Способ определения уксусной кислоты в воздухе и газах

 

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УКСУСНОЙ КИСЛОТЫ В ВОЗДУХЕ И ГАЗАХ путем протягивания анализируемой пробы через индикаторную ленту, обработанную хромогенным реактивом, состоящим из 0,3-0,4%-ного раствора бромкрезолового зеленого,0,3-0,4%-ного раствора гидрокарбоната натрия и насыщенного раствора хлористого кальция, взятых в объемном соотношении 1:

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

ООН Л

РЕСПУБЛИН

g(g) G. 01 21/78

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

OllHGAHHE HSOSPETEHHR

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (1 л 1 Я

Г с

1 (21) 3580173/23-04 (22) 13.04.83 (46) 23.08.84. Бюл.к 31 (72) И.И.Стенцель, В.В.Тищук и Л.А.Панкратова (71) Рубеианский филиал Ворошиловградского машиностроительного института. (53) 543.42.062(088.8) (56) 1. Перегуд E.À.> Гернет Е.В.

Химический анализ воздуха промьпплен ных предприятий. Л., "Химия", 1970, с. 159.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке Р3404871/23-04, кл. Ц 01 N 21/78, 01.03.82.,SU„„1109606 А (54) (57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УКСУСНОЙ КИСЛОТЫ В ВОЗДУХЕ И ГАЗАХ путем протягивания анализируемой пробы через индикаторную ленту, обработанную хромогенным реактивом, состоящим из 0,3-0,4%-ного раствора бромкрезолового зеленого,0,3-0,4%-ного раствора гидрокарбоната натрия и насыщенного раствора хлористого кальция, взятых в объемном соотношении 1:(0,50,6):(1, 1-1,3) с последующим фотометрированием окрашенного участка, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности и точности способа перед фотометрированием индикаторную ленту обраба- 3 тывают аммиачно-воздушной смесью.

20 смеси

1 1109

Изобретение относится к аналитической химии, а именно к способам автоматического определения концентрации уксусной кислоты в воздухе и газах с помощью газоанализаторов

5 колориметрическим способом.

Известен способ определения уксус-ной кислоты в воздухе путем протягивания анализируемой пробы через два последовательно соединенных поглотительных прибора, содержащих по

5 мл воды, с последующим добавлением иодата и иодида калия и титрованием раствором тиосульфата натрия в присутствии крахмала (1). ,Недостатками данного способа являются его большая продолжительность и невозможность автоматизации процесса.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигае-, мым результатам является способ определения уксусной кислоты в воздухе и газах путем протягива«ия анализируемой пробы через индикаторную лен— ту, обработанную хромогеьн»ым реакти— вом, состоящим из 0,3-0,4i!-ного раст-вора бромкрезолового зеленого„ 0,30,47-ного раствора гидрокарбо«ата натрия и насьпценного раствора хло30 ристого кальция, взятых в объемном соотношении 1:(0,5 — 0,6):(1,1: 1„ 3) с последующим фотометрированием окрашенного участка "2 ).

Недостатками известного способа являются мальпп диапазон определяемых концентраций (0-10 мг/м ), низкая чувствительность преобразования при концентрациях более 6 ьп /м, значи3 тельная нелинейность градуировоч«ой

40 характеристики (до 507 от диапазона измерения), длительное время переходного процесса при переходе от больших концентраций к малым и погреш— ность "нуля" (до 10-207 от диапазона измерения).

Целью изобретения явля TcH TIGBb»-" шение чувствительности и точности способа.

Поставленная Itåëü> достигается тем, что согласно способу определен»»я 0 уксусной кислоты в воздухе и газах путем протягивания анализируемой цробы через индикаторную ленту, обрабо-танную хромогенным реактивом, состоящим из 0,3-0,47.-ного раствора бромкрезолового зеленого, 0,3-0,47-ного раствора хлористого кальция, взятых в объемнсм соотношении 1:(0,5606 2

0,6): (1, 1 — 1,3) с последующим фотометрированием окрашенного участка перед фотометрированием индикаторную ленту обрабатывают аммиачно-воздушной смесью.

Пример 1. Приготовление индикаторной ленты.

Тканевую отбеленную и прокипяченную в дистиллированной воде ленту сушат в потоке очищенного и подогретого до 80-90 С воздуха. Приготовленную таким образом ленту обрабатывают хромогенным реактивом, состоящим из 0,3-0,47-ного раствора бромкрезолового зеленого индикатора, 0,30,47,-ного раствора гидрокарбоната натрия и «асьпценного раствора хлористого кальция, взятых в объемном соотношении 1:(0,5-0,6):(1, 1 — 1,3), сушат в потоке очищенного и подогретого до 60-70 С воздуха, сматывают в кассету, упаковывают в полиэтилено— вый пакетик и запаивают. Индикаторная лента пригодна к употреблению более двух лет.

Датчик газоанализатора в совокуп ности с узлом подачи аммиака работает следу»ощим образом.

Газоанализатор отнЬсится к приборам циклического принципа действия. Общее время цикла разделено

«а две составляющие в активное время, »3 течение которого реакционная камора »»аходится в герметизированном состоянии через индикаторную ленту

7 просась»ва»от анализируемую газовую смес.ь и происходит измерение интенсивности окраски пятна на поверхнос-. ти ленты, в пассивный промежуток времени реакционная камера разгерметизирована, индикаторную ленту (с помощью лентопротяжного устройства) пе.— ремещают на один шаг скачком, новый участок ленты обдувают увлажненным до 80 †9 очищенным воздухом и в газо«оцводящую трубку датчика подают задан«ый объем аммиачно-воздушной

После окончания активного времени цикла по команде из блока управления одновременно происходит разгерметизация реакционной камеры, перемещение индикаторной ленты на один шаг, подача в реакционную камеру увлаж«е«ного »зоздуха для обдува поверхности ленты и подача в течение ?-3 с аммиачно-воздушной смеси.

Подачу последней осуществляют в трубку гра »у же после переключающего ре1109606 вора аммиака.

Наиболее оптимальным является диапазон концентраций аммиака в растворе, равный 0,04-0,2%. Кроме того, при отсутствии аммп:;ка появляется аддитивная погрешность (погрешность нуля ) равная 10% от диапазона измерения.

Максимальная интенсивность окраски наступает при сравнительно низких значениях концентраций уксусной кислоты, а ее уровень íà 20% ниже, чем интенсивность окраски, соответствующая верхнему предепу измерения (30 мг/мз). При этом нелинейность градуировочной характеристики составляет 50%. При наличии аммиака характер градуировочной характеристики существенно улучшается. Наиболее оптимальным для данного диапазона измерения является 0,08%-ный раствор аммиака. Лля этого раствора диапаз эон измерения увеличился до 30 мг/м (в три раза по сравнению с известным) чувствительность преобразования при ь концентрациях выше 10 мг/м увеличилась более,чем в пять раз, уровень изменения интенсивности окраски увеличился на 25%, а также исключена погрешность "нуля и уменьшена нелинейность градуировочной характеристики практически до 6-7% (в девять раз по сравнению с известным способом).

Выбор оптимальных объемов аммиачно-воздушной смеси.

Приготавливают 0,08%-ный раствор аммиака и заливают во флакон. С помощью дозатора устанавливают соответственно О, О, О, 5," 1,0, 1, 5, 2, 0;

2,5, и 3,0 см воздуха, насыщаемого аммиаком. После протяжки индикаторной ленты подают соответствующий объем аммиачно-воздушной смеси и определяют показания газоанализатора по вторичному прибору, В табл.2 приведены результаты опр еделения оптимального объема аммиачно-воздушной смеси.

20 ле, которое в активное время цикла подключает датчик к линии анализируемой газовой смеси, а в пассивный промежуток подает в гаэоподводящую линию сжатый воздух, расход которого равен 3-5 л/ч.

Перемещаясь по газоподводяшей трубке, аммиак подавляет адсорбированную на стенках уксусную кислоту и поступает с увлажненным воздухом

1О к индикаторной ленте, сорбируется последней, нейтрализует на ней остатки кислоты и придает индикатору основные (щелочные) свойства. При этом окраска индикатора изменяется от зеленовато-голубой до сине-голубой и принимает максимальный нулевой фон. Таким образом осуществляется усиление нулевого фона на поверхности индикаторной ленты.

Берут ампулу стандартного (5 или

10%) раствора аммиака, растворяют в соответствующем количестве бидистиллированной и прокипяченной в течение

30-40 мин воды и приготавливают

О, 00; О, 02; О, 04;0,08;0, 12, О, 16;. О, 20, 0,24;0,28,0,32% -ные растворы аммиака.

В подготовленные флаконы емкостью

50 мл наливают примерно по 35-40 мл соответствующего раствора аммиака и плотно закрывают пробками. Поочередно флаконы подсоединяют к пневматической схеме.

На чертеже приведена пневматическая схема датчика газоанализатора. 35

В датчик газоанализатора ФЛС1.1 Карбон" устанавливают индикаторную ленту и после ее протяжки лентопротяжным механизмом по команде от блока 1 управления датчика включают до- 40 затор 2 объема воздуха, который (в зависимости от его настройки), дозирует 0,5-2,0 см воздуха, и направляют его по капиллярной трубке

3 во флакон 4, заполненный раствором 45

5. Барботируя через слой аммиачного раствора, воздух насыщается парами аммиака и воды и через трубку 5, капилляр 7 и тройник 8 поступает в газоподводящую линию 9 датчика. При этом расстояние от тройника 8 к капилляру 7 и переключающему реле 10 датчика ие должно превышать 3-5 см.

После включения датчика на просос анализируемой газовой смеси сначала 55 протягивают аммиачно-воздушную смесь, которая очищает внутреннюю поверхность газоподводящей линии от адсорбированной за предыдущий цикл уксусной киспоты и обрабатывает фотометрируемый участок ленты, усиливая его нулевой фон за счет уменьшения остаточной кислотности. Аналогичную процедуру выполняют перед каждым циклом работы газоаналиэатора.

На вход газоанализатора подают газовые смеси с различными концентрациями уксусной кислоты и определяют показания вторичного прибора КСП-4.

В табл.1 даны результаты определения оптимальной концентрации раст1109606

Наиболее оптимальным является объ. ем аммиачно-воздушной смеси, находящийся в диапазоне 1,0-1,5 см .

Влияние времени аспирации лммиаЧ(ГО. воздушной смеси через ленту. 5

Аммиачно — воздушная смесь, поступающая из устройства в газоподводящую трубку, сначала смешивается с воздухом (иду(яим от переключающего реле), далее с увла)кненным воздухом 10 перед реакционной камерой и обдувает поверхность индиклторкой ленты ремени цикла. ленте сорбии удерживает- 15 в течение пассивного в

Аммиак на индикаторной руется вместе с влагой ся за счет последней.

Для »екоторого пост

)I0.? IIpo ванной аммил гко— оякного объема воздушной смс-. (?оз "(ухa (идуреле) в двл 20 си увели(ение расхода

ЩС .. О ОТ Г(ЕРС?КЛНЭг(ЛИЩЕГО раза пе с)(слз(,(г?лет (?лг(як(()? пл хлр l!n! åристикн глзол(?л)т??затор(?.

В табл. 3 показа>:0 I?(JI(s»?!fc) скорости в 0 зд)гх л г(е?) ек Ifc)>lлгг ((с 1 О р е„ тс. . кл

ХарЛКтЕр Граду«рокn»1(с)й ХЛраКТС рИС- 25

Тг?1;1(В табл,4 Ifpff»c!2!01?î и.- (Jff!!J(c скор О с т!! у 1?11 аж Ef с 11.1? 0 Г 0 в 0:?, (у х л н а х р л E.

ТС Р ОГгт ИМа I!>!! C!i< Г)P f3 !(PC) J!0

?(?

ВаЕт СУЩЕСтКСККОГО ВЛ((Я? Ггк КЛ ХЛРЛКтерпст?(ки прибора.

П р И М Е р 2. 1(р((ГОТЛК?>ИВЛЮт

0,05, О, 1; О. 15, (1 0,22-п((((рлствс.ры аммиака. Для каждого раствора устанлвлг?влют Of)ъс м(>1 .((1(а>(((с) — козл у?((в ной смеси, pc!â(f fc 0, 5; 1,,); 1, 5;

2, О см . В лат гик глзолкс?лизлторл устанавливают 1(нд((клторк у(с) ленту, сначала обрлблтывл(лт се л((((1(ачновоздупной смес!>ю, л злтс"..(От источ— ника кллибровочкг (х смес «й подают

ГаЗОВУЮ СМЕСЬ С г?ЛЛЛККСй КОНЦЕПТрацией уксусной к(?с.(оты. Опрепе IEIEJT

ОТНОСИТ ЕЛ I>НОЕ !IЗ!>".Л 110 гг?? Е Бf>ГХОДНОГ О

Пока-?лкия втори (кого прибора, мг/м при ?сокцектрации СН СООН в воздухе, MI /„13

СОДЕРжаНИЕ ЛММ?(ЛКЛ в растворе,7.

I LTEI

О 5 1О 15 20 25 30

22,5 23,5 240 240

?6,0 2Я,O 29,0 29,5

21,0

16,0

0,0

3,0

20,0

О г

O,02 рлктеристики.

ЦЗ((Е ((О(?.(С. РЛСХОДЛ УВГ(Л;г .!!ЕК?(ОГО

I?oçäóõë От 55 до 75 ... ч ле )(сс,з((/ напряжения У, равное отношению текущего значения этого напряжения О (C) к его максимальному значению, соответствующему максимальной интенсивности окраски ленты при граничных значениях аммиака в воздушной смеси.

В табл.5 приведены результаты проверки диапазонов измерения.

Увеличение граничных значений аммиака приводит к расширению диапазона измерения уксусной кислоты до 50 мг/м

Пример 3. На выходе пародинамической установки получают концентрацию уксусной кислоты, равную

30 мг/м, подают газовую смесь в газоакализатор и по диаграммной ленте (1)иксиру(с)т установившееся показание.

Затем Efa вход прибора подают газовую смесь с нулевой концентрацией уксусной кислоты. При этом определяют

?(оказания гл.-?оанализлтора после каждого цикла измерения. Результаты проверки приведены в табл,6.

В табл.6 показано определение остатка СН. СООН при изменении концентрации до нулевой.

В первом случае остаток уксусной кислoòbJ полностью не вь?дувлется из трубки даже через 10 циклов измерений (олик цикл равен 5 мин.). Во втором oëó(ае (при наличии аммиака) за

Одкк цикл показания прибора уменьшились от 30 мг/м до 4 мг/м .

Тлкпм образом, предлагаемый способ по сравнению с известным позволяет распI?pi!xi пределы определения кислоты в пять раз, уменьшить нелинейность градуировочкой характеристики газолкллизлтора в девять раз, увеличить чувствительность преобразования датп?ка при концентрациях более 6 мг/м) в пять раз. увеличить уровень измене(?ия интенсивности окраски индикаторной ленты на 257, исключить погрешJfocTi нуля газоанализатора и уменьпить время переходного процесса в семь рлз.

Таблица

1109606

Продолжение табл. 1

Показания вторичного прибора, мг/м, при концентрации СН СООН в воздухе, мг/и

Содержание аммиак в растворе, %

1О 15 20 25 30 5

21,0 26,6 29,6 30,0

148 21 6 270 300

12,5

4,5

0,0

0,04

8,0

2,2

0,0

0,08

17, О 23,0 27,0

14, 5 20,0 24,0

11,6 18,0 22,8

8,4 14,4 20,2

7,8 13,6 19,5

7 2 13 О 18 8

10,6

5,0

1,0

0,0

4,0

0,0

О, 16

0,0

2,0

6,0

0,0

0,0

0,20

3,6

0,4

0,0

0,0

0,24

3,0

0,0

0,0

0,0

0,28

2,5

0,0

0,0

0,0

0,32

Таблица 2

Показания вторичного прибора, мг/м, при концентрации

СН, СООН в воздухе мг/м

-б

Объем аммиачновоздушной смеси смЗ

О 5 10 15 20 25 30

23,8

23,8 23,8 23,8

0,0

18,2

21,2

3,6

30,0

28,4

24,0 26,6

15,3 22,8

11,4 18,4

18,4

0,5

8,0

0,0

30,0

27,3

2,0

7,5

1,0

0,0

28,5

24,2

6,0

1,4

0,0

1,5

26,6

16,8 20,2

9,9

4,8

0,6

0,0

2,0

23,0

9,0 13,8 19,3

4,1

0,3

0,0

2,5

20,3

18,0

8,5 13,1

3,7

0,0

0,0

3,0

Таблица 3

Расход аммиачновоздушной смеси, л/ч

Показания вторичного прибора, мг/м, при концентрации уксусной кислоты, мг/м

0 5 10 15 20 25 30

3,4

15,2 21,0

15,2 20,8

9,5

26,8 29,6

26,7 29,7

3,5

9,3

1109606

Продолжение табл. 3

Показания вторичного прибора, мг/м, при концентрации уксусной icèñëo Tû, мг/м

20 25

3,6

20,5

9,7

3,4

21,3

15,8

9,4

15,0

21,2

Та блица 4

Расход аммиачмг/м,, при конце нтрации

Показания вторичного прибора, уксусной кислоты, мг/м новоздушнои смеси, л/ч

5 10 15

20 25 30

14,5

8,8

20,5

2,8

25,6 28,9

21,1

9,3

15,2

26,3 29,4

3,3

15,6

3,3

9,0

20,7

26,6

29,2

3,4

20,6

9,5

15,7

15,4

3,5

9,7

21,3

Таблица 5

Относительное значение выходного напряжения при концентрации СН СООН, мг/M3! 20 т

30 40 50

0,05

0,5

0,87

1,0 1,0 1,0

1,0

О, 10

1,0

0,36

0,15

1,5

О, 17

0,20

2,0

0,06

Табпицаб

Показания вторичного прибора,мг/м, после числа циклов измерения

Способ определения

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

29 18 15 13 l2 11 10 9 8 7,5 7

Известный

Предлагаемый

29 4 2 1 0 0 О 0 0 О О

Расход аммиачновоздушной смеси, л/ч

Концентрация аммиака в растворе, 7.

Объем аммиачновоздушной смеси, смз

26,7 29,7

26,5 29,5

26,5 29,7

26,2 29,6

26,5 29,3

0,63 0,9 1,0 1,0

0,39 О,бб 0,88 1,0

0,21 0,45 0,74 0,92

1 109606

/г?30&я сиРС

Составитель В. Гладков

Редактор Л. Гратилло Техред Т.Фанта Корректор В. Бутяга

Заказ 6019/27 Тираж 823 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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