Способ определения органического углерода в морских донных осадках

 

Использование: в области аналитической химии для определения содержания органического углерода в геологических и природных объектах. Сущность изобретения: исходный образец подвергают пиролизу при 480-520°С в присутствии катализатора - окиси-закиси кобальта при массовом соотношении его с навеской образца , равном (0,5-1,0):1. 3 табл. Ё

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 G 01 N 1/28

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4819263/26 (22) 28,02.90 (46) 15.05.92. Бюл. М 18 (71) Одесский государственный университет им. И.И. Мечникова (72) Л.П. Пономарева, Г.Г. Ткаченко и Л.В.

Кротова (53) 543.062(088.8) (56) Горбаренко С.А.. Токарчук Т.H. Методика экспрессного определения СаСОэ и С органического в морских осадках. — В кн.:

Современные методы морских геологических исследований. Материалы Всесоюзного совещания. Т; 2, М., 1987, с. 63.

Люцарев С.В„Романкевич E.À. Органическое вещество донных осадков, Нефтегаэогенетические исследовайия в Индийском океане. M.: Ин-т океанологии АН СССР, 1982, с. 84-88.

Изобретение относится к аналитической химии для определения содержаний органического углерода в геологических и природных объектах и может быть использовано в геологии, геохимии и экологии с целью изучения процессов седиментогенеза, формирования донных осадков и накопления в них рудных элементов, а также контроля эа уровнем антропогенного загрязнения.

Известен способ определения органического углерода в морских осадках по методу Горбаренко С.А. Способ осуществляют следующим образом. Вначале в пробе определяют карбонатный углерод путем разложения пробы 4 -ным раствором соляной кислоты с подогревом в реакторе. Затем on5LJ 1733951 А1 (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ. ОРГАНИЧЕСКОГО УГЛЕРОДА В МОРСКИХ ДОННЫХ

ОСАДКАХ (57) Использование: в области аналитической химии для определения содержания органического углерода в геологических и природных объектах, Сущность изобретения; исходный образец подвергают пиролизу при 480-520 С в присутствии катализатора — окиси-закиси кобальта при массовом соотношении era с навеской образца, равном (0,5 — 1,0):1. 3 табл. ределяют общий углерод методом сожжения при прокаливании пробы при температуре 1000-1100 С в токе кислорода и по разности определяют содержание органического углерода. Время определения 40 — 60 мин.

Однако при использовании данного метода получают неточные результаты, Обработка кислотой довольно трудоемкая операция и, кроме того, частично органическая составляющая подвергается солянокислотному гидролизу, уменьшая достоверность определения в результате потерь, которые составляют 15-20 . Недостатком способа является также длительность проведения процесса, так как на один

1733951

10

20

55 анализ с подготовкой затрачивается около

1 ч.

Наиболее близким к предлагаемому является способ определения органического углерода по методу Люцарева, который заключается в том, что вначале проба для анализа проходит стадию предварительной подготовки..заключающейся в том, что навеску пробы обрабатывают в фарфоровом тигле соляной кислотой, объем которой зависит от предполагаемой карбонатности (2 — 3 мл}.

Затем добавляют дистиллированную воду.

Растворы в тиглях упаривают досуха на водяной бане, после чего содержимое в тиглях переносят в кварцевую лодочку для сожжения в токе кислорода при температуре

950 С. Выделяющиеся газы при сгорании пробы — оксиды углерода, серы и азота, с потоком кислорода направляют через газопромывной сосуд с раствором сильного восстановителя (смесь гипофосфита натрия и йодида калия) и очищают дополнительно над крупнозернистым гидропиритом и ангидроном. Таким образом удаляют мешающие анализу оксиды азота и серы, а поток газа направляют в кулонометрическую ячейку с раствором хлористого бария, где производится определение углерода в навеске пробы.

Недостатками данного метода являются получение недостоверных данных в связи с кислотной обработкой проб, при которой удаляется часть органического вещества, не входящая в конечный результат анализа; трудоемкость проведения процесса подготовки пробы для анализа и длительность во времени, Цель изобретения — сокращение времени и повышение точности анализа, Поставленная цель достигается тем, что согласно способу определения органического углерода в морских донных осадках, включающему гидролиэ и последующую количественную регистрацию, пиролиз исходного образца осуществляют при 480;520 С в присутствии катализатора — окиси-закиси кобальта при массовом соотношении его с навеской образца, равном (0,5 — 1,0);1.

Пример. Используют известный ана лизатор "АН-7529" с поглотительным раствором (100 г KCI+100 г ЯгС126Н20+

+1 г НзВОз), доведенным до 1 л дистиллированной водой, и вспомогательным раствором (100 г KCI+100 г K4(Fe(CN)p.ЗН20+1 г

НзВОзэ — также до 1 л. Пробу исследуемого вещества СДО-1 в количестве 50 мг помещают в фарфоровую лодочку и добавляют 37 мг окиси-эакиси кобальта. Затем лодочку помещают в нагреватель анализатора, герметично закрывают и пропускают кислород.

Исследуемую пробу прокаливают при 500ОС в течение 3 мин в токе кислорода, Образовавшаяся при прокаливании COz поступает в электролитическую ячейку анализатора и поглощается раствором. Анализатор работает на принципе автоматического кулонометрического титрования по величине рН.

Показания фиксируются в процентах массовой доли углерода.

Показания измерителя фиксируются в четырех временных интервалах: 2,0; 2,5; 2,7;

3,0 мин.

В данном примере для пробы СДО-1 показания измерителя в указанных интервалах составляют 0,90; 1,06; 1,12; 1,19% соответственно. Показания временных интервалов служат контролем завершения процесса, Так, в данном примере процесс завершился в интервале 2,5-2,7 мин, так как разница в показаниях составляет 0,04%, что соответствует величине аналитической погрешности прибора. Это согласуется также с аттестованными значениями пробы СДО-1 (1,09%), Показание интервала 2,5 мин—

1,06%, а разность (1,06-1,09)% равна—

0,03%, Показание интервала 2,7 мин—

1,12%, разность (1,12-1,09)% равна +0,03%.

Следовательно, погрешность между аттестованными значениями и полученными показаниями в указанных интервалах составляет "= 0,03%. Среднее значение между привЬдимыми интервалами составляет

С 1,06 + 1,12 1 09%

Следовательно, в интервале 2,5 мин процесс завершается, а конечный результат в интервале 2,5 мин фиксируется показанием измерителя.

Аналогичные примеры проведения способа показаны также на пробах СДО-2 и

СДО-3 (табл. 1), В табл, 1 приведены результаты анализа государственных стандартных образцов донных осадков с известными значениями общего и органического углерода с фиксацией результатов анализа во временных интервалах (постоянных времени) и окончательных результатов анализа.

В табл, 2 приведены результаты анализа содержаний органического углерода в пробах ГСО в предлагаемых и заинтервальных соотношениях катализатора к навеске пробы (К:Н).

В табл. 3, приведено содержание органического углерода в стандартных пробах

ГСО в зависимости от соотношений катализатора к навеске и температуры пиролиза (К:Н).

1733951

Таблица 1

П р и м е ч а н и е. T — tg — тз — т4 соответствует 2,0-2,5-2,7-3,0 мин.

С вЂ” среднее на основе гг и тз.

Таблица 2

Таблица 3

Заинтервальные значения катализатора < 0,5 недостаточны для проведения процесса низкотемпературного пиролиза, а значения а>1 приводят к перегреву катализатора, что способствует увеличению температуры пиролиза.

Достижение указанной цели — точности упрощения и сокращения времени проведения анализа — подтверждается данными, приведенными в табл. 1 — 3.

Таким образом, время проведения анализа по предлагаемому способу в 10 и более раз сокращается по сравнению с известным. Точность анализа составляет 0,01-0,04 .абс. по предлагаемому способу, и более

0,5 — по известному способу из-за потери органической составляющей в результате солянокислотного гидролиза.

Формула изобретения

5 Способ определения органического углерода в морских донных осадках, включающий пиролиз и последующую количественную регистрацию, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью сокращения

10 времени и повышения точности анализа, пиролиз исходного образца осуществляют при

480-520 С в присутствии катализатора— окиси-закиси кобальта при массовом соот. ношении его с навеской образца, равном

15 (0,5-1,0):1.