Способ определения кислорода в газах

 

Изобретение относится к области аналитической химии (области люминесцентного анализа неорганических веществ) и может быть использовано для определения микроколичеств кислорода в газах. Целью изобретения является - повышение чувствительности определения кислорода в диапазоне концентраций 0,17-220 мкг/л. Способ включает сорбцию эозина на кремнеземе в количестве 7<SP POS="POST">.</SP>10<SP POS="POST">-7</SP> - 3<SP POS="POST">.</SP>10<SP POS="POST">-6</SP> Мг<SP POS="POST">-1</SP>, обработку сорбента раствором антрацена до его концентрации в фазе сорбента 3<SP POS="POST">.</SP>10<SP POS="POST">-6</SP> - 5<SP POS="POST">.</SP>10<SP POS="POST">-6</SP> Мг<SP POS="POST">-1</SP>, и измерение линейного уменьшения интенсивности аннигиляционной замедленной флуоресценции поверхности сорбента.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

А1

„„Я0„„1539613 (51) 5 С 01 N 21/64

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

flQ ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР t (21) 4406471/31-25 (22) 07.04.88 (46) 30.01.90. Бюл. И - 4 (71) МГУ им. M.В. Ломоносова и Карагандинский государственный унивгрситет (72) В.В. Брюханов, Г.А. Кецле, В.Ч. Лауринас, К.Ф. Регир, В.К. Рунов и Ж.К. Смагулов (53) 543.42 (088.8) (56) Захаров И.А., Алесковский В.Б.

Влияние носителя на тушение фосфоресценций трипофлавина кислородом.

ЖФХ, 1966, т. 40, 1Ф 5, с. 985.

Авторское свидетельство СССР

У 1363031, кл. С 01 N 21/64, 1986 °

Изобретение .относится к аналитической химии (к люминесцентному анализу неорганических веществ) и может быть использовано для определения микроколичеств кислорода в газах.

Цель изобретения — повышение чувствительности определения кислорода в диапазоне ..концентраций 0,17220 мкг/л.

Использование эозина и антрацена в способе обусловлено тем, что при фотовозбуждении молекул эозина в длинноволновой полосе поглощения с высоким квантовым выходом происходит . заселение его триплетных состояний и эффективный перенос энергии электронного возбуждения по триплетным уровням на молекулы антрацена. В ре- .

2 . (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КИСЛОРОДА В

ГАЗАХ (57) Изобретение относится к аналитической химии (к люминесцентному анализу неорганических веществ) и может быть использовано для определения микроколичеств кислорода в газах.

Целью изобретения является повышение чувствительности определения кислорода в диапазоне концентраций 0,17220 мкг/л. Способ включает сорбцию эозина на кремнеземе в количестве

7 .10 - 3 10 M r ", обработку сорбента раствором антрацена до его концентрации в фазе сорбента 3.10

-6

5.10 M г, и измерение линейного уменьшения интенсивности аннигиляционной замедленной флуоресценции поверхности сорбента. зультате этого возникает аннигиляСТ ционная замедленная флуоресценция молекул антрацена.

В присутствии кисл ор ода пр оисхо- фЪ дит одновременное тушение триплетных состояний молекул эозина и антраце- © на, а также синглет-триплетная аннигиляция молекул эозина и синглетных молекул кислорода, что в совокупности приводит к увеличению чувствительности определения кислорода в диапазоне концентраций 0,17220 мкг/л (нижняя граница концентраций кислорода является нижней границей опредеЛяемых содержаний кислорода описываемым способом. При концентрациях кислорода, больших 220 мкг/л, происходит полное тушение замедленной

1539613 флуоресценции) . Максимальная чувствительность определения кислорода в диапазоне концентраций 0,17-220 мкг/л наблюдается при концентрации антрацена5 в фазе кремнезема 3 10 — 5 -10 М ° г.

При концентрации а!1трацена, меньшей

3 10, Мг ", чувствительность определения уменьшается. за счет уменьшения вероятности триплет-триплетного пере- 1ð носа энергии электронного возбуждения из-за увеличения среднего расстояния между сорбированными молекулами эозина и антрацена. Верхняя граница концентраций антрацена в фазе кремнезема 5 10 М г лимитируется растворимостью антрацена в органических растворителях и соотношением объемов раствора антрацена и сорбента 1: i обеспечивающим получение воспроизводимых результатов.

Интенсивность аннигиляционной замедленной флуоресценции измеряют на установке, состоящей из кварцевой кюветы толщиной 1 мм, куда помещают кремнезем (100 мг) с сорбированным на нем эозином и антраценом, лазерного источника возбуждения ЛТИПЧ-4, работающего в режиме модулированной добротности (= 20 нс) с усилите- 30 лем ИЗ-25 (энергия 150 мДж на Д =

1064 нм) и удвоителем частоты на основе ниобата лития (Л = 532 нм), фотоэлектронного умножителя ФЭУ-84 с электрическим.фотозатвором с временным разрешением 50 нс и осциллографа С8-12.

Пример 1. К 200 мг кремнезема марки "Силохром (;-80" (фракция

0,2-0,3 мм) в стаканчике добавляют 40

10 мл 1 -10 М пропанольного раствора эозина и перемешивают в течение

5 мин. Жидкость над сорбентом сливают, измеряют оптическую плотность.

Концентрацию красителя в Фазе кремне- к

-1

45 зема, равную 2 10 М-г, находят по изменению оптической плотности исходного раствора красителя после сорбции. Полученный сорбент высушивают на воздухе при комнатной температуре, добавляют к нему 1 мл

8 10 М гексанового раствора антрацена. Гексан удаляют путем откачки на водоструйном насосе. Концентрация антрацена в фазе кремнезема равна 55 . 4 . 10 Мг . Полученный сорбент (100 мг) помещают в кювету, которую присоединяют к вакуумному посту с форвакуумным и диффузионным паромасляным насосами, и откачивают кювету

I до 5 10 мм рт.ст. Дозацию кислорода в кювету осуществляют добавлением воздуха (при известных температуре и давлении) из небольших точно измеренных объемов. Отношение введенного в систему воздуха к объему кюветы определяют заранее. Измеряют интенсивность J g аннигиляционной замедленной флуоресценции в максимуме ее свечения (425 нм) и строят градуировочную характеристику в координатах

J dye — концентрация кислорода,мкг/л.

В диапазоне концентраций кислорода

0,17-220 мкг/л градуировочная характеристика прямолинейна, а интенсивность аннигиляционной замедленной флуоресценции уменьшается в 70 раз.

Чувствительность определения кислорода в диапазоне концентраций 0,17220 мкг/л не измечяется при изменении концентраций эозина в фазе кремнезема в диапазоне концентраций 7 10

3 10 Мг

Интенсивность аннигиляционной замедленной флуоресценции не изменяется в присутствии азота и гелия (при атмосферном давлении).

Пример 2. К 200 мг кремнезема с сорбированным на нем в условиях примера 1 эозином (концентрация красителя в фазе сорбента 2 .10 M г " ) добавляют 1 мл 6 10 +М гексанового раствора антрацена. Получают сорбент с концентрацией антрацена в фазе сорбента 3.10 М г . Далее посту— 6 -1 пают, как описано в примере 1. В диапазоне концентраций кислорода 0,17220 мкг/л градуировочная характеристика прямолинейна, а интенсивность аннигиляционной замедленной флуоресценции уменьшается в 55 раз °

Пример 3. К 200 мг кремнезема с сорбированным на нем в условиях примера 1 эозином (концентрация красителя в фазе сорбента 2 10 М -г ") добавляют 1 мл 1.10-З M гексанового раствора антрацена. Получают сорбент с концентрацией антрацена в фазе сорбента 5 10 M r .. Далее поступают, как описано в примере 1. В диапазоне концентраций кислорода

0,17-220 мкг/л градуировочная характеристика прямолинейна, а интенсивность аннигиляционной замедленной флуоресценции уменьшается в 75 раз.

Пример 4. К 200 мг кремнезема с сорбированным на нем в услови1539

Составитель О. Бадтиева

Редактор А. Маковская Техред N.Коданич Корректор М. Шароши

Тираж 507

Подписное

Заказ 212 ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГЕНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина,101 ях примера 1 эозином (концентрация красителя в фазе сорбента 2 10- N r ) добавляют 1 мл 4 10 М гексанового раствора антрацена. Получают сорбент

5 с концентрацией антрацена в фазе сорбента 2 10 M г - ° Далее поступают, как описано в примере 1. В диапазоне концентраций кислорода

0,17-220 мкг/л градуировочная характеристика прямолинейна, а интенсивность аннигиляционной замедленной флуоресценции уменьшается в 20 раз.

Пример 5. Определение кислорода в газообразном азоте высОкой, чистоты.

Готовят сорбент, как описано в примере 1. Кювету вакуумируют, через сорбент пропускают поток анализируемого газа при атмосферном давлении и измеряют интенсивность аннигиляционной замедленной флуоресценции. Содержание кислорода находят по градуировочной характеристике, построение ко" торой описано в примере 1. 25

Найдено кислорода, мкг/л: 5,0+0,4;

n=6.

Таким образом, предлагаемый способ по сравнению со способом, кото613 6 рый выбран за прототип, позволяет более чем в 1,5 раза повысить чувствительность определения кислорода в диапазоне концентраций 0,17-220 мкг/л.

Способ характеризуется высокой селективностью, определению микроколичеств кислорода не мешают азот и гелий.

Формула изобретения

Способ определения кислорода в газах, включающий приготовление сорбента путем сорбции красителя на кремнеземе в количестве 7 10 — 3.10 М г и измерение линейного изменения интенсивности флуоресценции поверхности сорбента, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности определения в диапазоне концентраций 0,17-220 мкг/л, в качестве красителя используют эозин, а сорбент обрабатывают раствором антрацена до концентрации последнего в фазе сорбента 3 10 — 5 10 М.г и измеряют уменьшение интенсивности аннигиляционной замедленной флуоресценции, по величине которой определяют концентрацию кислорода °