Способ определения кислорода в газах

 

Сущность изобретения заключается в том, что в качестве чувствительного к кислороду соединения используют 2-амино-{3-бензтиазол-2-ил)-лирроло (2. 3-Ь)-хиноксалин. 1 ил.. 3 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (st)s G 01 N 21/64

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

) »

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4832080/25 (22) 28.02.90 (46) 23.07.92. Бюл, М 27 (71) Киевский государственный университет им. Т.Г, Шевченко и Чирчикское опытно-конструкторское бюро автоматики

Научно-производственного объединения

"Химавтоматика" (72) А.K. Трофимчук, А,С. Брагин, Р,M. Гумиргалиев, Ю.M. Воловенко и 3.С. Яновская (56) Авторское свидетельство СССР

N. 1363033, кл, G 01 И 21/64, 1988.

Авторское свидетельство СССР

N - 1242506, кл. С 09 К 11/00, 1987.

Изобретение относится к аналитической химии, а именно к люминесцентному анализу неорганических веществ и.может быть использовано для определения кислорода в газах в диапазоне от 0 до 100 обьемных процентов при различной влажности и в присутствии паров органических веществ.

Цель изобретения — расширение диапазона рабочих температур измерения содержания кислорода в водно-кислородных и органокислородных воздушных смесях в интервале 0-100 С объемных процентов кис; лорода.

Поставленная цель достигается модифицированием кремнезема или пористого стекла молекулами 2-амино-3-(бензтиазол2-ил)-пирроло (2, 3-Ь) хиноксалина, ковалентное связывание которого с поверхностью осуществляется взаимодействием аминированного кремнезема с 2-(бензтиазол-2-ил} ацетонитрилом.

Отличительным признаком изобретения является использование для люминесцентного определения кислорода,, Ы, 1749790 А1

2 (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КИСЛОРОДА

8 ГАЗАХ(57) Сущность изобретения заключается в том. что в качестве чувствительного к кислороду соединения используют 2-амино(3-бензтиазол-2-ил)-пирроло (2. 3-Ь)-хиноксалин. 1 ил.. 3 табл. кремнезема или стекла с привитыми к поверхности молекулами 2-амино-3-(бензтиазол-2-ил)-пирроло (2, 3-Ь) хиноксалина, что обеспечивает его постоянный состав и возможность работы в.различных средах, обеспечивает чувствительность к кислороду привитого люминесцентного соединения при повышенных температурах (вплоть до

100 С), что позволяет количественно определить кислород в присутствии паров воды или органических соединений вследствие их испарения при повышенной температуре. Кроме того. привитое органическое соединение сохраняет свои физико-химические свойства и чувствительность к кислороду на протяжении длительного времени (не менее года).

Пример 1. Получение силикагеля с химически закрепленным на нем 2-амино3-(бензтиазол-2-ил)-пирроло (2, 3-Ь) хиноксалином, 8 смеси, содержащей 100 мл диметилформамида и 5 мл триэтиламина, растворяют 2,14 r (6,4 10 моль) а-(бензтиазол-2-ил)- а -(2-хлорхиноксалин-3-ил) аце1749790 танитрила. К полученному раствору прибавляют 10 г у-аминопропилсилохрома (исходный (илохром С-80, удельная поверхность

80 м /г). Суспензию перемешивают при

120 C втечение 16 ч. Отфильтрованный сорбент промывают в эксикаторе Сокслета диоксаном и сушат в вакууме. Количество

2-амино-3-(бензтиазол-2-ил) пирроло (2, 3-b) хиноксалйна, химически закрепленного на кремнеземе определяют спектроскопически в глицерине. Полученный силикагель содержит 1,16 ° 10 моль/м закрепленных груйп, что отвечает его максимально возможной концентрации.

Й р и м е р 2. Получение пористого стекла с химически закрепленным на нем

2-амино-3-(бензтиазол-2-ил)-пирроло (2, 3b) хиноксалийом.

Пластинку из пористого стекла размерами )Ох20 мм и со средним диаметром пор

400 А кийятили в течение шести часов в

5;4-Мом растворе у-аминопропилтриэтоксисилана для аминирования поверхности стекла по реакции

4 (I — OH.+(CzHsO)sSI(CHz)zNHz

" > О > (С 2)3 12+ С2 5О 1 °

Затем. пластинку перемещали в аппарат Сокслета, промывали в течение 8 ч толуолом.

После этого пластинку помещали в 50 мл

6,4 ° 10 малярного раствора а-(бензтиазол2-ил)- а -(2-хлорхиноксалин-3-ил) ацетонитрила в диметилформамиде и далее модифицировали и промывали аналогично примеру 1. Электронный спектр пропускания полученного образца, снятый на спект-. рофотометре М-80, характеризуется максимумами поглощения при 24200 см, -1

28320см,29280см1,32640см1и38000см ; характерными для 2-амино-(3-бензтйазол-2ил)-пирроло (2, З-b) хйноксалийа, Пример 3. Измерения люминесценции проводили с помощью установки, схема которой изображена на чертеже, состоящей из источника 1 излучения ИСК-25, светофильтра 2 возбуждающего излучения (450 нм), световодов 3, .измерительного чувствительного элемента 4, опорного чувствительного элемента 5, устройства 6 термостабилизации, измерительной камеры 7, фильтров 8 люминесценции (600 нм), фотоприемного устройства 9, микро-3ВМ

10 ",Искра-1256".

Измерительный чувствительный элемент в виде спрессованной под"давлением

10 т/см таблетки из сорбента, полученного йо примеру 1 дисперсностью 100 мкм, приклеен к поверхности теплопроводящей подложки устройства термостабилизации, обеспечивающего прогрев чувствительного элемента до 100 + 1 С, Для отстройки от

5 нестабильности температуры и интенсивности излучения применен опорный чувствительный элемент, отличающийся от измерительного герметизацией от доступа кислорода.

10 Измерительной величиной является отношение интенсивной люминесценции измерительного (Ц и опорного (lo) чувствительных элементов, определяемое микроЭВМ, пропорционально порционному

15 давлению кислорода (р02) в измерительной камере

lp

=1+ К рО2, 1и

Зависимость lo u IH от обьемной концентрации кислорода в кислородоазотосодержащей газовой смеси при 26 С приведена в табл. 1, 25 Пример 4. Иллюстрирует чувствительность сенсора к кислороду в зависимости от содержания насыщенных паров воды и керосина в кислородоазотосодержащей смеси, В качестве сенсора служила таблетка

30 модифицированного силикагеля, используемая в примере 3.

Характеристика влияния чувствительности сенсора к кислороду s зависимости от содержания насыщенных порав воды и ке35 росина при 26 и 100 С в кислородо-азотосодержащей смеси приведена в табл. 2.

Как видно из табл. 2, достоверные значения lo/l и, следовательно, процентный обьем кислорода можно определить с ис40 пользованием предлагаемого элемента на основе силикагеля при 100 С.

ll р и м е р 5. В качестве чувствительного элемента песчинка из модифицированного пористого стекла, полученная по примеру 2.

Определение эксплуатационных возможностей сенсора проводили при 26, 60, 80 и 100 С с использованием сухих азотокислородных смесей и азотокислородных

50 смесей, насыщенных парами воды и керосина, Экспериментальные данные обобщены в табл. 3, 55 Как видно изтабл,3, работа сенсора при

80 С обеспечивает определение объемного процентйого содержания кислорода с относительной погрешностью. не превышающей «+10, 1749790

Таблица 1

15,0

20,7

80,0

10,0

5,0

КонцентраЦиЯ 02, об;

1,31

1,63

1,46

3,42

1,0

1,15

Таблица 2

Таблица 3

100; насыщенных паКонцентрация 02, об. $

100 ф, насыщенных паов во ы

Сухие смеси осина ов ке

Измерение концентраии02, 1О/!и

Измерение концентраии02, пе а а 26 С

Тем — 1,62

1,61

4,59

0,82

1,18

1,50

20,7

20,7

2,09 .

3,27 пе ат а60

Тем

20,7

-0,5

7.5

15,03

0,97

1,52

2,03

20,7

1,69

2,43 пе ат а 80

Тем — 0,22, 9,86

19,64

-0,22 . 8,68

19,08

0,99

1,47

2,12

0,99

1,49

2,13

20,7

0 . 10

20,7

1,57

2,18 пе ат а 100

Тем

1,01

1;38

1.82

0.33

9,72

20,03

0,47

9,09

18,60

1,02

1,39

1,80

20,7

20,7

1,42 .

1,88

Формула изобретения

Способ определения кислорода в газах, включающий нанесение на поверхность . сорбента ковалентно связанного с кремнеземом органического соединения, регист- 5 рацию тушения люминесценции сорбента при пропускании над ним анализируемого . газа и определение кислорода по величине тушения, отличающийся тем. что, с целью расширения диапазона определяе- 10 мых содержаний кислорода до интервала (0-100) об., и повышения точности анализа в присутствии паров воды и органических растворителей, в качестве ковалентно-связанного соединения используют 2-амино-3 бензоил-2ил-пирроло-(2, 3-Ь)-хиноксалин, привитый к со рбенту в количестве

6 10 — 1,4 10 моль/г сорбентэ, а при регистрации люминесценции сорбент на-: гревают до 80-100 С.

s и9790

Составитель А.Трофимчук

Техред M.Ìîðråíòàë Корректор О.Кравцова

Редактор В.Данко

Заказ 2591 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r, Ужгород, ул.Гагарина, 101