Способ экспресс-обнаружения солей хлорноватой, бромноватой кислот и взрывчатых составов на их основе и тест-система его реализующая



Способ экспресс-обнаружения солей хлорноватой, бромноватой кислот и взрывчатых составов на их основе и тест-система его реализующая
Способ экспресс-обнаружения солей хлорноватой, бромноватой кислот и взрывчатых составов на их основе и тест-система его реализующая
Способ экспресс-обнаружения солей хлорноватой, бромноватой кислот и взрывчатых составов на их основе и тест-система его реализующая

 


Владельцы патента RU 2616235:

Федеральное государственное казенное учреждение "Войсковая часть 35533" (RU)

Группа изобретений относится к области аналитической химии и касается тест-системы и способа обнаружения солей хлорноватой, бромноватой кислот и взрывчатых составов на их основе. Сущность способа заключается в том, что проводят отбор пробы на сорбционное волокно, воздействуют на пробу сильной кислотой и реакцию с солью анилина, вводят в реакцию химический реагент, обеспечивающий наличие ионов хлора. Далее применяют твердофазный сорбент, обладающий сильнокислотными свойствами. Пробу для реакции транспортируют вглубь неподвижного слоя твердофазного сорбента водным элюентом. Тест-система, реализующая предложенный способ, представляет собой контейнер с водным элюентом, а также прозрачную микроколонку, заполненную сорбентом, содержащим химические реагенты. Торцевая часть трубки закрыта мягким сорбционным волокном, контактирующим с твердофазным сорбентом и образующим пробоотборную поверхность. Использование изобретений позволяет с высокой точностью определять соли хлорноватой, бромноватой кислот и взрывчатых составов на их основе. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл., 1 пр.

 

Группа изобретений относится к области исследования и анализа небиологических материалов с использованием химических индикаторных методов экспресс-обнаружения взрывчатых веществ (ВВ) и компонентов взрывчатых составов (ВС), основанных на выявлении их присутствия в контактно отбираемой пробе по следам, в частности, обнаружению и предварительному отнесению соединений к классам хлоратов, броматов, и устройствам, их реализующим.

Участившиеся в последнее время случаи и угрозы использования зарядов ВВ и ВС самодельного приготовления приводят к тяжелым последствиям в жизни отдельных граждан и страны в целом. Доступность некоторых исходных составляющих, пригодных для самодельного изготовления ВС или пиротехнических композиций, обусловлена их широким применением в невоенных областях промышленности. Интерес к использованию при несанкционированном изготовлении пиротехнических составов и взрывных устройств, в ряде случаев, солей хлорноватой кислоты, в первую очередь хлората калия и натрия, определяет высокая чувствительность составов на их основе к удару, трению и тепловому импульсу.

Для своевременного обнаружения и обезвреживания взрывчатых составов, содержащих хлораты и броматы, необходимо наличие простых и надежных средств экспресс-анализа. В этих условиях чрезвычайно актуальным становится создание новых недорогих устройств обнаружения, наиболее доступные среди которых - средства, реализующие методы цветных химических реакций.

Качественный химический анализ хлоратов достаточно подробно описан в различных источниках и, прежде всего, основан на проведении окислительно-восстановительных реакций с участием хлорноватой (аналогично и бромноватой) кислоты ввиду ее нестабильности и высокой способности участвовать в различных процессах окисления. Еще более активными окислителями являются образующиеся в сильнокислой среде из хлорноватой кислоты при прямом разложении и в присутствии ионов Cl- оксид хлора (IV) или элементный хлор. Необходимо отметить, что хлорат-анион относительно устойчив, и для образования хлорноватой кислоты необходимо подкисление анализируемых солей сильной кислотой. Бромат-анион проявляет более выраженные окислительные свойства, но для получения активной формы бромноватой кислоты также требуется кислая среда. Необходимость использования сильных кислот при химическом анализе хлоратов и броматов значительно усложняет практическую реализацию внелабораторных аналитических методик и выдвигает ряд требований и ограничений к конструкции устройств экспресс-обнаружения хлоратов, броматов для обеспечения эффективной и безопасной работы с ними.

Для визуального контроля протекания окислительно-восстановительной реакции с участием хлорноватой кислоты и продуктов ее разложения в литературе описаны различные органические и неорганические восстанавливающие реагенты, дающие цветные реакции [Фрумина Н. С. // Труды комиссии по аналит. хим. АН СССР. - 1960. - Т. 11. - С. 120-136; Фрумина Н.С., Лисенко Н.Ф., Чернова М.А. Хлор. / М.: Наука, 1983. - 200 с.; Алексеев В.Н. Курс качественного химического полумикроанализа. / М.: Химия, 1973. - 584 с.]. В качестве таковых могут быть использованы: йодид калия, сульфат марганца в присутствии фосфорной кислоты, о-толидин, фенилантраниловая кислота, бруцин, дифениламин, анилин и другие соединения, преимущественно из класса ароматических аминов.

Сведения общедоступных источников информации не раскрывают данные ни об одном из отечественных комплектов экспресс-анализа, содержащих реагенты для определения хлоратов/броматов. Предшествующий уровень техники по способам и устройствам экспресс-обнаружения ВВ и ВС на основе солей хлорноватой и бромноватой кислот определен сведениями о немногих зарубежных разработках-аналогах настоящего изобретения.

Из сведений, полученных в электронном виде [http://www.crimesciences.com/StoreBox/explosivesdetectionidenti/idt-0050-bx.htm], и по визуально воспринимаемому источнику информации - коммерчески доступному изделию [Professional explosive identification field test kit «IDenta CLORATE/BROMATE», catalog №IDT 0050] известно устройство обнаружения хлоратов и броматов для многократных полевых испытаний. Комплект состоит из десяти тестов, в каждом из которых используются реагенты, находящиеся в стеклянных ампулах, помещенных в специально изготовленный пластмассовый защитный кожух. В качестве ингредиентов применены: концентрированная серная кислота, гидрохлорид анилина и гидроксид натрия. Отбор пробы осуществляется клейким наконечником специального пробоотборника путем его контакта с анализируемой поверхностью. После последовательного раздавливания ампул внутри кожуха их содержимое воздействует на собранную пробу, и при наличии искомых веществ появляется характерное окрашивание. Тактика использования тест-систем включает нейтрализацию концентрированной серной кислоты после завершения анализа раздавливанием ампулы, содержащей щелочь. В ходе проведения нейтрализации изначально происходит стабилизация цвета реакционного раствора, а конечной ее целью является окончательное обезвреживание едких жидкостей.

Конструктивное исполнение описанного устройства, предусматривающее хранение стеклянных запаянных ампул с жидкими реактивами в полимерном корпусе, являющемся одновременно и реакционной емкостью, обеспечивает удобство и достаточно высокую безопасность при обращении с едкими жидкостями до и в ходе проведения анализа.

При этом следует выделить ряд недостатков устройства и реализующего его способа: использование хрупких стеклянных ампул не гарантирует их целостность при хранении и обращении; использование едких и коррозионных жидкостей в полимерном реакционном сосуде не исключает их протекания при проведении анализа (контейнер не герметичен - пробоотборник размещен в отверстии корпуса). Это повышает опасность на всех этапах работы.

Близкое по достигаемому результату, технической сущности и назначению устройство для анализа органических пероксидов запатентовано ранее [Патент США 7829020, Заяв. US 2009068065, Приор. 07.31.2008, Публ. 11.09.2010, МПК: G01N 33/22]. В концепцию работы заложен способ экспресс-обнаружения ВВ индикаторным методом посредством взаимодействия пробы с реагентом, получаемым смешением химических компонентов непосредственно перед анализом. Портативный обнаружитель органических пероксидов представляет собой полиэтиленовый контейнер, включающий два разрушающихся пузырька-ампулы, содержащих разделенные (с целью увеличения срока хранения) колориметрические реактивы, и адсорбирующий материал. Волокно адсорбирующего материала формирует фитиль с конусным концом, находящимся снаружи корпуса контейнера и предназначенным для контактного сбора проб. Одна ампула содержит жидкий кислотный агент, другая содержит сухие компоненты - соли металлов и ароматический амин. Для смешения компонентов предлагается разрушить ампулы непосредственно перед анализом. Образовавшийся раствор проникает через капилляры сорбирующего материала и перемещается к вершине его конуса с отобранной пробой. Зафиксированное изменение окраски на клине сорбента свидетельствует о наличии искомого класса вещества.

Недостатки предложенного типа конструкции следующие. Как и в других аналогах используются хрупкие ампулы, что накладывает ограничения на возможные механические воздействующие нагрузки. За счет использования корпуса с внутренним размещением ампул, запираемого сорбционным фитилем, повышается безопасность при использовании агрессивных жидкостей, но полностью не исключается их протекание и опасный контакт со смоченной реагентом внешней частью сорбента.

Кроме того, функции пробоотборного сорбционного клина устройства после дозировки реагента включают также отображение цветового сигнала. При работе в полевых условиях отобранная на конический конец сорбента реальная проба может содержать примеси различных веществ. При наличии у них определенных оптических свойств (непрозрачность, цветовой фон) визуально воспринимаемый сигнал, полученный при анализе, может быть искажен.

В заявленных израильским изобретателем способе и наборе для обнаружения ВВ [Патент США 5296380, Приор. 03.09.1992, Публ. 22.03.1994, МПК: G01N 33/22 и патент США 5480612, Приор. 12.08.1993, Публ. 02.02.1996, МПК: G01N 37/00], выбранном в качестве прототипа изобретения, предлагаемого в настоящем описании, наряду с набором реактивов для обнаружения традиционных органических азотсодержащих ВВ трех классов: нитроароматических соединений, нитраминов и нитроэфиров, а также неорганических нитратов, включен реагент для обнаружения хлоратов и броматов. В качестве него предложен гомогенный раствор соли анилина в сильной, в частности, кислородосодержащей кислоте, например H2SO4, включающий водорастворимый(-е) органический(-е) растворитель(-и) - диметилсульфоксид и этанол.

Реагенты обнаружения ВВ в описанном наборе размещены в ампулах, каждая из которых отдельно (или по две ампулы с реагентом одного назначения) помещены в полиэтиленовую тонкостенную тубу. В состав включены комплекты дисков на основе бумажного сорбента для сбора пробы. Для разрушения ампул внутри полиэтиленовых туб в наборе предусмотрено специальное устройство - приспособление для раздавливания, типа «клещи». После перенесения пробы на сорбент для отнесения ее к ВС, содержащему хлорат или бромат, содержимое соответствующей раздавленной ампулы через сужение дозируется на пробоотборник. Появление синей или синевато-розовой окраски сигнализирует о положительном срабатывании теста.

Решение проблемы хранения реагентов в предлагаемом изобретении за счет помещения их в запаянных ампулах предполагает относительную безопасность и увеличение срока службы набора до 1 года при 25°C. Однако даже в описании присутствует авторское предупреждение об опасности жидкого реагента на основе сильной кислоты, его коррозионной активности и необходимости осторожной работы с ним. Это является основным недостатком описанного аналога. Кроме того, неэффективно применение серной кислоты с достаточно высокой для обеспечения нужного предела и времени обнаружения концентрацией при использовании в качестве сорбента для отбора проб фильтровальной бумаги. На практике в точке дозирования реагента происходит быстрое потемнение, а затем и разрушение пробоотборника, что может понизить чувствительность метода и достоверность правильного восприятия аналитического сигнала. Присутствие в пробе некоторых веществ-окислителей способно также вызвать появление положительного сигнала.

Также в описанном [RU 2352936 С1, приор. 02.02.2005, Публ. 10.05.2008, МПК: G01N 33/22, G01N 31/22] тест-наборе для хлоратов и броматов предложен подобный способ. Анализ пробы, отобранной на адсорбирующий материал (адсорбирующая бумага), осуществляется при контакте с реагентом, включающим ароматический амин в сильнокислотном растворе, предпочтительно содержащим серную кислоту или являющимся серной кислотой и, предпочтительно, вторичный ароматический амин, такой как диариламин, например вторичный ароматический амин - дифениламин. По появлению темносинего окрашивания определяется присутствие хлората или бромата. Приведенный состав индикаторного раствора в предпочтительной форме осуществления изобретения практически идентичен вышеописанному аналогу, но в качестве окисляемого субстрата сернокислый анилин заменен на дифениламин. Таким образом, данное изобретение воспроизводит все недостатки предыдущего аналога.

Технический результат настоящего изобретения заключается в повышении надежности и безопасности экспресс-обнаружения солей хлорноватой, бромноватой кислот и ВС на их основе, проводимого за время менее 3 минут, в частности, во внелабораторных условиях, в том числе при отрицательных температурах, обеспечении чувствительности и селективности анализа по искомым соединениям, исключении использования опасных жидкостей, в том числе жидких кислот и органических растворителей, и повышении стойкости реагентов и элементов устройства к внешним воздействующим факторам при обращении с ними и хранении их в течение нескольких лет.

Достижение указанного технического результата обеспечивается способом экспресс-обнаружения солей хлорноватой, бромноватой кислот и взрывчатых составов на их основе по образованию характерного окрашивания, включающим контактный отбор пробы на сорбционное волокно, воздействие на пробу сильной кислотой и проведение реакции с солью анилина, отличающимся тем, что в реакцию вводят химический реагент, обеспечивающий наличие ионов хлора в реакционной среде, а в качестве сильной кислоты применяют твердофазный сорбент, содержащий поверхностные кислотные фрагменты и/или молекулы сильных кислот, при этом пробу транспортируют вглубь неподвижного слоя указанного твердофазного сорбента, являющегося зоной реакции, посредством смачивания контактирующего с ним сорбционного волокна, осуществляемого дозировкой на его пробоотборную поверхность водного элюента. Кроме того, технический результат достигается тем, что в качестве реагента, обеспечивающего наличие ионов хлора, используют преимущественно соединение, выбранное из ряда: калия хлорид, натрия хлорид, аммония хлорид, кальция хлорид, а в качестве соли анилина используют анилина хлорид, анилина сульфат. При этом химический реагент, обеспечивающий наличие ионов хлора, и/или соль анилина вводят в состав сорбционного волокна, и/или твердофазного сорбента, и/или водного элюента в концентрации 3-15% массы. Используемый в способе твердофазный сорбент содержит на поверхности кислотные фрагменты и/или молекулы сильных кислот, выбранных из ряда: ортофосфорная кислота, трифторметансульфокислота, серная кислота в концентрации, обеспечивающей протонную емкость от 2,0⋅10-3 моль экв./г до 1,2⋅10-2 моль экв./г.

Заявленный технический результат также достигается тест-системой экспресс-обнаружения солей хлорноватой, бромноватой кислот и взрывчатых составов на их основе по образованию характерного окрашивания при реакции с сильной кислотой и солью анилина, включающей контейнер с реагентами и сорбционный пробоотборник, отличающейся тем, что контейнер содержит водный элюент, представляющий собой воду или водный раствор, содержащий химический реагент, обеспечивающий наличие ионов хлора, и/или соль анилина, а сорбционный пробоотборник является элементом входящей в состав тест-системы сборной конструкции микроколонки, выполненной в виде прозрачной трубки, внутрь которой помещены слой твердофазного сорбента, содержащего на поверхности кислотные фрагменты и/или молекулы сильных кислот, и находящееся в контакте с ним мягкое пористое сорбционное волокно, которое образует в торцевой части микроколонки пробоотборную поверхность. Этот технический результат достигается тем, что помещенные в микроколонку сорбционное волокно и/или твердофазный сорбент содержат соль анилина и/или химический реагент, обеспечивающий наличие ионов хлора, а корпусы контейнера и трубки микроколоночной тест-системы выполнены из полимеров на основе полиэтилена и полипропилена.

Отказ от использования жидкой сильной кислоты, в частном случае, серной, необходимой для первой стадии образования из хлората или бромата хлорноватой/бромноватой кислоты, достигается ее заменой на твердофазные безопасные в обращении кислоты. В качестве твердофазной кислоты в микроколоночном варианте проведения анализа успешно использованы сорбенты с сильными кислотами, высаженными на их поверхность, или с кислотными функциональными группами, химически связанными с ней. Такой сорбент обладает достаточной кислотной силой и емкостью для осуществления взаимодействия с молекулами растворенных веществ, развитой поверхностью, высокой сыпучестью и гидрофильностью, что важно при элюировании пробы через слой неподвижной фазы и проведении в нем аналитической реакции.

Окисляемые органические и неорганические вещества реагентов-индикаторов применяемых аналитических систем могут также быть адсорбированы на носитель или введены непосредственно в водный реагент для элюирования. Причем опытным путем показано, что нанесенные на носитель органические реагенты - представители ароматических аминов в форме солей способны длительно сохранять свою аналитическую активность, малочувствительны к воздействию света и воздуха. Использование водных соляных растворов расширяет климатические диапазоны использования настоящего изобретения ввиду понижения температуры их кристаллизации по сравнению с водой.

По результатам проведенных исследований, наиболее чувствительной и селективной индикаторной системой является состав на основе анилина и соединений, поставляющих в реакцию избыток ионов хлора (HCl, KCl, NaCl, NH4Cl, CaCl2). Появление характерной темно-фиолетовой, переходящей в сине-голубую, окраски наблюдается в присутствии хлорат- и бромат-ионов. Определению не мешают ионы, не обладающие окислительной способностью. Присутствие ионов-окислителей, например таких, как хромат-, перманганат-, нитрит-ионы, а также растворимых в воде пероксидов вызывает появление окраски индикаторного реагента, но иной цветности или интенсивности. Изменение цвета в результате химической реакции в предлагаемом устройстве происходит после водного элюирования пробы по сорбционному волокну и твердофазному сорбенту, обеспечивающего транспортировку под действием капиллярных сил только водорастворимых веществ, что исключает искажение цветности сигнала возможными нерастворимыми в воде примесями, которые обладают мешающими оптическими или окислительными свойствами. Кроме того, протекание экзотермической реакции в слое твердофазного сорбента внутри корпуса устройства, снижающего отведение тепла в окружающую среду, повышает температуру в зоне взаимодействия, заметно увеличивая скорость химического процесса.

Использование корпусов из полимерных материалов на основе химически инертных к используемым реагентам пластичных полиолефинов (полиэтиленов, полипропилена) обеспечивает длительное герметичное хранение всех аналитических систем, повышает стойкость компонентов к воздействующим факторам: механическим нагрузкам и температурным перепадам, что особенно важно при использовании водных растворов, кристаллизующихся с увеличением удельного объема. Предлагаемое изобретение промышленно применимо и более технологично по сравнению с аналогами, использующими стеклянные ампулы, запайка которых сложнее как с точки зрения сохранности реагентов (из-за локального перегрева верхних слоев содержимого), так и производственного осуществления процесса. Для реализации заявляемого решения предлагается использование коммерчески доступных комплектующих и широко применяемых исходных реактивов.

Раскрытие сущности настоящего изобретения, подтверждающей осуществление способа с помощью заявляемого устройства, отражено на фигуре, схематично воспроизводящей типичный вид возможных вариаций предложенного технического решения, в пояснениях к ее содержанию и примерах реализации указанного назначения, приведенных ниже.

Тест-система для индикаторного экспресс-обнаружения солей хлорноватой, бромноватой кислот и взрывчатых составов на их основе (фигура) включает корпус (1) на базе корпуса одноразового инсулинового шприца, выполненный из прозрачной полимерной трубки, расширяющейся с одного конца. Внутри корпуса размещается слой твердофазного сорбента (2) и сорбционное волокно (3) на основе мягкого пористого материала. Над широкой торцевой частью корпуса выступает сформированная сорбционным волокном пробоотборная поверхность (4) тест-системы. С обоих торцов трубка закрыта защитными колпачками (5) и (6), исключающими массообмен содержимого с окружающей средой до начала использования. В состав микроколоночной тест-системы также входит контейнер (7), содержащий водный элюент (варианты а - в форме закрывающейся капельницы или б - в форме запаянной капсулы).

Для осуществления экспресс-обнаружения солей хлорноватой, бромноватой кислот и ВС на их основе индикаторным методом с помощью микроколоночной тест-системы с поверхности анализируемого предмета протирающим движением или прижиманием отбирают пробу на пробоотборную поверхность 4 после снятия колпачка 5. Снимают колпачок 6 и из вскрытого путем откупоривания (вариант «а», выполненный в виде тюбика-капельницы глазных капель) или прокалывания (вариант «б», изготовленный из запаянной пипетки Пастера) контейнера 7 на пробоотборную поверхность 4 сорбционного волокна 3 дозируют водный элюент. Оценивают изменение окраски по мере элюирования пробы в слое твердофазного сорбента 2.

Ниже приведены примеры методик приготовления аналитических компонентов и предпочтительных вариантов реализации изобретения.

Пример типичной методики приготовления твердофазного сорбента, содержащего поверхностные кислотные фрагменты и/или молекулы сильных кислот

Силикагель MNKieselgel 60 фракции 50-100 мкм и насыпной плотностью 0.520-0.570 г/см3 загружают в круглодонную стеклянную колбу, помещают на роторный испаритель, создают разрежение до остаточного давления 15-20 мм рт.ст. и при температуре 95-97°C удаляют адсорбированную воду в течение двух часов.

Для получения твердофазного сорбента на основе серной кислоты с протонной емкостью ~6,0⋅10-3 моль экв./г к осушенному по методике, отраженной выше, сорбенту (далее - осушенный сорбент) в количестве 200 г добавляют 400 мл этилового спирта и при перемешивании с охлаждением (температура 20-25°C) дозируют 50 мл (92 г) концентрированной (94%) H2SO4. После дозировки перемешивание продолжают еще в течение 15 мин. Полученную суспензию упаривают под разрежением на роторном испарителе при температуре бани не выше 60°C до полного удаления жидкости и дополнительно сушат в течение 1 часа.

Для получения твердофазного сорбента на основе трифторметансульфокислоты с протонной емкостью ~2,0⋅10-3 моль экв./г к осушенному сорбенту в количестве 140 г при интенсивном перемешивании в режиме, близком к «кипящему слою», при поддержании температуры 20-25°C медленно дозируют 36 мл (~60 г) трифторметансульфокислоты (>99%). Дозировку осуществляют в закрытой системе без связи с окружающей средой. После дозировки, не меняя интенсивности перемешивания, проводят выдержку в течение 1 часа.

Для получения твердофазного сорбента на основе фосфорной кислоты с протонной емкостью ~9,3⋅10-3 моль экв./г к осушенному сорбенту в количестве 200 г при интенсивном перемешивании в режиме, близком к «кипящему слою», при поддержании температуры 20-25°C дозируют 100 г (~60 мл) ортофосфорной кислоты концентрацией 85%. После дозировки осуществляют выдержку 15 мин и помещают полученную массу на сушку при остаточном давлении 15-20 мм рт.ст. в роторный испаритель при температуре 95°C на 1 час.

Твердофазный сорбент, содержащий поверхностные кислотные фрагменты молекул серной кислоты, в форме сульфогрупп, ковалентно связанных по концевым гидроксогруппам силикагеля, получают по описанной методике синтеза оксикремниевой сульфокислоты [Mohammad Ali Zolfigol // Tetrahedron, - 2011. - V. 57 - р. 9509-9511]. Протонная емкость полученной оксикремниевой сульфокислоты составила ~5,8⋅10-3 моль экв./г.

Твердофазный сорбент, содержащий поверхностные кислотные фрагменты и молекулы серной кислоты, получают из оксикремниевой сульфокислоты, синтезированной по методике, указанной выше. Для этого в колбу с 30 г оксикремниевой сульфокислоты при температуре 20-25°C при интенсивном перемешивании в режиме, близком к «кипящему слою» в течение 15 мин дозируют 13,5 г концентрированной (97%) H2SO4. После дозировки, не меняя интенсивности перемешивания, проводят выдержку в течение 1 часа. Протонная емкость полученной оксикремниевой сульфокислоты, содержащей поверхностные молекулы серной кислоты, составила ~1,2⋅10-2 моль экв./г.

Пример вариантов введения химических реагентов, обеспечивающих наличие ионов хлора, и солей анилина в формы, применяемые для осуществления способа с помощью реализующего его устройства

Для получения соляного раствора калия хлорида, натрия хлорида, аммония хлорида или кальция хлорида соответствующий неорганический хлорид в количестве 26,5 г помещают в плоскодонную стеклянную колбу, заполненную 150 мл дистиллированной воды, и перемешивают до полного растворения. Концентрация реагента в элюенте - 15%. Аналогично проводят растворение солей анилина: дозировка 4,7 г сульфата анилина в 150 мл воды дает после растворения 3% раствор, растворение 8 г хлорида анилина в 150 мл воды обеспечивает получение раствора с концентрацией 5%. Для введения в соляной раствор реагента, выбранного в качестве источников ионов хлора, и соли анилина в концентрации соответственно 12% и 3% массы в 150 мл воды переносят 5,3 г сульфата анилина, перемешивают до полного растворения и дозируют 21,2 г неорганического хлорида.

Пример методики получения сорбционного волокна и твердофазного сорбента в состав которых введены химический реагент, обеспечивающий наличие ионов хлора, и/или соль анилина может быть описан следующей последовательностью действий.

В плоскодонную стеклянную колбу объемом 100 мл, снабженную магнитной мешалкой, помещают 50 мл метанола, присыпают 350 мг сульфата анилина и при перемешивании нагревают до 40°C. После полного растворения, не прекращая перемешивания, в колбу присыпают 7 г осушенного сорбента. Полученную суспензию переносят в круглодонную стеклянную колбу объемом 250 мл и отгоняют растворитель при разрежении на роторном испарителе с температурой бани не выше 60°C и выдерживают в этих условиях в течение 1 часа. После удаления растворителя полученный твердофазный сорбент содержит ~4,7% анилина сульфата.

Получение твердофазного сорбента, в состав которого введен в количестве ~15% массы химический реагент, обеспечивающий наличие ионов хлора, осуществляют с использованием полученного по представленному выше описанию 15% раствора неорганического хлорида. В предпочтительной форме, не ограничивающей аналогичные возможные модификации, методика может быть описана следующим образом. В круглодонную стеклянную колбу объемом 100 мл, снабженную магнитной мешалкой, помещают 20 мл полученного раствора аммония хлорида, приливают 40 мл воды и при интенсивном перемешивании медленно присыпают 20 г силикагеля MNKieselgel 60 фракции 50-100 мкм. Колбу с полученной суспензией переносят на роторный испаритель, создают разрежение до остаточного давления 15-20 мм рт.ст. и при температуре 95-97°C упаривают воду. После высушивания массы до состояния сухого пересыпающегося порошка проводят выдержку при тех же условиях в течение двух часов.

В результате реализации описанных в данном примере методик при замене в равной массе силикагеля (осушенного сорбента) на сорбционное волокно, в качестве которого используют материал, выбранный из ряда: каолиновая вата (типа МКРР), стекловолокно (типа МКРКЛ) или войлок (типа ФТ) после его отмывки в гексане с последующей сушкой, получают сорбционное волокно, содержащее химический реагент, обеспечивающий наличие ионов хлора, и/или соль анилина в соответствующей концентрации.

Примеры вариантов исполнения реализующего способ устройства

а) Вариант исполнения, в соответствии с фигурой, тест-системы для индикаторного экспресс-обнаружения солей хлорноватой, бромноватой кислот включает корпус 1 на базе корпуса инсулинового шприца тапа U-100 BD. Входящий в состав тест-системы водный элюент в объеме 0,5 мл размещен в полиэтиленовой пипетке Пастера или глазной тюбик-капельнице 7. Трубка корпуса тонкого диаметра заполняется твердофазным сорбентом в объеме ~0,7 мл. В качестве твердофазного сорбента, содержащего поверхностные молекулы сильных кислот, используют полученный по представленной выше методике материал на основе серной кислоты с протонной емкостью ~6,0⋅10-3 моль экв./г. Широкая часть трубки (большего диаметра) заполняется сорбционным волокном - войлочным пыжом, прижимающим с одной стороны твердофазный сорбент. С другой стороны войлок, использованный в качестве сорбционного волокна, выступает на 1,5-2 мм за габариты торца корпуса, образуя доступную пробоотборную поверхность. В качестве водного элюента использован раствор кальция хлорида и анилина хлорида с массовой концентрацией компонентов соответственно 12% и 3%.

б) Вариант исполнения, аналогичный варианту «а», но в качестве твердофазного сорбента, содержащего поверхностные молекулы сильных кислот, используют полученный материал на основе трифторметансульфокислоты с протонной емкостью ~2,0⋅10-3 моль экв./г.

в) Аналогичен варианту «а», но для элюирования используют 15% раствор калия хлорида, а сорбционное волокно, полученное по представленной методике, содержит ~4,7% анилина сульфата.

г) Аналогичен варианту «в», но в качестве твердофазного сорбента, содержащего поверхностные молекулы сильных кислот, используют полученный по представленной выше методике материал на основе фосфорной кислоты с протонной емкостью ~9,3⋅10-3 моль экв./г.

д) Аналогичен варианту «в», но в качестве твердофазного сорбента, содержащего поверхностные фрагменты сильных кислот, используют полученную по представленной выше методике оксикремниевую сульфокислоту с протонной емкостью ~5,8⋅10-3 моль экв./г.

е) Аналогичен варианту «в», но твердофазный сорбент представляет собой смесь оксикремниевой сульфокислоты, содержащей поверхностные молекулы серной кислоты, с протонной емкостью ~1,2⋅10-2 моль экв./г и твердофазного сорбента, в состав которого введен в количестве ~15% аммония хлорид. Массовое соотношение в составе твердофазного сорбента соответствующих компонентов 1:1. Для элюирования используют воду.

ж) Аналогичен варианту «е», но в качестве сорбционного волокна используют стекловолокно, а к использованному составу твердофазного сорбента в количестве 25% массы добавлен твердофазный сорбент, содержащий ~4,7% анилина сульфата.

з) Аналогичен варианту «а», но сорбционное волокно представляет собой каолиновую вату, содержащую ~15% натрия хлорида, твердофазный сорбент представляет собой смесь 75% оксикремниевой сульфокислоты, содержащей поверхностные молекулы серной кислоты, с протонной емкостью ~1,2⋅10-2 моль экв./г и 25% твердофазного сорбента, содержащего ~4,7% анилина сульфата. Элюирование проводят водой.

и) Аналогичен варианту «б», но сорбционное волокно представляет собой каолиновую вату, содержащую ~15% кальция хлорида, а элюирование проводят 5% раствором анилина хлорида.

Формирование для испытаний пробы массой 100 мкг (указание в таблице - проба) осуществляют нанесением 10 мкл раствора вещества с концентрацией 10-2 г/мл на поверхность фторопластовой ленты (тип - конденсаторная, толщина - 5 микрон). Пробоотбор осуществляют протирающим движением пробоотборной поверхностью 4 тест-системы по поверхности ленты с нанесенной пробой. Отбор пробы от натурных образцов осуществляют прижиманием пробоотборной поверхности 4 устройства к веществу, распределенному на предметном стекле с толщиной слоя около 0,5 мм площадью не менее 1 см2. Примеры осуществления способа с помощью различных вариантов исполнения устройства отражены в таблице; графы, отмеченные прочерком, соответствуют вариантам, неподвергнутым испытаниям.

Ни одна из испытаных солей, являющихся помехами, не дает срабатывание тест-системы с образованием характерного для хлоратов/броматов окрашивания. Близкое цветовое отображение, соответствующее срабатыванию на хлораты, дает бихромат калия, но более темного, почти черного цвета. Определение хлоратов и броматов с помощью предложенного способа было подтверждено всеми вариантами использованных для эксперимента тест-систем в диапазоне температур от -10°C до 50°C. При этом предел обнаружения, определенный по хлорату калия, составил порядка 100 мкг в пробе.

1. Способ экспресс-обнаружения солей хлорноватой, бромноватой кислот и взрывчатых составов на их основе по образованию характерного окрашивания, включающий контактный отбор пробы на сорбционное волокно, воздействие на пробу сильной кислотой и проведение реакции с солью анилина, отличающийся тем, что в реакцию вводят химический реагент, обеспечивающий наличие ионов хлора в реакционной среде, а в качестве сильной кислоты применяют твердофазный сорбент, содержащий поверхностные кислотные фрагменты и/или молекулы сильных кислот, при этом пробу транспортируют вглубь неподвижного слоя указанного твердофазного сорбента посредством смачивания контактирующего с ним сорбционного волокна, осуществляемого дозировкой на его пробоотборную поверхность водного элюента.

2. Способ экспресс-обнаружения солей хлорноватой, бромноватой кислот и взрывчатых составов на их основе по п. 1, отличающийся тем, что в качестве реагента, обеспечивающего наличие ионов хлора, используют преимущественно соединение, выбранное из ряда: калия хлорид, натрия хлорид, аммония хлорид, кальция хлорид.

3. Способ экспресс-обнаружения солей хлорноватой, бромноватой кислот и взрывчатых составов на их основе по п. 1, отличающийся тем, что в качестве соли анилина используют анилина хлорид, анилина сульфат.

4. Способ экспресс-обнаружения солей хлорноватой, бромноватой кислот и взрывчатых составов на их основе по п. 1, отличающийся тем, что химический реагент, обеспечивающий наличие ионов хлора, и/или соль анилина вводят в состав сорбционного волокна, и/или твердофазного сорбента, и/или водного элюента в концентрации 3-15% массы.

5. Способ экспресс-обнаружения солей хлорноватой, бромноватой кислот и взрывчатых составов на их основе по п. 1, отличающийся тем, что твердофазный сорбент содержит на поверхности кислотные фрагменты и/или молекулы сильных кислот, выбранных из ряда: ортофосфорная кислота, трифторметансульфокислота, серная кислота в концентрации, обеспечивающей протонную емкость от 2,0⋅10-3 моль экв./г до 1,2⋅10-2 моль экв./г.

6. Тест-система экспресс-обнаружения солей хлорноватой, бромноватой кислот и взрывчатых составов на их основе по образованию характерного окрашивания при реакции с сильной кислотой и солью анилина, включающая контейнер с реагентами и сорбционный пробоотборник, отличающаяся тем, что контейнер содержит водный элюент, представляющий собой воду или водный раствор, содержащий химический реагент, обеспечивающий наличие ионов хлора, и/или соль анилина, а сорбционный пробоотборник является элементом входящей в состав тест-системы сборной конструкции микроколонки, выполненной в виде прозрачной трубки, внутрь которой помещены слой твердофазного сорбента, содержащего на поверхности кислотные фрагменты и/или молекулы сильных кислот, и находящееся в контакте с ним мягкое пористое сорбционное волокно, которое образует в торцевой части микроколонки пробоотборную поверхность.

7. Тест-система экспресс-обнаружения солей хлорноватой, бромноватой кислот и взрывчатых составов на их основе по п. 6, отличающаяся тем, что помещенные в микроколонку сорбционное волокно и/или твердофазный сорбент содержат соль анилина и/или химический реагент, обеспечивающий наличие ионов хлора.

8. Тест-система экспресс-обнаружения солей хлорноватой, бромноватой кислот и взрывчатых составов на их основе по п. 6, отличающаяся тем, что корпусы контейнера и трубки микроколоночной тест-системы выполнены из полимеров на основе полиэтилена и/или полипропилена.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области исследований реактивных топлив, накапливающих воду в виде мицеллярных структур (солюбилизированная вода), и может быть использовано на складах хранения реактивных топлив, при аэродромном контроле и в научно-исследовательских организациях.
Изобретение относится к аналитической химии, а именно к аналитическим реагентам, которые позволяют определять содержание ферроцена в бензине. Реагент для количественного спектрофотометрического определения ферроцена в бензине содержит окислитель, воду, катализатор, в качестве которого используют хлороводородную кислоту, и полярный органический растворитель с диэлектрической проницаемостью от 20 до 35 при 25°С при следующем содержании компонентов, мас.%: окислитель 0,016÷2,297; хлороводородная кислота 0,1⋅10-5÷0,2⋅10-3; вода 0,096÷1,264; полярный органический растворитель – остальное.

Изобретение относится к нефтегазовому испытательному оборудованию и может быть использовано для проведения калибровки и поверки поточных влагомеров нефти и нефтепродуктов в автоматизированном режиме.

Изобретение относится к области испытания и проверки боеприпасов, а именно к способу качественного определения течи тротилового масла в снарядах и минах, снаряженных тротилом.

Изобретение относится к химическим способам экспертизы взрывчатых веществ и криминалистических идентификационных препаратов. Способ маркировки взрывчатого вещества заключается во введении во взрывчатое вещество, полученное смешиванием отдельных компонентов, маркирующей композиции, содержащей идентификаторы, количество которых равно количеству технических показателей, подлежащих маркировке.

Изобретение относится к способам контроля качества углеводородных топлив и касается способа определения монометиланилина в углеводородных топливах. Сущность способа заключается в том, что наносят пробы испытуемого топлива на пластину для тонкослойной хроматографии с сорбентом силикагель с флуоресцентным индикатором.

Изобретение относится к лабораторным методам оценки эксплуатационных свойств моторных топлив, в частности к определению термоокислительной стабильности (ТОС) топлив в динамических условиях, и может быть использовано в нефтехимической, авиационной, автомобильной и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к химическим способам экспертизы взрывчатых веществ и криминалистических идентификационных препаратов. Способ маркировки взрывчатого вещества заключается во введении во взрывчатое вещество маркирующей композиции, содержащей идентификаторы, количество которых равно количеству технических показателей, подлежащих маркировке.

Изобретение относится к лабораторным методам оценки эксплуатационных свойств моторных топлив и может быть использовано при прогнозировании склонности моторных топлив к изменению количественных потерь от естественной убыли на предприятиях, потребляющих и производящих моторные топлива.

Изобретение относится к методам испытаний нефтепродуктов, в частности моторных топлив. Способ включает подачу топлива в капельножидком состоянии при атмосферном давлении в воздух, нагретый до температуры рабочего заряда двигателя, с интервалом, равным времени свободного падения капли, в течение которого происходит нагрев, испарение, воспламенение, горение и термоокислительное превращение капли топлива, последующее измерение массы отложений на выполненной из каталитически активного материала нагреваемой пластине, установленной под углом 15-45° к горизонтальной поверхности, при этом задают факторы условий процесса образования отложений, формируют из 17 этапов цикл испытаний как необходимую и минимально достаточную совокупность режимов испытаний в виде матрицы, после каждого этапа цикла испытания топлива (топливной композиции) фиксируют массу отложений на пластине, по завершении цикла испытаний определяют обобщенный показатель Мисп склонности испытуемого топлива (топливной композиции) к образованию высокотемпературных отложений, сравнивают полученное значение со значением этого показателя для топлива (топливной композиции), принятого за эталон Мэт, прошедшего идентичный цикл испытаний, и при значении Мисп<Мэт рекомендуют топливо (топливную композицию) к применению в конкретном двигателе, при этом обобщенный показатель Мисп (эт) склонности испытуемого топлива (топливной композиции) к образованию высокотемпературных отложений вычисляют по заданной формуле.

Изобретение относится к области контроля качества авиационных топлив и может найти применение в аналитических лабораториях, лабораториях предприятий нефтепродуктообеспечения. Способ определения количества присадки «Агидол-1» в топливах для реактивных двигателей включает отбор пробы, хроматографическое разделение на колонке с модифицированным октадецилсилановым сорбентом с идентификацией пика, соответствующего определяемому компоненту «Агидол-1». При этом перед хроматографическим разделением пробу топлива смешивают с содержащим не более 0,1% воды метиловым спиртом в соотношении 5:1, перемешивают смесь до образования эмульсии, выдерживают в делительной воронке до четкого расслоения эмульсии на топливо и метанольный слой, который отбирают и из которого отгоняют метиловый спирт при температуре 55-60°С и вакууме 0,05 МПа, оставшийся экстракт переносят в мерную колбу объемом 10 мл, доводят содержимое колбы до метки гептаном, закрывают пробкой и перемешивают. После хроматографического разделения проводят УФ-детектирование на длине волны 210 нм, определяют площадь пика, соответствующего присадке «Агидол-1», и по калибровочному графику, построенному в координатах площадь пика - концентрация присадки, находят количество присадки «Агидол-1» в анализируемом топливе. Изобретение обеспечивает определение присадки «Агидол-1» в топливах для реактивных двигателей с точностью 0,0005% масс. 1 ил., 4 табл.

Изобретение относится к контролю качества углеводородных топлив. Содержание монометиланилина (ММА) в углеводородных топливах определяют по цветовому переходу индикаторного тестового средства после контактирования с анализируемой пробой. Индикаторное тестовое средство представляет собой пластину для тонкослойной хроматографии марки «Sorbfil» с сорбентом силикагель, импрегнированную раствором индикатора - тетрахлор-1,4-бензохинона. По появлению в месте контактирования анализируемой пробы с индикаторным тестовым средством пятна, имеющего окраску от светло-фиолетовой до темно-синей, судят о присутствии ММА в пробе, после чего определяют интенсивность окраски пятна и по градуировочной зависимости интенсивности окраски пятна от концентрации определяют концентрацию ММА в углеводородном топливе. Достигается повышение чувствительности и селективности анализа. 4 ил., 4 табл., 4 пр.
Наверх