Способ подготовки пробы раствора к газохроматографическому анализу

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ и ц 5618cpll

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 06.07.73 (21) 1947527/26 (51) М. Кл. - G 01N 1/28

G 01N 31/08 с присоединением заявки М

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Опубликовано 15,06.77. Бюллетень _#_ 22

Дата опубликования описания 26.07.77 (53) УДК 543.544.25:

:543.713 (088.8) (72) Авторы изобретения (71) Заявители

А. Г. Витенберг, И. Л. Бутаева и М, Д. Иншаков

Всесоюзное научно-производственное объединение целлюлознобумажной промышленности и Ленинградский ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени государственный университет им. А. А. Жданова (54) СПОСОБ ПОДГОТОВКИ ПРОБЫ PACTВОРА

К ГАЗОХРОМАТОГРАФИЧЕСКОМУ АНАЛИЗУ

Государственный комитет (23) Приоритет

Изобретение относится к области аналитической химии и может быть использовано, в частности, в целлюлозно-бумажном производстве при контроле содержания сернистых соединений в сточных водах этого производства.

Проблема определения малых концентраций летучих сернистых соединений в водных растворах весьма актуальна. Сточные воды ряда производств содержат весьма токсичные сернистые соединения, в том числе значительные количества сероводорода.

Для того, чтобы осуществить газохроматографическое определение летучих сернистых соединений в растворах, необходимо предварительно выделить эти соединения из раствора в газовую фазу. Один из известных способов подготовки пробы раствора к анализу указанных соединений в этом растворе состоит в их отдувке (1).

Наиболее близким из известных способов к предлагаемому является способ подготовки пробы раствора к газохроматографическому анализу летучих сернистых соединений, например сероводорода в этом растворе, заключающийся в том, что исходную пробу помещают в герметичный сосуд, подкисляют до рН 2 и выдержива|от при постоянной температуре до установления термодинамического равновесия между жидкой и газовой фазами в сосуде.

В этом случае концентрация сероводорода в жидкости (С ) равна произведению коэффициента распределения (К) на равновесную концентрацию сероводорода в газовой фазе (Сг); концентрация сероводорода в газовой фазе определяется газохроматографиче10 ски (2J. Однако такой способ обладает тем недостатком, что в случае сложного химического состава исходного раствора (сточных вод) большое количество различны.; примесей может существенно влиять на распределе15 ние анализируемого вещества между жидкой и газовой фазами и в конечном итоге вносить значительную погрешность в анализ.

По предлагаемому способу перед подкнсле20 нием в пробу вводят растворимую соль серной кислоты до концентрации 5 — 7 вес. % соли в пробе. В качестве растворимых солей серной кислоты могут быть использованы сульфаты натрия, калия и др.; подкисление

25 пробы целесообразно проводить до рН 1 — 2, при котором равновесие диссоциацпи сернистых веществ в водных растворах смещено влево.

561891

C=C, " +К

Концентрация минеральной соли в исходном растворе ж

Без добавления сульфата натрия

С добавлением 6, сульфата натрия

ЛС /С

Л К/К

Л К/К

47,7

57,3

64,8

70,5

47,1

56,3

63,6

69,1

2,9

8,6

11,4

14,3

3,5

8,5

11,0

13,5

Исходная концентрация сернистых веществ в пробе сточных вод определяется Ilo уравнению где V„V>< объемы газовой и жидкой фаз;

I(— коэффициент распределения вещества между жидкой и газовой фазами;

С, C„— концентрация вещества в исходной жидкой пробе и в газовой фазе.

Из этого уравнения следует:

ЛСв ж ЬСг К К (2)

С С„К К+ V„, V,i, где ЛС ... ЛС, — погрешности определения концентрации сернистых веществ в исходном растворе и газовой фазе;

Л/(— погрешность определения коэффициента распределения сернистых веществ между жидкой и газовой фазами;

V„V„— объемы жидкой и газовой фаз, т. е относительная погрешность определения исходной концентрации сернистых веществ зависит от точности определения концентрации вещества в газовой фазе и от погрешности определения коэффициента распределения.

Если в расчет исходной концентрации сернистых веществ в растворе, содержащем минеральные примеси, вводить найденные коэффициенты распределения для бессолевых водных растворов, то в соответствии с уравнением (2) при ЛС„/С„=1 и К/V =1 ошибки определения С в видны из приведенных в таблице данных.

Зависимость погрешности определения концентраций сернистых веществ в исходном растворе от содержания в нем минеральных солей (на примере с диметилсульфидом) Из данных таблицы следует, что введение

6% сульфата натрия в анализируемый раствор, содержащий минеральную соль в концентрации 1+4%, уменьшает погрешностьоп10

3)

60 ределения сернистых веществ в исходном растворе в 5 — 13 раз. Например, при «онцентрации минеральной соли в исходном анализируемом растворе 1%, относительная ошибка определения концентрации диметилсульфнда при добавлении б% сульфата натрия уменьшается в 13,5 раз (с 47,1 до 3,5) .

Введение в пробу более высоких количеств соли (более 7 ), не уменьшает существенно влияния сопутствующих примесей, но усложняет методику проведения анализа, так как удлиняет время анализа из-за медленности процесса растворения и исключает возможность экспресс-определения.

Пример. Пробу анализируемой сточной воды помещают в герметичный градуированный стеклянный сосуд, подкисляют до рН 2, добавляют сульфат натрия до 5 — 7%-ной концентрации в пробе и, периодически встряхивая, выдерживают при комнатной температуре до установления термодинамического равновесия, после чего концентрацию сернистых веществ в газовой фазе определяют газохроматографически. Исходную концентрацию сернистых веществ в пробе сточных вод рассчитывают по уравнению (1).

Чувствительность анализа при подготовке пробы предложенным способом повышается в 10 раз. Способ применим к анализу в пробе отдельных компонентов (например только одного метилмеркаптана) или одновременно нескольких сернистых соединений (например сероводорода, метнлмеркаптана, диметилсульфида и др.).

Формула изобретения

1. Способ подготовки пробы раствора к газохроматографическому анализу летучих сернистых соединений в растворах, включающий помещеппе исходной пробы в герметичный сосуд, ее подкисление и выдерживание при постоянной температуре до установления термодинамического равновесия между жидкой и газовой фазами в сосуде, отличающийся тем, что, с целью увеличения точности анализа за счет уменьшения влияния примесей, находящихся в исходной пробе, на коэффициент распределения сернистых соединений между жидкой и газовой фазами, перед подкислением пробы в нее вводят растворимую соль серной кислоты до концентрации 5 — 7 вес. в пробе, 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в исходную пробу раствора вводят сульфат натрия, после чего пробу подкисляют до рН 1 — 2.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Ю. Ю. Лурье и др., Журнал «Заводская лаборатория», 20, 19б3 г., стр. 412.

2, И. Л. Бутаева и др., Журнал аналитической химии, том 28, февраль 1973 г., вып. 2, стр. 337 — 340 (прототип) .