Способ концентрирования окиси углерода

 

СПОСОБ КОНЦЕНТРИРОВАНИЯ ОКИСИ УГЛЕРОДА из воздуха путем пропускш|ия его через cepвбpocoдepжaIIIidt цеолит, отличающийся тем, что, с целью повышения селективности извлечения и удешевления процесса, в ка честве серебросодержащего цеолита используют серебряную форму природного морденита с содержанием серебра 17 мас.%.

„Я0„„1 03 3 475

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (ю В 01 D 53102

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ .СССР

ПО ДЕЛАМ. ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ описдник иэоБркткни и АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3314321/23-26 (22 ) 10.07.82 (46.) 30.07.83. Бюл. ¹ 28 (72) О. С. Бенах и И. И. Даценко (73. ) Львовский государственный мециаиский институт (53) 543,272,61 (088,8) (56) 1.Волков С. А., Растянников Е. E., Тарасова Л. Н. Гаэохроматографическое определение микроконцентрацией окиси углерода в атмосферном воздухе.- Гигиена и санитария", 1973, ¹ 10, с, 62-64, 2. Авторское свидетельство СССР № 842461, кл. G 01 Ч 1 28, 1981. (54) (57) СПОСОБ КОНЦЕНтРИРОВА

НИЯ ОКИСИ УГЛЕРОДА иэ ващука утем пропускания его через серебросодержаший цеолит, о т л и ч а ю ш и и с я .тем, что, с целью повышения селективности извлечения и удешевления процесса, s «а честве серебросоцержашего неолита ис пользуют серебряную форму природного морденита с содержанием серебра 17 мас.%.

4 1031

Изобретение относится к способам от бора иэ окружаюшего soanyxa и «онцент рирования окиси углерода (СО) на цео литном адсорбенте с целью ее дальней- шего определения и может быть исполь эовано s практике санитарно-гигиеничес-;

«их лабораторий, которые осушествляют контроль содержания С0 в атмосферном воздухе, а также в возцухе коммунальных и промышленных объектов.

Известен способ концентрирования окиси угпероца иэ воздуха в ловушке, заполненной цеолитом СаА, которая под вергается охлаждению жидким азотом $1).

Однако данный способ отличается большим неудобством, связанным с использованием охладительного устройства и жицкого азота, что не позволяет широко внедрить его в санитарно-гигиеническую практику. 20

Известен также способ концентриро вания окиси углерода, в котором концент рирование СО Осушествляют при комнат ной температуре беэ охлаждения ловушки, заполненной серебросодержащей фор- 2S мой цеолита типа У, B. последнем случае используют порошкообраэный цеолит 8а3, который требуется путем ионообмена, превратить в форму, содержашую хотя бы 8,5% обменных катионов серебра, Затем необходим обязательный перевод порошка s более компактный адсорбент, ибо сам порошок цеолита легко распыляется по газовым коммуникациям и . детектирующему устройству хроматографа, Поэтому порошок подвергается таблетироынию путем прессования, последуюшему 3-часовому нагреванию таблеток при 300 С и иэмельчению их цо гранул желаемого размера (например 0,5

1,0 мм) (2j.

Недостатками известного способа являются значительный расход нитрата серебра соли дорогостоящего металла, а также необходимость использования

4 малодоступного и цефицитногО синтети ческого цеолита, приготовление активной серебросодержащей формы иэ которо го требует значительной затраты времени, Бель изобретения - повышение cenezтивности извлечения и уцешевление про- 50 цесса, 1, Поставленная цель достигается тем, что согласно способу концентрирования окиси углерода иэ воздуха путем пропускания его через серебросодержаший цеолит, в качестве последнего используют серебряную форму природного мор денита с соцержанием серебра 1«7мас.%, I.75

Преимущества серебросоцержашей формы прироцного морценита перед ана. логичной формой синтетического цеолита в предлагаемом способе концентрирования окиси углерода иллюстрируют величины селективности удерживания CO (см. таблицу).

Влияние нитрата серебра на селективность поглошения CG цеолитами при 20 С.

О

Количественной мерой сепективности в хроматографии может служить относительный объем удерживания, что на примере CO представлено величиной, котор8В показь»вае т, ВО скОлькО раз Окись углерода в хроматографической колонке задерживается дольше, чем основной компонент воздуха — азот.

Данные таблицы показывают, что для достижения почти одинаковых (3,70 и 3,81) логарифмических показателей сепективности извлечения СО иэ возцуха требуется в 3,2 раза меньше соли серебра для природного образца, чем цля сш»тетического. Если прироцный цеолит Обработать лишь в 1,5 раза меньшим количеством нитрата серебра, чем синтетический (10,2 и 6,7% соответственно), то сепективность извлечения СО прироцной серебросодержашей формой морценита возрастает в 60 раз (9,6-10 :1,6 104).

Таким образом, концентрирование мснооксида углероца на серебросоцержашем морцените эффективнее. чем íà Nd3.

Если удешевление сорбенита с одновременным повьш»ением селективности извлечения СО достигается за счет меньшего расхода нитрата серебра на обработку природного морденита, который в десятки раа дешевле синтетического цеслита, то упрошение и ускоре»»ие процесса приготовления сорбента происходит благодаря тому, что Отпадает надобность npec= сования в таблетки прироцного цеолита и последуюшего спекания с целью упро.чения гранул, как это необхоцимо в случае синтетического цеолита. типа Y. Упрошение подготовки цеолита возможно потому, что природный минерал уже сам. по себе очень прочен и требует не только измельчения, а также обработки полученных гранул (0,25-0,5 или 0,5-1,0 мм) солью серебра.

Пример 1 . Добытый из карьера кусковой прироцный морценит измельчают в ступке или на специальной дробилке, просеивают через сита и отбирают нужную фракцию гранул. К 100 г гранулированного цеолита прибавляют в сухой

31475 4 (1-2 л/мин) необходимо снизить (цо 10 см/с) линейную скорость прохож пения воздуха через ацсорбент с целью нрецотвращения проскока СО. При исполь зовании таких широких ловушек необходимо гранулы це олита с прочно ацсорбированной окисью углероца перенести в узкую

О-образную ловушку, в которой после ее поцключения на место цозировочной ð петли крана-цозатора и нагревания це» сорбируется,СО и потоком газа-носителя направляется в анализирующую колон ку хроматографа цля количественного онрецеления.

Полнота извлечения и цесорбции СО тщательно проверена на искусственных смесях, а также в естественных условиях и поцтвержцена хорошей воспроиз воцимостью полученных,результатов при

2О концентрациях CO в возцухе поряц ка 1 мг/м . Прн увеличении объема отбираемой пробы указанный прецел концентраций окиси углероца цеолитом поцтвержцен путем цослецовательного

25 сочетания двух ловушек, причем во второй по хоцу газа ловушке не обнаружено паже слецов СО. Количественная цесорб ция СО. из колонки проверена после нов торного улавливания окиси углероца с помощью еще оцной ловушки, установ ленной на выхоце газа из анализирующей колонки хроматографа. Доказатель ством полноты цесорбции СО служит одинаковая площаць полученных пиков.

Прецлагаемый неолит цля отбора

35 . монооксица углероца из воэцуха апробируют при комнатных температурах в циапазоне 1530 С и в условиях откры той атмосферы в прецелах температур о

40 от -20 цо +30 С. Гаэохроматографичес» то кий анализ обогащенной окиси углерода показывает, что при соблюцении всех условий ацсорбции и цесорбции СО его погрешность при использовании цля кон-.

45 центрирования прецпагаемого цеопита не ,лревышает ошибки газохроматографическо

Ф го метода.

3 10 колбе 1-7 г растертого в пуцру нитрата серебра, закрывают колбу пробкой и тща . тельно встряхивают с целью равномерного распрецеления соли íà поверхности гранул

Затем s колбу наливают 50-100 мл, цистиллироваиной воцы и 15 мин взбалтывают, после чего переносят смесь на воронку Бюхнера, фильтруют, промывают гранулы воцой цо отсутствия серебра в промывных воцах и высушивают готовый сорбент.

Перец употреблением с целью отбора

СО иэ возцуха порцию гранул (3-10 см3) полученного сорбента предварительно активируют нагреванием при 200 C око о ло 1 ч, затем переносят sU-образную стеклянную или металлическую ловушку (цлина колена 10-20 см, внутренний диаметр не менее 3 мм). Через ловушку пропускают газ-носитель, нагревают ее о при 300 С в электропечке (например от газоаналиэатора ВТИ»2), гце в течение 0,5-3 ч завершается активация. гранул. Остывание гранул желательно провести также .в потоке газа-носителя.

После такой поцготовки сорбент обретает высокую селективность извлечения окиси угле роца.. .Оптимальный образец, полученный об работкой гранул цеолита нитратом сереб» ра, соцержит 1-7% < от массы прироц» ного морценнта н обеспечивает цостаточно хорошую селектнвность поглощения окиси углероца иэ возцуха в циапазоне температур от -30 цо +40 С и поэволяо ет затем почти мгновенно цесорбировать сконцентрированную СО при нагревании цо 250280 С. Цеолитные формы с высшим содержанием серебра еще значительно уцеркивают окись углероца в последнем интервале температур. Оцнако э сопровождается нежелательным запазцыванием и расширением пика СО при це= сорбции, что наблюцается во время хроматографического анализа обогащен-. ной окиси углероца, в силу чего следу ет использовать серебряную форму морценита с соцержанием 1-7 мас. .

Концентрирование монооксица углерода осуществляют либо в упомянутых раньше тонких О-образных трубках, либо в ловушках, имеющих форму более широкого цилинцра с впаянной пористой пластинкой, препятствующей выцуванию гранул потоком газа. Послецние ловушки более эффективны при отборе следов СО иэ сравнительно больших (несколько литров) объемов анализируемого возцуха когда при высокой обьемной скорости

Пример 2 . Через несколько одинаковых ловушек, соцержащих по 5 г гранул (фракция 0,25-0,50 мм) прироц ного закарпатского морценита, который прецварительно обрабатывают солью серебра (1,6 г нитрата серебра на 100 г гранул) и активируют, пропускают с помощью электроаспиратора по 20 л возцуха гороцской улицы в зимний пери о оц при -6,4 С и атмосферном цавлении 9,902- 10 Па (742,7 мм рт.ст.).

75 э — »

all Л „М «Показете ь селектиеноствч ас. 9о

ОТЕЮСИТОПЬ ЛОГЙРИфМИ

« ный объем ческий . Э-..,,(синтетичес кий) 5,0 10 е

1,6 ° 10

6„5 103

3,70

5,1 дс морценит (природный) 6,7

9,6 ° 10

Составитель Т. Беренштейн

Редактор Н. Кешеля Техред Т,Фанта Корректор B. Гирняк

Заказ 5259/4 Тираж 688 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., q. 4

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

5 10314

После десорбции при 260 С и последующего количественного анализа сконцен рированной окиси углерода хроматографическим метоцом в кажцой ловушке найдено в среднем по(4,9 .0,2) 10 Mr СО, При пересчете на нормальные условия концентрация СО в анализируемом воз цухе составляет 0,245+0,01 мг/м .

Пример 3 . Аналогичной мето- 1в дикой в летний периоц выполняют ана лиз уличного возцуха на содержание CQ.

Для концентрирования в упомянутые выше ловушки насыпают гранулы рассмотренного природного морденита, обработан- «5 ного большим количеством соли (6,7 нич рата серебра на 100 r цеолита). После продувки через кажцую ловушку по 20 л анализируемого воздуха, взятого при .тем о пературе 21,3 С и атмосферном дав- 2о лении 9,85 10 На (736,8 мм рт.ст.), 4 сконцентрировано, а затем хроматографическим методом найдено (16,3+0,5) ° 10 мг

СО, что составляет содержание СО в возцухе 9,04+0,28 мг/м .

25 !

Моцифицированный природный цеолит после ацсорбции и цесорбции монооксица углерода и дополнительной продувки (доактивации) потоком газа-носителя при 250-300 С в течение 0,5-1 ч . может быть использован многократно и не теряет .своих селективных поглотительных свойств, если температура на=

vpeaa не превышает 300 С. о

Отобранная проба CG может анализироваться сразу или спустя несколько суток после отбора, Использование предлагаемого модифицированного серебром природного морценита обеспечивает повышение селек тивности извлечения окиси углероца из воздуха; значительное снижение pacxoga солей серебра на приготовление из природного морценита высокоэффективного сорбента цая извлечения из воздуха и концентрирования монооксида углероца.

Кроме того, замена синтетического цеолита природным обеспечивает большук доступность этого сорбента и в цесятки раз снижает его стоимость.

При этом упрощается процесс приготов= ления модифицированной формы сорбента, так как благодаря высокой прочности природного минерала не нужна операция прессования и спекания таблеток, что неизбежно в случае порошкообразного синтетического цеолита. Удлиняется срок службы сорбента при многократном использовании. благодаря низкой истираемости природного цеолита. Извлечение и концентрирование монооксица углероца модифицированным природным цеолитом проводится при комнатной температуре или температуре открытой атмосферы без охлаждения ловушки,