Способ определения паров муравьиной кислоты в воздухе рабочей зоны

Авторы патента:

G01N31 - Исследование или анализ небиологических материалов химическими способами, упомянутыми в подгруппах данной группы (определение эффективности или завершенности процессов стерилизации без использования ферментов или микроорганизмов A61L 2/28; способы измерения или испытания с использованием ферментов или микроорганизмов C12Q 1/00); приборы, специально предназначенные для осуществления этих способов

G01N30 - Исследование или анализ материалов путем разделения на составные части (компоненты) с использованием адсорбции, абсорбции или подобных процессов или с использованием ионного обмена, например хроматография (G01N 3/00-G01N 29/00 имеют преимущество; разделение для подготовки или получения составных частей B01D 15/00, B01D 53/02,B01D 53/14)

C07C53/02 - муравьиная кислота

Владельцы патента RU 2265834:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежская государственная технологическая академия" (RU)

Изобретение относится к аналитической химии органических соединений и может быть применено для детектирования паров муравьиной кислоты в воздухе рабочей зоны в кожевенной промышленности. Способ определения паров муравьиной кислоты в воздухе рабочей зоны, включает отбор пробы, подготовку установки к работе, детектирование с регистрацией аналитического сигнала и расчет концентрации муравьиной кислоты по градуировочному графику, при этом отобранную пробу вводят в ячейку детектирования с пьезокварцевым резонатором, электроды которого предварительно модифицированы ацетоновым раствором сорбента дициклобензо-18-краун-6, так, чтобы масса пленки после удаления растворителя составляла 20-30 мкг, регистрацию аналитического сигнала осуществляют в виде отклика модифицированных электродов пьезокварцевого резонатора через 15 с после введения пробы в ячейку детектирования, а расчет концентрации муравьиной кислоты производят по уравнению ΔF=1,75·C_м, где ΔF - отклик модифицированного пьезокварцевого резонатора, Гц; С_м - концентрация муравьиной кислоты в пробе воздуха, мг/м³. Способ определения паров муравьиной кислоты в воздухе рабочей зоны позволяет: исключить стадию пробоподготовки; сократить время анализа с 7-9 ч до 35-50 мин (с учетом времени, затрачиваемого на модификацию электродов и последующую регенерацию ячейки детектирования); вдвое увеличить число анализов без замены сорбента; снизить время, необходимое для восстановления сорбента, до 10-15 мин; снизить погрешность определения с 25 до 14%. 2 табл.

Изобретение относится к аналитической химии органических соединений и может быть применено для определения паров муравьиной кислоты в воздухе рабочей зоны предприятий кожевенной промышленности.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является способ определения паров муравьиной кислоты в воздухе рабочей зоны методом газожидкостной хроматографии [Т.М.Дмитриев, Н.И.Казнина, И.А.Пинигина. Санитарно-химический анализ загрязняющих веществ в окружающей среде. - М.: Химия, 1989, 368 с.], включающий отбор пробы, пробоподготовку, подготовку газохроматографической колонки к анализу и детектирование. Предельно допустимая концентрация муравьиной кислоты в воздухе рабочей зоны ПДК_РЗ = 1 мг/м³. В качестве неподвижной фазы (НФ) используют полиэтиленгликоль - 4000, продолжительность анализа с подготовкой хроматографической колонки 7-9 ч, подготовка пробы воздуха занимает 30 мин, погрешность измерения ±25%.

Недостатками способа являются длительность пробоподготовки, кратковременность "жизни" колонок с НФ вследствие активной сорбции полярных кислот, сложность аппаратурного оформления, необходимость высокой квалификации обслуживающего персонала.

Технической задачей изобретения является определение паров муравьиной кислоты в воздухе рабочей зоны на уровне предельно допустимой концентрации, исключение стадии пробоподготовки, интенсификация процесса определения паров муравьиной кислоты, увеличение числа анализов без замены сорбента, снижение времени, необходимого для регенерации сорбента, снижение погрешности определения.

Поставленная техническая задача достигается тем, что в способе определения паров муравьиной кислоты в воздухе рабочей зоны, включающем отбор пробы, подготовку установки к работе, детектирование с регистрацией аналитического сигнала и расчет концентрации муравьиной кислоты по градуировочному графику, новым является то, что отобранную пробу вводят в ячейку детектирования с пьезокварцевым резонатором, электроды которого предварительно модифицированы ацетоновым раствором сорбента дициклобензо-18-краун-6, так, чтобы масса пленки после удаления растворителя составляла 20-30 мкг, регистрацию аналитического сигнала осуществляют в виде отклика модифицированных электродов пьезокварцевого резонатора через 15 с после введения пробы в ячейку детектирования, а расчет концентрации муравьиной кислоты производят по уравнению

ΔF=1,75·C_м,

где ΔF - отклик модифицированного пьезокварцевого резонатора, Гц;

С_м - концентрация муравьиной кислоты в пробе воздуха, мг/м³.

Технический результат по предлагаемому способу достигается за счет применения в качестве модификатора электрода пьезокварцевого резонатора пленки дициклобензо-18-краун-6, нанесенной из ацетонового раствора, проявляющей сорбционное сродство к муравьиной кислоте, что позволяет определять микроколичества паров муравьиной кислоты в анализируемой пробе воздуха, нанесение оптимальной массы пленки сорбента (20-30 мкг) на пьезорезонатор способствует достижению наибольшей чувствительности пьезосенсора к парам кислоты и снижению погрешности определения.

Способ определения паров муравьиной кислоты в воздухе рабочей зоны осуществляется по следующей методике.

1) Пробоотбор. Анализируемый воздух, содержащий муравьиную кислоту, отбирают шприцем объемом 10 см³.

2) Подготовка сенсора. На обе стороны алюминиевого электрода (диаметр 5 мм, площадь 0,2 см²) пьезокварцевого резонатора (срез AT, плотность кварца 2600 кг/м³) с собственной частотой 10 МГц наносят микрошприцем раствор сорбента в ацетоне так, чтобы после испарения растворителя в сушильном шкафу в течение 20-30 мин при 50°С масса пленки составляла 20-30 мкг.

3) Определение муравьиной кислоты. Сенсор помещают в ячейку детектирования с инжекторным вводом пробы. Выдерживают его 3 мин для установления стабильного нулевого сигнала F°. Затем в ячейку детектирования шприцем вводят 10 см³ воздуха, содержащего пары муравьиной кислоты на уровне ПДК_рз. Фиксируют частоту колебаний пьезокварцевого резонатора F через 15 с после ввода пробы. По разности F° - F рассчитывают отклик сенсора ΔF и строят градуировочный график зависимости ΔF от концентрации муравьиной кислоты в воздухе в области малых концентраций, по уравнению которого находят содержание муравьиной кислоты в анализируемой пробе воздуха

ΔF=1,75·С_м,

где ΔF - отклик модифицированного пьезокварцевого резонатора, Гц;

С_м - концентрация муравьиной кислоты в пробе воздуха, мг/м³.

Продолжительность анализа с пробоотбором по полной схеме с предварительной модификацией электродов и последующей регенерацией ячейки детектирования τ_ан=35-50 мин.

Число анализов без обновления покрытий пьезорезонаторов 300.

Время, необходимое для восстановления сорбента, τ=10-15 мин.

Погрешность определения паров муравьиной кислоты в воздухе Δ=±14%.

Примеры осуществления способа

Пример 1

На обе стороны электрода пьезорезонатора микрошприцем наносят раствор дициклобензо-18-краун-6 в ацетоне так, чтобы масса пленки после удаления растворителя в сушильном шкафу в течение 25 мин при 50°С составляла 20 мкг. После сушки сенсор помещают в ячейку детектирования с инжекторным вводом пробы, выдерживают в течение 3 мин для установления нулевого сигнала, вводят шприцем анализируемую пробу воздуха объемом 10 см³ и фиксируют отклик резонатора через 15 с после ввода пробы. По отклику сенсора ΔF=F°-F и уравнению градуировочного графика ΔF=1,75·С_м рассчитывают содержание муравьиной кислоты в пробе воздуха. Способ осуществим.

Продолжительность анализа с пробоотбором по полной схеме с предварительной модификацией электродов и регенерацией ячейки детектирования τ_ан=35-50 мин.

Число анализов без обновления покрытий пьезорезонаторов - 300.

Время, необходимое для восстановления сорбента, τ=10-15 мин.

Погрешность определения паров муравьиной кислоты в воздухе Δ=±14%.

Результаты анализа представлены в табл. 1.

Пример 2

На обе стороны электрода резонатора микрошприцем наносят раствор дициклобензо-18-краун-6 в ацетоне так, чтобы масса пленки после удаления растворителя в сушильном шкафу (25 мин, 50°С) составляла 30 мкг. Далее анализируют, как указано в примере 1. Способ осуществим. Результаты приведены в табл. 1.

Пример 3

На обе стороны электрода резонатора микрошприцем наносят другой модификатор - раствор поливинилпирролидона в ацетоне так, чтобы масса пленки после удаления растворителя в сушильном шкафу (25 мин, 50°С) составляла 20 мкг. Далее анализируют, как указано в примере 1. Способ неосуществим, так как отклик сенсора находится на уровне шумов. Результаты приведены в табл. 1.

Некоторые характеристики заявляемого способа и прототипа сопоставлены в табл. 2.

Из примеров 1-3 и табл. 1 и 2 следует, что положительный эффект по предлагаемому способу достигается при массе сорбента (дициклобензо-18-краун-6) 20-30 мкг (пример 1). При уменьшении или увеличении массы сорбента снижается чувствительность пьезосенсора по отношению к парам муравьиной кислоты, возрастает погрешность определения. Применение других модификаторов (пример 3) не позволяет определять пары муравьиной кислоты в воздухе рабочей зоны.

Таким образом, предлагаемый способ определения паров муравьиной кислоты в воздухе рабочей зоны по сравнению с прототипом позволяет:

1) исключить стадию пробоподготовки;

2) сократить время анализа с 7-9 ч до 35-50 мин (с учетом времени, затраченного на модификацию электродов и последующую регенерацию ячейки детектирования);

3) вдвое увеличить число анализов без замены сорбента;

4) сократить время, необходимое для восстановления сорбента до 10-15 мин;

5) снизить погрешность определения с 25 до 14%.

Таблица 1 Примеры осуществления способа определения паров муравьиной кислоты в воздухе рабочей зоны
Номер примера	Модификатор	Масса модификатора m, мкг	Аналитический сигнал, Гц	Время опроса τ_с, С	Время регенерации τ_д, с	Погрешность определения, %	Реализация способа
1	дицило-бензо-18-краун-6	20	45	15	120-180	10,2	осуществим
2	дицило-бензо-18-краун-6	30	75	15	120-180	12,8	осуществим
3	Поливинилпирролидон	20	-	-	-	-	неосуществим
-) аналитический сигнал отсутствует
Таблица 2 Сравнение прототипа и предлагаемого способа
Критерий	Прототип	Предлагаемый способ
Пробоподготовка	необходима	исключена
Продолжительность анализа	7-9 ч	30-45 мин
Число анализов без изменения сорбентов	150	300
Время, необходимое для восстановления сорбента	24 ч	10-15 мин
Погрешность определения	±25%	±13%

Способ определения паров муравьиной кислоты в воздухе рабочей зоны, включающий отбор пробы, подготовку установки к работе, детектирование с регистрацией аналитического сигнала и расчет концентрации муравьиной кислоты по градуировочному графику, отличающийся тем, что отобранную пробу вводят в ячейку детектирования с пьезокварцевым резонатором, электроды которого предварительно модифицированы ацетоновым раствором сорбента дициклобензо-18-краун-6 так, чтобы масса пленки после удаления растворителя составляла 20-30 мкг, регистрацию аналитического сигнала осуществляют в виде отклика модифицированных электродов пьезокварцевого резонатора через 15 с после введения пробы в ячейку детектирования, а расчет концентрации муравьиной кислоты производят по уравнению

ΔF=1,75·С_м,

где ΔF - отклик модифицированного пьезокварцевого резонатора, Гц;

С_м - концентрация муравьиной кислоты в пробе воздуха, мг/м³.

Изобретение относится к промышленной санитарии и может быть использовано санитарно-эпидемиологическими станциями (СЭС) и экологическими лабораториями при анализе сточных вод предприятий пищевой промышленности.

Способ определения содержания азота в нитратах целлюлоз // 2265210

Изобретение относится к способам определения содержания азота в нитратах целлюлоз (НЦ). .

Способ раздельного определения соединений магния в каустических магнезитовых порошках // 2264620

Изобретение относится к химическим методам анализа, а именно к способам раздельного определения оксида, гидроксида и карбоната магния в каустических магнезитовых порошках (ПМК), и может быть использовано для входного контроля состава ПМК, применяемых в качестве вяжущего средства при цементировании скважин.

Способ определения паров уксусной кислоты в воздухе рабочей зоны // 2263908

Изобретение относится к аналитической химии органических соединений и может быть применено для детектирования паров уксусной кислоты в воздухе рабочей зоны при производстве линолеума, ацетилцеллюлозы, алкилацетатов.

Индикаторный состав для определения марганца (ii) в водных растворах // 2262102

Изобретение относится к аналитической химии (индикаторным составам) и может быть использовано для определения марганца (II) в водных растворах, в частности в сточных водах и производственных растворах.

Способ раздельного определения резорцина и 2,4-динитрорезорцина в присутствии 4-нитрозорезорцина // 2257572

Изобретение относится к аналитической химии органических соединений и может быть применено для контроля очищенных сточных вод предприятий лакокрасочной промышленности.

Индикаторный состав для определения золота (iii) в водных растворах // 2256909

Изобретение относится к аналитической химии (индикаторным составам) и может быть использовано для определения золота (III) в водных растворах, в частности, в сточных водах и производственных растворах.

Способ определения числа омыления // 2256908

Изобретение относится к способу проведения анализа на число омыления и может быть использовано в лакокрасочной, кожевенной, резинообувной, других отраслях промышленности, а также в исследовательских лабораториях, в частности в кинетических исследованиях с маслами, жирами, восками, их композициями различной степени сложности и целевого назначения.

Способ определения висмута // 2255334

Изобретение относится к области аналитической химии элементов, а именно к методам определения висмута, и может быть использовано при определении висмута в производственных материалах, в частности сплавах на основе меди.

Индикаторный состав для совместного определения меди (ii) и марганца (ii) в водных растворах // 2253864

Изобретение относится к аналитической химии (индикаторным составам) и может быть использовано для определения меди (II) и марганца (II) при совместном присутствии в водных растворах, в частности в сточных водах и производственных растворах.

Способ разделения веществ с различными физико-химическими свойствами // 2264619

Изобретение относится к физико-химическим методам разделения веществ и позволяет выполнять разделение веществ с разными физико-химическими свойствами. .

Способ определения паров уксусной кислоты в воздухе рабочей зоны // 2263908

Способ контроля термоэмиссионного состояния поверхностно- ионизационного термоэмиттера ионов // 2262697

Изобретение относится к области электронной техники и приборостроения, в частности к способам контроля термоэмиссионного состояния поверхностно-ионизационных термоэмиттеров ионов органических соединений, используемых для селективной ионизации молекул органических соединений в условиях атмосферы воздуха в газоанализаторах типа хроматографов и дрейф-спектрометров.

Способ определения зрелых нефтематеринских пород // 2261438

Изобретение относится к геологии, включая поисковую геохимию на нефть, и может быть использовано для оценки перспективности территорий нефтематеринских пород на нефть и газ.

Способ количественного определения содержания идентифицированных углеводородов нефти // 2260798

Способ использования кремнезема, осажденного из гидротермального теплоносителя, как сорбента для газовой хроматографии // 2259558

Изобретение относится к способам утилизации минералов, извлеченных из гидротермального теплоносителя. .

Способ определения октанового числа не содержащих антидетонационных присадок автомобильных бензинов, катализатов риформинга и прямогонных бензиновых фракций // 2258928

Изобретение относится к способам исследования или анализа топлив с помощью стандартного лабораторного оборудования и может быть использовано в нефтеперерабатывающей, газоперерабатывающей промышленности при оперативном контроле качества катализатов риформинга, прямогонных фракций и не содержащих антидетонационных присадок бензинов.

Способ идентификации ароматических гидроксисульфокислот // 2258925

Изобретение относится к аналитической химии органических соединений и может быть рекомендовано для идентификации гидроксисульфокислот (2-нафтол-6-сульфокислоты, 1-нафтол-3,8-дисульфокислоты, 2-нафтол-6,8-дисульфокислоты, 1-амино-2-нафтол-4-сульфокислоты, 1-амино-8-нафтол-3,6-дисульфокислоты, 5-аминосульфосалициловой) при анализе сточных вод производства азокрасителей.

Сорбент для разделения оптических изомеров и способ его получения // 2255802

Изобретение относится к сорбентам для хроматографии и может быть использовано для анализа и препаративной очистки оптически активных соединений. .

Способ определения объемной доли оксида азота (i) в газовых смесях // 2255333

Изобретение относится к химической промышленности и может быть использовано для определения объемной доли оксида азота (I) – N2O в многокомпонентных газовых смесях, содержащих оксиды азота, пары воды, азот, кислород, аммиак, диоксид углерода и другие примеси.

Катализатор и способ окисления формальдегида // 2264257

Изобретение относится к области химической промышленности и защиты окружающей среды. .