажного индикатора 2 применяли РИБ-Железо (II) [RU патент 2265836, G01N 31/22, 2005].

Пример 3. «РИБ-Коррозия-Железо (II, III)-Тест»

Тест-полосу получали, как в примере 1, с тем отличием, что в качестве РИБ применяли РИБ-Железо (II, III) [RU патент 2126963, G01N 31/22, 1999] из бумаги-основы для экспресс-тестов марки III. РИБ желтого цвета образует с железом (II) и железом (III) соединения, окрашенные в контрастный серо-зеленый цвет, визуально наблюдаемый через 7 реперных ступеней перехода.

Пример 4. «РИБ-Коррозия-Медь (II)-Тест»

Тест-полосу получали, как в примере 1, с тем отличием, что в качестве реагентного бумажного индикатора 2 применяли РИБ-Металл (II) [RU патент 2126963, G01N 31/22, 1999], которую получали из бумаги-основы для экспресс-тестов марки III. РИБ желтого цвета образует при рН 2-3 только с медью (II) соединение, окрашенное в интенсивный темно-синий цвет с диапазоном в 7 цветовых переходов.

Пример 5. «РИБ-Коррозия-Алюминий (III)-Тест»

Тест-полосу получали, как в примере 1, с тем отличием, что в качестве реагентного бумажного индикатора 2 применяли РИБ-II [RU патент 2284520, G01N 31/22, 2005] белого цвета, которая образует с алюминием соединение, окрашенное в контрастный красный цвет.

Пример 6. Планшет «РИБ-Коррозия-Три-Железо-Тест»

На фиг.3 представлена схема планшета, представляющего полимерную полосу 1 шириной 50 мм, на конце которой параллельно в ряд приклеены три квадрата из РИБ-Железа (II), РИБ-Железа (III) и РИБ-Железа (II, III) и на противоположной стороне приклеены поролоновые квадраты 5 с отверстиями 3 и с покрышкой 6.

Пример 7. Планшет «РИБ-Коррозия-Тетра-Металл-Тест»

На фиг.4 представлена схема тетра-теста, представляющего собой полимерную полосу 1, на которой последовательно в ряд располагаются четыре реагентных бумажных индикатора 2: РИБ-Железо (II), РИБ-Железо (III), РИБ-Медь (II), РИБ-Алюминий (III). На фиг.5 представлено 4 вида этой тест-полосы после взаимодействия с каждым конкретным из четырех металлов.

Пример 8. Тетирование поверхности резервуара из алюминия

Реакционная зона тест-полосы «РИБ-Коррозия-Алюминий (III)-Тест» впитывает в себя 100-200 мкл раствора, а имея площадь 1 см2, искомое значение содержания алюминия на поверхности находится без пересчета прямым измерением. Наиболее равномерная окраска РБИ образуется при использовании ацетатного буферного раствора с рН 4,6.

Порядок тестирования. Брали тест-полосу из пенала с цветовым компаратором на этикетке, наносили 2 капли буферного раствора непосредственно в отверстие 6 аккумулирующего слоя 3 на подложке и прижимали впитывающий слой и РБИ к металлической поверхности нажатием на полосу-покрышку 6. Выдерживали 7-10 секунд, визуально определяли контрастность изменения цвета РБИ и сравнивали ее с цветовой шкалой, размещенной на пенале.

Если цвет РБИ заметно более насыщенный темно-красный, чем верхний предел измерения на шкале, значит содержание алюминия (III) на поверхности превышает диапазон измерения >10 мкг/см2. Если реакционная зона окрашивается в цвет, менее насыщенный, чем нижний предел измерения на шкале, значит количество определяемого вещества меньше чувствительности тест-средства <0,5 мкг/см2. При такой процедуре тестирования с учетом максимальной относительной погрешности полуколичественного визуального определения на основе стандартной цветовой шкалы, равной от 30 до 50%, возможно экспрессное определение концентрации алюминия (III) на поверхности на уровне рассчитанных предельных значений.

Пример 9. Тестирование поверхности изделия из стали с одновременным определением разновалентных ионов железа и их суммы

Тестирование проводили, как в примере 8, с тем отличием, что применяли планшет «РИБ-Коррозия-Три-Железо-Тест», в три отверстия которого вводили ацетатный буферный раствор с рН 3-4.

Таким образом, предлагаемые тест-полосы имеют оптимальную тест-форму, обеспечивают устойчивую по времени и быстро образуемую окраску, контрастный цветовой переход, требуемую чувствительность, приемлемые эксплуатационные характеристики (устойчивость к внешним воздействиям, удобство использования, надежность индикации), что позволяет проводить экспрессное определение коррозионных ионов металлов на металлической поверхности, расположенной в любом направлении в пространстве, горизонтальной, вертикальной или наклонной, не загрязняя ее, с контрастными и интенсивными цветовыми переходами в диапазоне 5-7 цветовых ступеней, охватывающих диапазон концентраций 0,5-10 мкг/см2 ионов металлов на металлической поверхности.

1. Тест-полоса для определения коррозионных ионов металлов на металлической поверхности, содержащая полимерную подложку, на одном конце которой закреплен реагентный бумажный индикатор для детектирования ионов конкретного металла, отличающаяся тем, что дополнительно содержит аккумулирующий жидкость слой и приспособление для герметичной изоляции аккумулирующего жидкость слоя от окружающей среды, закрепленное на противоположном относительно реагентного бумажного индикатора участке подложки с возможностью создания давления на аккумулирующий жидкость слой, размещенный над участком подложки, к которому с нижней стороны симметрично прикреплен реагентный бумажный индикатор, при этом в аккумулирующем жидкость слое и полимерной подложке выполнены сквозные соосные отверстия.

2. Тест-полоса для определения коррозионных ионов металлов на металлической поверхности по п.1, отличающаяся тем, что содержит N изолированных друг от друга реагентных бумажных индикаторов для одновременного определения ионов разных металлов и N аккумулирующих жидкость слоев.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к области химии, пищевой промышленности и другим отраслям, где необходимо экспрессное определение ионов металлов, анионов и органических соединений, а конкретно к способам получения диоксида кремния, модифицированного молибдофосфорным гетерополисоединением, и к индикаторным трубкам.

Изобретение относится к определению химического состава дизельного топлива, например, для определения наличия депрессорных присадок (ДП) в дизельных топливах (ДТ) и может найти применение в нефтеперерабатывающей промышленности при производстве зимних видов дизельных топлив.
Изобретение относится к методам исследования воды и может быть использовано для анализа содержания органических поллютантов в питьевой и иных водах. .

Изобретение относится к аналитической химии и экологии и связано с определением микроконцентраций сурьмы в воде. .
Изобретение относится к аналитической химии и может быть использовано для определения золота (III) во вторичном сырье и ломе, в природном сырье и технологических растворах.
Изобретение относится к области аналитической химии и может быть использовано для проведения технологического контроля углеводородного газа, чтобы предотвратить коррозию трубопроводов.
Изобретение относится к аналитической химии платиновых металлов и может быть использовано при определении палладия в технологических нитритных растворах аффинажного производства.

Изобретение относится к области аналитической химии, а именно к фотометрическому методу анализа, и может быть использовано для определения содержания алюминия (III) в растворах чистых солей и искусственных смесей, содержащих алюминий (III) в очень малой концентрации.

Изобретение относится к области аналитической химии, а именно к фотометрическому методу анализа, и может быть использовано для определения содержания железа (II) в растворах чистых солей и искусственных смесей, содержащих железо (II) в очень малой концентрации.

Изобретение относится к области аналитической химии, а именно анализу N,N-диметиламидо-о-этилцианфосфата, его обнаружению и количественному определению. .
Изобретение относится к сульфит-целлюлозному производству и последующей биохимической переработке
Изобретение относится к аналитической химии, в частности к средствам анализа небиологических материалов химическими способами, преимущественно с помощью химических индикаторов, и может быть использовано для экспрессного определения ферроцена в бензине, куда его добавляют для повышения октанового числа

Изобретение относится к аналитической химии платиновых металлов
Изобретение относится к методам проверки качества потребляемой воды и может быть использовано для определения интегрального содержания поллютантов в питьевой и иных водах

Изобретение относится к аналитической химии платиновых металлов

Изобретение относится к области аналитической химии, а именно к фотометрическому методу анализа, и может быть использовано для определения содержания железа (III) в растворах чистых солей, содержащих железо (III) в малой концентрации

Изобретение относится к очистке дымовых газов, в частности к способу и устройству определения содержания СаСО 3 в орошающей жидкости башенного скруббера

Изобретение относится к области аналитической химии и связано с определением железа (III) в очень малых концентрациях

Изобретение относится к области обнаружения и идентификации основных типов взрывчатых веществ с использованием химических методов аннализа, основанных на образовании окрашенных продуктов при взаимодействии анализата и реагента
Изобретение относится к аналитической химии органических соединений и может быть рекомендовано для анализа очищенных сточных вод производства красителей, а также парфюмерных и фармацевтических препаратов

Изобретение относится к средствам анализа небиологических материалов с помощью химических индикаторов, в частности к экспрессному определению ионов металлов, образующихся при коррозии металлической поверхности

Наверх