Способ определения метанола в газовоздушной среде

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистических

Республик (1968749 (61) Дополнительное к авт. саид-ву(22) Заявлено 060281 (21) 3254116/23-04 (54) М. Кл.з

С 01 М 31/08 с присоединением заявки № "осударствениый комитет

СССР по дел ам изобретений и,откритий (23) Приоритет

Опубликовано 23.1082. Бюллетень ¹ 39 (53) УДК 543. 54. .45{088.8) Дата опубликования описания 231682 (72) Авторы изобретения

Ю.С. Другов, Н.С. Горячев и Г.В. Муравьев

Научно-исследовательский институт гигиены и профзаболеваний (73 ) Заявитель (84} СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕТАНОЛА В ГАЗОВОЗДУШНОЙ

СРЕДЕ

Изобретение относится к аналитической химии, а именно к способам определения метанола в газовой фазе, и может быть использовано на заводах.и в лабораториях.

Известен способ определения метанола в газовой фазе с предварительным концентрированием в ловушке, заполненный активированным углем, де- . сорбцией метанола органическим растворителем и последующим газохроматографическим анализом экстракта (1).

Недостатком данного способа является малая селективность и HesHcoKas точность определения.

Наиболее близким к предпоженному по технической сущности и достигаемым результатам является способ определения метанола в газовоздушной среде путем адсорбции метанола пропусканием анализируемой пробы через сорбент-активированный уголь, при кОмнатной температуре, десорбции его водой с последуЮщим газохроматографическим анализом экстракта (2).

Недостатком известного способа является малая селективность и относительно невысокая точность определения.

Цель изобретения — повышение селективности и точности способа.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу опрецеле ния метанола в газовоздушной среде путем адсорбции метанола пропусканием анализируемой пробы через молекулярные сита ЗА при температуре от. 0 до

-20оС, десорбции метанола водой.с последующим газохроматографическим анализом экстракта, в качестве сорбента используют молекулярные сита

ЗА и адсорбцию ведут при температуре от 0 до -20оС.

Пример 1. Для .проверки сорбции метанола молекулярными ситами

3А (цеолитом ЗА) и изучения возможного эффекта частичной сорбции этим адсорбентом примесей других химических соединений приготовление сорбента проводят следующим образом. Цеолит

ЗА измельчают на шаровой мельнице, отбирают. на ситах фракцию 0,5-0,25 мм, а затем сорбент активируют нагревани25,ем в токе азота при 250-300оС 2 ч.

Полученным сорбентом заполняют стеклянную форколонку размером(8 см 4 ьвп) ° ,Стандартные смеси микроконцентраций

/-.зтанола (0,005-0,5 мг/м ) и других органических соединений (спирты, ами968749

65 ны, сульфиды, кетоны, углеводороды и др.) на уровне 5-10 Mr/ì готовят статическим методом s 4-х последовательно соединенных стеклянных бутылях.. Для этого рассчитанную навеску вещества (или смеси) вносят в бутыли, 5 которые оставляют на ночь, а затем точную концентрацию химических соединений в них проверяют с помощью стандартных спектрофотометрических методов. Стандартные смеси очень низких концентраций метанола создают из более концентрированных смесей паров метанола и воздуха точным разбавлением с использованием специальных баллонов и образцового манометра. Воздух из бутылей со скоростью О;3 л/мин пропускают через охлаждаемую льдом . ловушку с молекулярным ситами ЗА.

После отбора 5-6 л воздуха (в зависимости от концентрации это количество может быть увеличено до 1012 л) содержимое ловушки высыпают в микробокс на 5 мл, куда добавляют .

0,5 мп дистиллированной воды и оставляют на 30 мин ° Затем около 10 мкл полученного экстракта анализируют 25 на хроматографе JIXN-8МД (7 модель) с.пламенно-ионизационным детектором (ПИД) и стальной хроматографической колонкой (2 м З мм), наполненной порапаком О при 110ОC, температуре 30 детектора и испарителя соответственно 110 и 175ОС, скорости газа-носителя .(азота) 30 мп/мин и скорости подачи водорода и воздуха 30 и

300 мп/мин соответственно..

Для сравнения сорбции метанола и других органических веществ из газовой фазы цеолитом 3А проделаны параллельные определения в одинаковых условиях при р"С. Результаты сведе-,40 ,ны в табл. 1.

Как видно из табл. 1, все испытан-. ные органические примесй свободно проходят через форколонку. В то.же время микроконцентрации метанола пол 45 ностью задерживаются в ней вплоть до концентрации 100 мг/м .

Приведенные результаты испытаний эффективности сорбции форколонки проводят методом газовой хроматографии в 2-х.параллельных опытах: воздух, содержащий.микропРимеси органических соединений, пропускают сначала через форколоику. с ситами ЗА охлаж- денную до О С и до -20эС, а уже затем/ примеси концентрируются в ловушке с углем БАУ и анализируются обычным образом на хроматографе с ПИД. Ус- . тановлено, что свежие молекулярные сита ЗА частично (примерно на 2-3% от исследуемых концентраций веществ) первоначально задерживают анализируемые примеси. Но после предваритель.ного кондиционирования колонки анализируемыми веществами этот эффект исчезает.

Воздух, содержащий микроконцентрации метанола, анализировался аналогично. Примесей метанола в .колон- ке-концентраторе с активным углем после хроматографирования не найдено.

tI p и м е р 2. Исследуют эффективность поглощения метанола цеолитом ЗА в сравнении с сорбдией приме- . .сей метанола на активном угле. Условия сорбции, размеры форколонки с ситами и активным углем идентичны, а условия хроматографирования те же, что и в примере

Сорбция метанола на цеолите ЗА и активном угле БАУ При концентрации

/ Э метанола в газовой фазе 5.мг/м приведена в табл. 2,Приведенные данные свидетельствуют о гораздо большей эффективности цеолита ЗА для концентрирования и анализа примесей .метанола в воздухе (газе), чем активного угля, применяемого в настоящее время в большинстве аналогичных методик в нашей стране и за рубежом. Хранить пробы для анализа можно в термосе со льдом (при их транспортировке на большие расстояния) или в холодильнике. В этих условиях общее количество пробы не изменяется .более чем на 5-7% за 3 недели хранения, что соответствует принятым стандартам.

Пример 3. Проверяют эффективность сЬрбции метанола цеолитом

ЗА в зависимости от температуры ловушки. Результаты приведены в табл:. 3.

Приведенные данные свидетельствуют о том, что оптимальными для ад-, сорбции метанола являются температуры от 0 до -20 С.

П р и м е,р 4. Проверяют эффективность десорбции примесей метанола из концентрационной трубки с цеолитом ЗА по сравнению с аналогичной десорбцией из ловушки с активным углем БЛУ. Условия сорбции и хроматографического контроля те же, что и в предыдущих примерах . Десорбции проводят с использованием растворителей-экстрагентов, в качестве которых испытаны различные органические соединения (углеводороды, кетоны, спирты, хлоруглеводороды и др.) и дистиллированная вода. Предпочтение отдано последней, так как она может быть получеНа йрактически свободной от примесей, что черезвычайно важно в условиях анализа микроконцентраций, так как большинство даже хроматографически чистых растворителей содержат примеси органических веществ, мешающих анализу вредных веществ при нх содержании в .воздухе на уровне

10 4 —.10 Ъ. Сорбироаанные на активном угле БАУ примеси метанола извлекаются из адсорбента максимум на 75-78%, .а десорбция с помощью.Таблица 1

Концентрация Проходят через Задерживаются мгlм форколон- .форколонкой ку

Исследуемые вещества

Н-парафиновые углеводороды

С3 С9

100 100

Сйирты С -С6

Кетоны

Эфиры

Ароматические углеводороды

10

10

Циклоолефины

110

Хлоруглеводороды

Амины

Сульфиды и маркаптаны

12

10

Алвде гиды

2,4

Фенолы

Нитросоединения

Карбоновые кислоты

Гетероциклические соединения (азот-,кислород- и серусодержащие)

Метанол О

О, 01-10, О

0,01-10,0

5 . 968749 6 а воды примесей метанола из цеолита и позволяет оценить условия труда

ЗА достигает 88-97% (в зависимости водителей. от исследуемых концентраций примесей). Помимо этого, метод определения

Результаты приведены в. табл. 4. в воздухе микроконцентраций метанола проверен на производствах основного

Данный метод определения низких S органического синтеза, в нефтепереконцентраций метанола в сложной сме- рабатывающей и нефтехимической проси с парафиновыми, нафтеновыми и мышленности и дает возможность вперароматическими углеводородами топлив- вые корректно оценить содержание ных бензинов (марки A-72, A-76 и др.),этого токсичного вещества во многих и другими спиртами (бутиловый, про- 10 композицИях загрязнителей, анализ пиловый, амиловый, изобутиловый которых ранее представлялся невози др.) проверен при определении мета- можным. Метод универсален, так как нола в воздухе кабин грузовых авто-. позволяет применить для определения мобилей при испытании нового топли- сконцентрированного метанола любой ва на основе бензометанольных смесей 5 аналитический способ.

968749

Таблица 2

««4«

Найдено

ЕЕайдено

Взято

Взято

100

100

100

100

100

100

100

100

100

100

100

100

100

100

100

Таблица 3

Сорбция, вес.%

+20

100 .

100

-20

-30

Таблица 4

Найдено, в мг/м при

5,5

6,0

5 5

6,0

0,10

0,08

0,10

П р и м е ч а н и е. Ошибка определения в случае цеолита ЗА не превышает 18% относительных.

Эффективность сорбции на угле

ВАУ %

Температура, С;

Эффективность сорбции на цеолите

ЗАУ %

10 0

Происходит изменение сорбционной емкости ловушки за счет замерзания паров, воды

968749

Составитель В. Гладков

Редактор П. Коссей Техред Л.Пекарь Корректор Н. Буряк

Заказ 8160/74 Тираж 887 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета. СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, я-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Формула изобретения

Способ определения метанола в газовоздушной среде путем адсорбции метанола пропусканием анализируемой пробы через сорбент, десорбции его водой с последующим газохроматографическим анализом полученного зкс- гракта, отличающийся гем, что, с целью повышения селекгивности и точности способа, в качестве сорбента йспользуют молекулярные сита 3А и ацсорбцию ведут при гемпературе от 0 до -20ОС.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Crisp. S., Solid sorbent gas

samplers.-"Annalen occupation Hygie5 ne" 1980, V.23, В 5, р. 47-76.

2. Русанова Л.A., Березкин В.Г., Волкова T ° È., Жомов А.К., Холодяков H.È..Îïðåäåëåíèå примесей спиртов C„-С4 в воздухе. -Научные работы

1О институтов охраны .труда ВЦСПС, вып.. 51. "Медицина", 1968, с. 66-70 (прототип).