Способ определения уксусной кислоты в воздухе

 

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УКСУСНОЙ КИСЛОТЫ В ВОЗДУХЕ путем пропускания анализируемой пробы через воду , добавления к полученному раствору хромогенного реактива с последующим колориметрированием образующегося окрашенного раствора, о тличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности, точности и сокращения времени определения , в качестве хромогенного реактива используют раствор, содержащий 0,015-0,020%-ный раствор бромтимолового синего индикатора, 0,5-1,0%-ный раствор анилина и 0,2-0,3%-ный раствор гидрокарбо € ната натрия, взятых в объемном отношении 1:0,010-0,020:0,006-0,008, (О и хромогенный реактив добавляют к водному раствору анализируемой пробы в объемном отношении 1:0,75-1.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ . СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (51) G N 21/78

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3459946/23-04 (22) 25.06.82 (46) 23.12.83. Бюл.Р 47 (72) И.И. Стенцель и В.В. Тищук (71) Рубежанский филиал Ворошиловградского машиностроительного института (53) 543.432 (088.8) (56) 1. Перегуд Е.A., Гернет Е.В.

Химический анализ воздуха промЬ1шленных предприятий.. Л., "Химия", 1970, с. 159.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке Р 3404871/04, кл. G 01 N 21/78, 01.03.82.

3. Перегуд E.A. Химический анализ воздуха. Л., "Химия", 1976, с. 122 (прототип), (54) (57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УКСУСНОИ КИСЛОТЫ В ВОЗДУХЕ путем пропускания анализируемой пробы через воду, добавления к полученному раствору хромогенного реактива с последующим колориметрированием образующегося окрашенного раствора, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения чувствительности, точности и сокращения времени определения, в качестве хромогенного реактива используют раствор, содержащий 0,015-0,020%-ный раствор бромтимолового синего индикатора, 0,5-1,0Ъ-ный раствор анилина и

0,2-0,3Ъ-ный раствор гидрокарбоната натрия, взятых в объемном отношении 1:0,010-0,020:0,006-0,008, и хромогенный реактив добавляют к водному раствору анализируемой пробы в объемном отношении 1:0,75-1.

1062575.Щ

6) Изобретение относится к аналитической химии и может быть использовано в химической, фармацевтической, текстильной и других областях промышленности для быстрого определения малых концентраций паров уксусной кислоты в воздухе.

Известен способ определения паров уксусной кислоты в воздухе путем протягивания анализируемой пробы воздуха через два последовательно соединенных поглотительных прибора, содержащих по 5 мл воды,с последующим добавлением иодата и иодида калия и титрованием выделившегося иода раствором тиосульфата натрия в присутствии крахмала f1) .

Недостатками способа являются низкая чувствительность, равная

3 мг/м,. и точность измерения, .3 обусловленная многооперационностью и сложностью выполнения способа и равная 2 мг/м при содержании уксусной кислоты в воздухе 5 мг/м

Известен способ определения уксусной кислоты в воздухе с использованием индикаторной ленты автоматических фотоколориметрических газоанализа.торов. По этому способу хромогенный реактив, состоящий из растворов бромкрезолового зеленого индикатора, аналина и гидрокарбоната натрия,, наносят на тканевую ленту обрабатывают анализируемым воз ..ы:: и фотоколориметрируют образовавшееся на ленте окрашенное соединение (2) .

Недостатками метода являются недостаточная чувствительность (2 к./;. ) и точность определения.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ определения уксусной кислоты в воздухе путем пропускания анализируемого воздуха через воду, обработки водного раствора гидроксиламином и затем сульфаниловой кислотой и М, -нафтиламином с последующим колориметрированием полученного окрашенного раствора. Чувствительность определения 5 мкг в 0,1 мл определяемого раствора f3/ .

Недостатками способа являются низкая чувствительность, недостаточная точность определения (3 мг/м и длительность анализа (около 4 ч), связанные с многостадийностью способа.

Цель изобретения — повышение точности,, чувствительности и сокращение времени определения.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу, заключающемуся в пропускании анализируp мой пробы через воду, добавлении к полученному раствору хромогенного реактива в объемном отношении

1:0,75-1,содержащего 0,015-0,020Ъ-ный раствор бромтимолового синего индикатора, 0,5-1,0Ъ-ный раствор анилина и 0,2-0,3Ъ-ный раствор гидрокарбоната натрия, взятых в объемном отношении 1:0,010-0,020:0,006-0,008 с последующим колориметрированием образующегося окрашенного раствора.

Растворы готовят следующим образом.

Для приготовления бромтимолового синего индикатора взвешивают 800 мг бромтимолового синего индикатора, вносят в мерную колбу емкостью

100 мл и заливают на 2/3 ее объема

20Ъ-ным раствором этилового спирта в бидистиллированной прокипяченной воде. Раствор тщательно перемешиBàþт и оставляют в темном месте. Через сутки в колбу добавляют того же раствора до метки и перемешивают.

Соответствующим разбавлением водой готовят необходимые растворы бромтимолового синего индикатора.

Для приготовления 0,8-1,2Ъ-ного раствора анилина в мерную колбу емкостью 100 мл вносят 0,8-1,2 мл анилина марки ХЧ, добавляют 50 мл бидистиллированной прокипяченной воды и растворяют путем интенсивного взбалтывания. Затем доводят водой до метки.

Для приготовления 0,25-0,35Ъ-ного раствора гидрокарбоната натрия взве>5 шивают 0,25-0,35 r гидрокарбоната натрия марки ХЧ и растворяют в

100 мл бидистиллированной прокипяченной воде.

Для приготовления стандартного раствора уксусной кислоты в мерную колбу емкостью 50 мл вносят 10 — 15 мл бидистиллированной прокипяченной воды и взвешивают. Затем добавляют

0,04-0,05 мл ледяной уксусной кислоты и взвешивают вторично. Доводят содержимое колбы водой до метки, перемешивают и вычисляют содержание уксусной кислоты в 1 мл раствора.

Соответствующим разбавлением готовят раствор, содержащий 0,1.мг/мл.

Для приготовления реактивного раствора в мерную колбу емкостью

250 мл вносят 150 мл 0,016-0,022Ъ-ного раствора бромтимолового синего индикатора, 2,0-4,0 мл 0,8-1,2Ъ-ного раствора анилина и 1,6-2,0 мл

0,25-0,35Ъ-ного раствора гидрокарбоната натрия. Раствор тщательно перемешивают и доводят до метки раствором бромтимолового синего индикатора.

Градуировка фотоэлектрического колориметра. В колбы емкостью 25 мл вливают 5 О; 4 9; 4 8; 4 7; 4 6 4 5, 4,4; 4,3; 4,2; 4,1 и 4,0 бидистиллированной прокипяченной воды, добав1062575

35 ляют соответственно 0,0, 0,1; 0,2; и 1,0 мл стандартного раствора уксусной кислоты, тщательно перемешивают и доводят до 10 мл реактивным раствором. Через 5 мин растворы

5 колориметрируют на красном светофильтре относительно холостого раствора. Строят зависимость оптической плотности от содержания уксусной кислоты в растворе. 0

Обоснование выбора интервалов концентраций растворов.

Приготавливают 0,010, 0,015, 0,020, 0,025,. О,ОЗОЪ-ные растворы бромтимолового синего индикатора.

В мерные колбы емкостью 250 мл вносят по 150 мл соответствующего раствора бромтимолового синего индикатора, 30 мл 1Ъ-ного раствора анилина и 1,8 мл О,ЗЪ-ного раствора гид- 20 рокарбоната натрия. Растворы тщательно перемешивают и доводят до метки соответствующим раствором индикатора. Для каждого. реактивного раствора приготавливают стандартную шкалу и на фотоэлектрическом колориметре определяют зависимость оптической плотности от концентрации уксусной кислоты. Результаты приведены в табл.1. 30

Из табл.1 следует, что наиболее оптимальным является реактивный раствор, содержащий 0,02Ъ-ный раствор бромтимолового синего индикатора.

Приготавливают 0,02Ъ-ный раствор бромтимолового синего индикатора, 1Ъ-ный раствор анилина и

0,1, 0,2, О,З, 0,4 и 0,5Ъ-ные растворы гидрокарбоната натрия. В 40 мерные колбы емкостью 250 мл вносят 150 мл 0,02Ъ-ного, раствора бромтимолового синего индикатора, 3,0 мл 1Ъ-ного раствора анилина и

1,8 мл. соответствующего раствора гидрокарбоната натрия. Растворы тщательно перемешивают и доводят до метки раствором бромтимолового синего индикатора. Для каждого реактивного раствора готовят стандартную шкалу и на фотоэлектрическом 50 колориметре снимают зависимость оп- тической плотности от концентрации уксусной кислоты в растворе. Результаты приведены в табл.2.

Из табл.2 видно, что наибольшей 55 чувствительностью обладает раствор, содержащий О,ЗЪ-ный раствор гидрокарбоната натрия.

Приготавливают 0,02Ъ-ный раствор бромтимолового синего индикатора, 60

О,ЗЪ-ный раствор гидрокарбоната натрия и 0,0, 0,5; 1,0; 1,5 и

2,0Ъ-ные растворы анилина. В мерные колбы емкостью 250 мл вносят 150 мл

0,02Ъ-ного раствора бромтимолового инего индикатора, 1,8 мл О,ЗЪ-ного раствора гидрокарбоната натрия и

3,0 мл соответствующего раствора анилина. Растворы тщательно перемешивают и доводят до метки раствором бромтимолового синего индикатора.

Для каждого реактивного раствора готовят стандартную шкалу и на фотоэлектрическом колориметре снимают зависимость оптической плотности от концентрации уксусной кислоты в растворе. Результаты приведены в табл.3.

Из табл.З следует, что увеличение концентрации анилина в растворе более 1,0Ъ не приводит к изменению его чувствительности. данилин обеспечивает стабильность реактивного раст- вора во времени.

Пример 1. Приготавливают реактивный раствор, состоящий из

1,8 мл О,ЗЪ-ного раствора гидрокарбоната натрия, 3,0 мл 1,0Ъ-ного раствора анилина и 245,2 мл 0,02Ъ-ного раствора бромтимолового синего индикатора, строят стандартную шка- лу и градуировочную характеристику для фотоэлектрического колориметра.

В поглотитель Зайцева наливают 5 мл бидистиллированной прокипяченной воды и пропускают через него 3 л/дм анилизируемого воздуха со скоростью

20-30 л/ч. Затем через внутреннюю газоподводящую трубку поглотителя вводят 5 мл реактивного раствора, перемешивают и колориметрируют на красном светофильтре фотоэлектрического колориметра, например,ФЭК-М (ФЭК-56М) в кюветах с толщиной слоя 20 мм. При этом используют гальванометр типа N-192 или аналогичный. По величине оптической плотности с.помощью градуировочной характеристики находят количество уксусной кислоты в исследуемом растворе (в мг). Содержание уксусной кислоты в воздухе находят по формуле

1000 у 7 где х — содержание уксусной кислоты в исследуемом растворе, мг;

Y — приведенный к нормальным условиям объем пропущенной через поглотитель анализируемой воздушной смеси,л.

Пример 2. Выполнение спо\ соба при граничных значениях объемных содержаний ингредиентов в реактивном растворе.

Приготавливают следующие реактивные растворы.

Раствор, содержащий 1,5 мл

О,ЗЪ-,ного раствора гидрокарбоната натрия, 2,5 мл 1Ъ-ного раствора

1062575

Таблица 1

Оптическая плотность растворов при содержании в них индикатора,Ъ (Концентрация

СН CQOH в растворе,мг

0,010 0,015 0,020 0,025 0,030

0,0

0,0

0,0

0,0

0i0

0,0

0,15

0,01

0,18

0,09

0,075

0,230

0,060

0,190

0,350

0,560

0,265

0,460

0,650

0,810

0,28

0Ä30

О,ОЗ

0,28

0,05

0,42

0i50

О, 56

О, 390 О, 580

0,07

0,47

0,770

О, 750

О, 09 .

0,50 анилина и 246,0 мл О, 02 Ъ-ного раствора бромтимолового синего индикатора.

Раствор, содержащий 1,8 мл

О,ЗЪ-ного раствора гидрокарбоната натрия, 3,75 мл 1Ъ-ного раствора анилина и 244,5 мл 0,02Ъ-ного раствора бромтимолового синего индикатора.

Раствор, содержащий 2 мл 0,3%-ного раствора гидрокарбоната натрия, 5,0 мл 1%-ного анилина и 24.3 мл

0,02%-ного раствора бромтимолового синего индикатора.

В поглотитель Зайцева вносят

5 мл бидистиллированной прокипячен- 15 ной воды, пропускают через него 3 л анализируемой воздушной смеси с концентрацией уксусной кислоты, равной 0,0; 2,0, 5,0, 10,0 мг/м и добавляют 5 мл реактивного раствора. После колориметрирования по формуле определяют содержание ук. сусной кислоты в воздухе. Результаты приведены в табл.4.

Иэ табл.4 видно, что максималь- ное отклонение между определениями относительно заданной концентрации составляет 0,15 мг/медля С

3.

2,0 мг/M, 0,2 мг/м.для С>

5,0 мг/м ; 0,3 мг/м для

10, О мг/м 3.

Пример 3. Выполнение спо соба при различных значениях объ1 емных соотношений вода — реактив ный раствор. В поглотитель Зайцева вносят 2, 4, 6, 8 и 9 мл бидистилли- 3 рованной прокипяченной воды, пропускают через него 3 л анализируемой воздушной смеси с концентрацией уксусной кислоты равной 5 мг/м3 и добавляют соответственно 8,6, 4,. 2 40 и 1 мл реактивного раствора, перемешивают и колориметрируют. Находят концентрацию уксусной кислоты в воздухе. Результаты приведены в табл.5.

Пример 4. Воспроиэводимость определений. Берут реактивный раст- вор 2 и проводят по 10 определений для заданных значений концентраций уксусной кислоты в воздухе. Результаты приведены в табл.б.

Иэ табл.б следует, что максимальное отклонение серии определений от среднего арифметического значения составляет 0,37 мг/м, а наибольшее

3 значение абсолютной погрешности равно 0,43 Mr/ì3.

Пример 5. Чувствительность определения. Через поглотительный прибор, содержащий 5 мл воды, пропускают по 3 л анализируемой воздушной смеси с содержанием уксусной кислоты 5,0, 4,0; 3,0, 2,0, 1,0, 0,5 и 0,25 мг/M, добавляют по 5 мл реактивного раствора и определяют концентрацию уксусной кислоты, при которой наблюдают устойчивое отклонение оптической плотности по фотоэлектрическому колориметру. Результаты приведены в табл.7.

Из табл.7 видно, что чувствительность определения составляет 0,5 мг/м уксусной кислоты в воздухе.

Иэ приведенных примеров видно, что предлагаемый способ определения уксусной кислоты обладает простотой и может быть использован для быстрого определения паров уксусной кислоты в воздухе. Точность определения (0,5 мг/м ) уксусной кислоты в воздухе значительно превышает точность известных способов (точность определения по известному способу

3 мг/м3). Чувствительность определения составляет 0,5 мг/м (по известному способу 5 мг/м ).Длительность определения составляет 20 мин (по известному. способу около 4 ч).

1062575

Таблица 2 » т

Оптическая плотность растворов при содержании в них гидрокарбоната натрия, %

102 (0,3 0,4

0,5

0,1

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,01

0,135

0,39

0,57

О, 115

0,06

0,05

0,03

0,34

0,24

0 05

0,48

0,41

0,07

0,64

0,68

0,58

0,42

0,09

0,75

0,70.

0,73

0,80

0,58

Таблица 3

Оптическая плотность растворов при содержании в них анилина, Ъ

0,0 0,5 1 0 1,.5 2,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,095

0,10

0,096

0,105

0,01

0,03

0,28

0,31

0,29

0,33

0,46

0,47

0,46

0,49

О, 475

0 05

0,61

0,615

0,61

0,63

0,65

0,07

Таблица 4

Найденное значение концентрации уксусной кислоты в воздухе для реактивных растворов, мг/м9

Концентрация

СНЗСООН в воздухе, мг/м

0,0

0,0

0,0

0,0

2,0

1,90

1,92

1,85

4,8

5,2

5,2

5,0.10,2

9,7

9,8

10,0

Таблица 5

Содержание воды мл

Содержание реактивного раствора, мл

Концентрация

СНЗСООН, мг/M

4,87

2,2

4,9

° 4,4

2,7

Концентрация

СН СООН в растворе,мг

Концентрация

СН 3СООН в

Растворе, мг

0,515

0,645

0,087

0,26

0,155

0,29

0,095

0,285

1062575

Таблица 6

4 5 6

210

5 31 5,22

10,20 9,90

5,0

10,0

Таблица 7

Концентрация

СН СООН, мг/м3

2,0 1,0

3,0

0,25

4,0

0,5

5,0

Величина оптической плотности

0,21

0,043 0,019 0,0

0,07

0,15

0,10

Составитель В. Шкилькова

Редактор H. Бобкова Техред JI, Ïèëèïåíêî Корректор В. Вутяга

Заказ 10209/44

Концентрация сн соон в воздухе p),) Результаты определений для опытов, мг/и э

2,15 1,80 1,86 1,89 2,20 2,25 1,89 2,22 ° 1,90 1,95

5,20 5,35 5,10 5,43 5,43 5,02 5,15 5,19

9,86 10,40 10,15 9,81 9,85 9,95 10,25 9,97

Тираж 873 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 (Филиал ППП "Патент", r. ужгород, ул. Проектная,4