Способ определения примесей в воде (его варианты)

 

Изобретение относится к технике анализа воды и позволяет повысить избирательность способа определения примесей по измерению люминесценции, возникающей в процессе растворения в исследуемой пробе воды щелочно-галоидного соединения (ЩГС) в виде диска , содержащего центры o cpacки (ЦО). По первому варианту измеряют интенсивность люминесценции, возникающей во время растворения двух ЩГС, различающихся физико-химическими свойствами или концентрацией центров окраски , строят рабочий график, на оси абсцисс которого откладьгаают интенсивность люминесценции одного образца , а на оси ординат - другого образца для одной и той же концентрации или одного и того же состава примесей . Далее по кривой рабочего графика судят о химической природе примесей , а по градуировочному графику определяют ее концентрацию. По второму варианту - интенсивность люминесценции , возникающей во время растворения ЩГС, измеряют до и после добавления в исследуемую пробу активаторов или тушителей, строят рабочий график и по сравнению интенсивности люминесценции с рабочим графиком судят о химической природе примесей , а по градуировочной кривой определяют ее концентрацию. По третье му варианту изготовленное в виде диска ЩГС растворяют в исследуемой пробе воды вращением вокруг оси симметрии с разными угловыми скоростями вращения, строят рабочий график, по которому определяют вид примеси, а по градуировочному графику - концентрацию примеси. 3 с.п. ф-лы, 9 нл. с S (Л N9 N9 Од N9 О СО

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„Л0„„2 203

yg @ С 01 И 21/64

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Ь3

bQ

Cb

Ь4

4Р

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3674921/24-25 (22) 12 ° 12.83 (46) 23.04.86. Бюл. У 15 (71) Латвийский ордена Трудового

Красного Знамени государственный университет им. П.Стучки (72) Ю.P.Äçåëìå, Ю.Э.Авотиньш, Ю.Е.Тиликс, Б.Л.Лещинский и Д.П.Эртс (53) 535.37 (088.8) (56) Бугаенко Л.Т. и др. Возможности изучения электронных и дырочных дефектов в ЩГК методом растворения.

-В сб.: Радиационная физика, M., 1973, с. 195-227.

Авторское свидетельство СССР

В 679854, кл. G Ol N 21/64, 1979. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРИМЕСЕЙ В

ВОДЕ (ЕГО ВАРИАНТЫ) (57) Изобретение относится к технике анализа воды и позволяет повысить избирательность способа определения примесей по измерению люминесценции, возникающей в процессе растворения в исследуемой пробе воды щелочно-галоидного соединения (ШГС) в виде диска, содержащего центры окраски (ЦО).

По первому варианту измеряют интенсивность люминесценции, возникающей во время растворения двух ЩГС, различающихся физико-химическими свойствами или концентрацией центров окраски, строят рабочий график, на оси абсцисс которого откладывают интенсивность люминесценции одного образца, а на оси ординат — другого образца для одной и той же концентрации или одного и того же состава примесей. Далее по кривой рабочего графика судят о химической природе примесей, а по градуировочному графику определяют ее концентрацию. IIo второму варианту — интенсивность люминесценции, возникающей во время растворения ЩГС, измеряют до и после добавления в исследуемую пробу активаторов или тушителей, строят рабочий график и по сравнению интенсивности люминесценции с рабочим графиком судят о химической природе примесей, а по градуировочной кривой определяют ее концентрацию. По третье му варианту изготовленное в виде диска ЩГС растворяют в исследуемой пробе воды вращением вокруг оси симметрии с разными угловыми скоростями вращения, строят рабочий график, по которому определяют вид примеси, а по градуировочному графику — концентрацию примеси. 3 с.п. ф-лы, 9 ил.

1226203

Изобретение относится к технике анализа состава воды и может быть использовано в аналитической химии., охране окружающей среды и т.д.

Целью изобретения является повышение избирательности способа.

Способ, осуществляется следуюв3им образом.

В исследуемой пробе воды вращением вокруг оси симметрии растворяют образ-,Q цы щелочно -галоидных соединекий (ЩГС), содержащие центры окраски (ЦО) с различными свойствами и концентрациями (10 — 10 центров на 1 см ), сози И з данные путем .облучения, адцитивным окрашиванием в парах натрия или другим спосвбом и измеряют интенсивность лиолюминесценции (ЛЛ), возникающей при растворении каждого образца, или растворяют ЩГС с одинаковыми 2р свойствами и концентрацией ЦО, но в исследуемую пробу после измерения люминесценции одного образца добавляют определенное количество акцептоðà-тушителя или активатора-люминофо— ра, затем растворяют второй кристалп, ЩГС или ЩГС с одинаковой кокцентрацией и свойствами ЦО в неизменном составе пробы, но один кристилл вращают с одной, а второй — с существенно отличающейся от первой скоростью вращения диска. Измеряют возникающую во время растворения каждогс ШГС ин-тенсивность люминесценции и строят рабочие зависимости, интенсивности з<: первого измерения от интенсивности второго измерения для отдельных при-месей и смесей примесей.

Для получения рабочей зависимости (рабочего графика) используют

40 два градуировочных графика зависи-мости интенсивности ЛЧ от концентрации примеси или смеси примесей.

В последнем случае относител:ьное ко,4 личество разных примесей не меняется, но меняется суммарное количество примесей. Два градуировочных графика получают, используя ЩГС с ра:зличающимися свойствами ЦО, или используя ис"следуемый растворнтель до и после добавления в исследуемую пробу акти— ваторов или тушителей люминесценции, или используя две различные угловые скорости вращения изготовленного в виде диска ГБГС с ЦО. <;5

Далее для одинаковых концентраций или одинакового состава примесей ,на оси абсцисс откладывают неличины интенсивности люминегl!åIIIIHH для перFОгс измсреHHR „а н;3 Ординат для F ГорОго, Т<3чки;а плОСKQcти

<3 ) при этом с оотв етс тн уют с ос танам г:римесей, <зтличающимся абсолютными закчениями суммарпой концентра— ции примесей, ко с равным относительным содержанием пргямесей.

Отдельные -очки соединяют"я плав— ной F:HíHåé и получается раоочий график. Для каждсгo сooTFIQIIIBHHB относH тельньх количестн, составляющих смесь

ПРИМЕСЕЙ KOMIIOHcHT) СтРОЯт СВОЮ

:кривую, совокупность кривых для всех рассмстренньгх вариантов Откосителькых составов примесей î" ðà:çóåò конечный рабочий график для Определения откосителькогo состава примесей.

Далее измеряют дна значения люминесценции неизвестной пробы, по рабочему графику судят О химической пр«зроде примеси или об относительном

cocTaF< IIpимесей а пс грапуироночно<-<у графику определяют концентрацию приме и.

Не<эднозпачн<эс ть возникает только

F том случае, если дне кригые на рабочем графике пересекаются, но

Она может быть устранена дополкителькьп и:3мерекием " другим составом ЦО и обре !це ЩГС. В простых случаях малого числя примесей (2-3 типа) тип примесей можно Определить графически, исполь=-уя соо. <етстнуюцие рабочие графики. Однако н случае более сложной смеси примесей целесообразко примеь:ять математическую обработку ре:-ультатов на ЗВМ, поскольку необходима перейти <>т кривой (геометричеcKQI места точек для каждого типа примесей) ка плоскости при калич

<н -- чи=ло -.кпон примесей) поверхности н многомерном (ш — мерном) прострс<НСТЕ3< 3ТО Tp&б IB7 HCIIOTI 3OI3GHHR набора проекций и сечений, что усложняет математи--3есхую обработку.

Способ Râ!Iëå".,-H нысокочунстнитель—

:-IE

-б кОкцентрацией меньше 1 О КОль/л.

П p «t м с р 1; I IQHQKpHc таллы xJIQ рида натрия изгс тавливают н ниде дисков радиусом 5 мм и нысотой 2 <зл.

1226203

Для получения кристаллов с отличаю— щимися физико-химическими свойства— ми диски монокристаллов разделяют на две равные части и обозначают образцы 1 и II. Образцы 1 погружают в ус- 5 тановку РХ>1 )-20 и при мощности дозы

10 Гр/ч (источник Со - ) облучают

Ф 60 одинаковой дозой 10 Гр, а образцы II—

6 соответственно дозой 10 I p. При этом в образцах II концентрация одиночных электронных ПО (F-центров) на порядок больше, чем в образцах 1. Берут пробы воды, содержащие ионы меди (II), кадмия (II) и смеси этих ионов в ин-6 -9 теpBBJIp концентрации 10 — 0 моль/л,15

Величина рН 4, а содержание хлорида натрия 3 моль/л. В каждой пробе проводят растворение облученных образ- > цов T u II кристаллов хлорида натрия. Для этого диски монокристаллов 20 приклеивают к фторпластовым держателям и при вращении вокруг оси симметрии с постоянной угловой скоростью

100 рад/с погружают в 40 мл исследуемых проб воды. Во время растворения 25 каждого образца регистрируют люминесценцию при помощи фотоумножителя

ФЭУ-79. При имеющихся условиях проведения растворения интенсивность люминесценции постоянна во времени ЗО растворения одного образца. Строят рабочие зависимости интенсивности люминесценции образцов от интенсивности люминесценции образцов II.

Каждая примесь и смесь примесей име35 ет свою характерную зависимость (фиг.1). Для количественного определения концентрации примеси строят градуировочные графики интенсивности люминесценции от концентрации примеси (фиг.2 и 3) ионов и по сравнению с данными градуировочных графиков определяют ее концентрацию.

Для смесей меди и кадмия строят отдельные градуировочные графики для разных соотношений компонентов. Затем берут пробу с неизвестным составом примесей. Все измерения проводят в тех же условиях, что и при построении градуировочных кривых и

50 рабочих зависимостей (фиг. 1 — 3) .

По сравнению с рабочей зависимостью (фиг.1) определяют тип (химическую природу), а по градуировочным графикам (фиг.2 и 3) — концентрацию

55 примесей.

Пример 2. Изготовление дисков монокристаллов хлорида натрия проводят аналогично примеру 1, Облучение проводят на той же установке

РХМ вЂ -20, но все диски облучают одинаковой дозой 10 Гр, Для стандартиэапий условий измерения в исследуемых пробах воды устанавливают концентрацию хлорида натрия 3 моль/л.

Растворение всех дисков проводят при одинаковой угловой скорости вращения 100 рад/с. Берут пробы воды, содержащие примеси ионов кадмия (II) и меди (II) и смеси этих ионов в пределах концентраций 10

10 моль/л. Для каждого измерения берут две пробы воды. В одну добавляют соляную кислоту с величиной рН 4, а в другую — рН 3. По измерениям интенсивности ЛЛ, возникающей при растворении в этих пробах воды при разных концентрациях ионов меди и кадмия дисков хлорида натрия, строят рабочие зависимости интенсивности люминесценции при рН 4 от интенсивности люминесценции при рН 3 (фиг.4). Каждая примесь и их смеси имеют характерную зависимость(фиг.4).

Для количественного определения концентрации примеси строят градуировочные графики интенсивности люминесценции от концентрации примеси (фиг.5 и 6). Для смесей примесей строят отдельные калибровочные кривые. Затем берут пробу воды с известными концентрацией и составом примесей. Все измерения проводят при тех же условиях, как при построении рабочих зависимостей и градуировочных графиков. По сравнению с рабочей зависимостью (фиг.4) определяют тип (химическую природу), а по градуировочным графикам (фиг.5 и 6) концентрацию примеси.

Пример 3. Монокристаллы хло рида натрия в виде дисков изготавливают аналогично примерам 1 и 2. Все диски облучают одинаковой дозой

4 ! 0 Гр. Для стандартизации условий измерений во всех пробах воды устанавливают концентрацию хлорида натрия 3 моль/л и одинаковую величину рН 4, Берут пробы воды, содержащие примеси ионов меди (II) и кадмия (II)> и смеси этих ионов в пределах концент-6 -Э раций 10 — 10 моль/л. Для построения рабочей зависимости в каждойпробе воды растворяют два диска с ЦО: один — при постоянной угловой скорости вращения 16 рад/с, а второй— при 100 рад/с, и регистрируют воэникаю(пую 1(pH этом:>юми«е! !!Р«1(ию. Стро-. ят р 3бо«!НР зависим!>с I Ii H«TС«c(!в«(7» ((! люминесценции при и 1 с> рад, с (1(«(, oT интенсивности при 03 100 рад/c. ((С) ) . Каждая примесь 1. их смеси -ме лт

2 характерную зависимость (фиг . 7 !, Цл(я количеств еннаго определения концент-. рации примеси строят градуировочные графики зависимости интенсивности ((( люминесценции от концентрации приме-. си (фиг.8 и 9). Для каждой иэ смесей( примесей строят отдельные градуировочные графики. Затем берут пробу воды с неизвестным составам и кан-- (=-. центрацией примесей. Все измерения проводят при тех же условиях, как и при построении рабочих завис((а(остей и градуировочных графиков. Па сравнению полученных измерений ин; енсив- -q ности люминесценции с рабочей зависи-мостью (фиг.7) определяют ти« (хими-ческую природу) примеси, а пс> срав— нению с градуировачным графиком ее концентрацию

Способ позволяет идентифигiHpoBBTü " такие примеси в воде, цля которьгх константы скорости реакции с электронными (или дырочными) ЦО в ЩГС :.( константы скорости реакций с гицретированными продуктами.трансформации

1I0 в воде различаются. Константы ско-ростей реакций гидратированных электронов (продукты трансформации элект(,7 рс>нньгх F — центров в воде) установлены для большего числа примесей в воде. Причем величины этих констант для разных примесей отличаются Б ши(о роких пределах 10 — (О с, моль,л! ((! что обеспечивает высокую изби7ательнссть предлагаемого способа, При этом невступающие в химические рaa(;-ции с ЦО и продуктами их трансформации примеси в воде (такие> для которых эти константы меньше

10 с, моль/л) не мешают анализ-;. K примесям, не мешающим анализу, относятся галогениды щелочных метas:.:(QB,. т.е. ионы щелочных металлов, ионь.

«; cj галогенов, ионы сульфата и др, Поэ о- " му анализ можно проводить деже Б -.—. >исутствии таких примесей (как зга было, например, показано в примерах реализации способа), Способ позволяет быстро (в течение > мин) про.вести анализ примесей в ваде. Образцы ЩГС в виде дисков монокрист((ллов приготавливают одновременно цля боль-.

"!«- 1 с« (.!! Лч и.;:.; л! Р((((Й (11,(,(— ) 00!0 п(-1 с. —;Де (! «I;I(3 i;б,п T(å «ис м или «(р«(г им с пo-cti>o«I 1 0 Р 11 с в pace! Р гре(!«ых хугло— виях с>; та!ется с. «еизмен«ыми физикохнмичс скими свс(йствами в "ечение д iH I е.(ьнагс време«и (1-- ) (BT) поэта. и приготов.(:-!«ие П1ГС с 10 можно провалить o((EIQBðeìåí«o дл>(большого чи(ла Образцов и хранить их длитель(с.е Бремя« Уста«авки типа Р,И вЂ -20 г(О3воляюI †.poBQI(HTB облучение Оцнавре

::: нно нам(-;ОГО больших количеств, чем !

00((:((-.:, Об.)а UQB. При BTQM caM ((pQ ((»с-.. Qб Iу-(-(ия = =-ависимocти о-." необхс)дима и цo?r:I д "Iн тс я ОкОлО I ч, Р Р:. у л а и:3 о б р е . - B

Способ Определения пр(-.-,(е: ей в

ОСЕ и >"ЕМ ИЗМЕРЕ«ИЯ H«TBE(CHB«OCTH Г««!!(«с с ((Рнц(. и, =(o Ii. HIiаюшей Б процессе рас.т«((О()с(ни.-:-, в --Iс . леду(е1"ОЙ п()абе БОды (caëoTI«ñ - галс«дно -а соедине(гия 3 вице (3()а!(!аюц(c Boca дис:та „содержащего центр(-., скр".(FI;H, и аг!ределег(ия -«o«! «B«Tpa

««((«(P (3! B r (3 Hi Q Г"3 а Л -;> 1 Р О (3 О Ч:-1 О М „j Г P a((>H с -, т(и ч а ю шийся тем., .-та> с Белью панк шения избира-ельности способа. Ис пользуют по (eIIB(så(1 медва Образца щелоч«о-галсицнсго (пади«ения с различаюг(имися физико— и: iiiче ки1",H Бойс .твами центро(3 Ок —.;.- с. !H, ц:-:я к аждагo вида или смеси

:РИ (ЕС" Й С т 3ОЯ г РЕООЧИI . ГР2фик >- ria

:с:: абсцисс =со--..:Оогс отклалывают

"iH F-: iCИ В OC !. 3 Л(СС««ИНЕСЦЕНЦИИ ДЛЯ ОД вЂ” Об р"-.зЦ«(. а Ba Оси ОрДинат = ин . -:3-(!сь!впасть люминесценции другс«го

Об(((aiTa Для с ць(О(: и тай же кан -!ент . ((и;- и. НI дль Од«QT o и ТОГО же с ос з(i>a !;p«t;;Bi ей, и па с завнени!О интен .--!В Н(-,«- (-.,,.-, г(х>М--.(НРС((««T- TH (-"-.> П(РОб(«1 C !С Н.-(ой р ««ОО "I aг О рас)ик а судят .: >(ими

-(,:с.(сай п()иро -; по(. (е(и.

3 Спас GCi а(-.ределения примесей ,-,е г(у-ем ;aìåpå((ия:(нтенсивнасти

". .и:; ес(>енпи(- . БО=- никаюшей в пpo«åñc.=-.:acòçoðå(IH.«г, исслед;-емой грсбе и- ды щ(ел-, -(но-- алахднаго соецинения

Б Бид:= в ращеюг его "я диска садержащ«=ГQ (å j(тры ок рас!Ки, и Определения ,-.=г" --р:- пи((рнмеси по грац"ивсвоч.—:.О(у Графику> О т л и ч 2 ю щ и и с а "cj i,, чTQ ., с (ias(B B псвышРния из . Ира гель«с ст .-! Спас эба > интенсивность пюминесце-*.ции;-(змеряют до и после

qQ«) авле «(! (с г! Ис«ле«(«ге!!««ю п(7об(у«в 3пы!

226203

1 активаторов с концентрацией 10 —

-1

10 моль/л или тушителей с концентрацией 10 — 10 моль/л, меняющих интенсивность люминесценции, для 5 каждого типа или смеси примесей строят рабочий график, на оси абсцисс которого откладывают интенсивность люминесценции для одной пробы, а на оси ординат — интенсивность люминес — 10 ценции другой пробы для одной и той же концентрации или для одного и того же состава примесей н по сравнению интенсивностей люминесценции с кривой рабочего графика судят о химичес- 15 кой природе примеси.

3. Способ определения примесей в воде путем измерений интенсивности люминесценции, возникающей в процессе растворения в исследуемой пробе воды щелочно-галоидного соединения в виде вращающегося диска, содержащего центры окраски и определения KQH центрации по градуировочному графику, о т л и ч а ю ш и и с я тем, что, с целью повышения избирательности способа, растворение проводят при двух или больше отличающихся постоянных угловых скоростях вращения диска щелочно-галоидного соединения вокруг оси симметрии, для калдого типа или смеси примесей строят рабочий график, на оси абсцисс которого откладывают интенсивность люминесценции при одной скорости вращения диска, а на оси ординат — при другой скорости диска для одной и той же концентрации или одного и того же состава примесей и по сравнению интенсивностей поминесценции с кривой рабочего графика судят о химической природе примеси.!

226203

1226203

1236203

Составитель «I.. Çîpoâ

Редактор Л.Гратилло Техред Н .Бонкалс Корректор Т,Колб

Тираж 778 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретении и открь;тий

113035, Москва, 3-35,, Раушская ваб....д.4/5

Заказ 2118!Зб

Производственно-полиграфическое предприятие, г,ужгород, ул.Проектная,- .