Способ содержания общего углерода в водных растворах

 

Сетеэ Сеаетеиих

Сецианиатичесиих

Рефпубпии (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлена 131179 (21) 2840254/23-25 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 23,0881, Бюллетень 89

Дата опубликования описания 230881

Q 01 N 31/08

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий (53) УДК 543.544 (088.8) (72) Аьтары изобретения

В. И. Кофанов, Т.Л. Вру бель, С, В. Гречан!

СР

Институт коллоидной химии и химии во (71) Заявитель (54 ) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ ОБЩЕГО УГЛЕРОДА

В ВОДНЫХ РАС7ВОРАХ

Изобретение относится к аналитической химии и может быть использова но при газ охроматографическом опре делении общего, органического и неорганического углерода в водных растворах, в частности в сточных водах различных производств, Известен способ определения углерода в водных растворах с использованием бихромата калия и титриметрическим окончанием (ХПК) 1).

Известен способ определения углерода в водных растворах путем превращения связанного углерода в диоксид углерода с последующим определением мутности после осаждения гидроокисью бария $2).

Однако эти способы требуют больщих затрат времени (1,5 -2 ч), связаны с расходом драгоценных металлов (соли серебра для ХПК), недостаточно надежны.

Наиболее близким к предлагаемому является способ газохроматографического определения общего углерода, включающий введение пробы воды на разогретый до температуры 750-850 С . о катализатор. В качестве катализаторовв используются окислы переходных металлов (хрома, меди, марганца и др. ) В блоке окисления происходит испарение пробы и конверсия органических соединений в диоксид углеро.да и воду. Окисленная проба потоком инертного газа (аргон или гелий) поступает в хроматографйческую колонку, содержащую пористый полимер

Полисорб-1 и, с температурой 80 С.

Затем разделенные вещества переносят газом-носителем в тройник, где происходит смещение с равным объемом водорода. Газовая смесь поступает в реактор восстановления„ где на катализаторе (восстановленный никель на носителе) происходит восстановление диоксида углерода в метан, определение которого производят с помощью детектора по иониэации пламени (ДИП).

Полученный на ДИП сигнал соответству20 ет общему содержанию углерода в пробе, в которое входит как углерод органических соединений, так и углерод, находящийся в виде карбонатов и бикарбонатов, и в виде растворенного диоксида углерода.

Для определения содержания общего неорганического углерода произ— водят дополнительный анализ. Пробу во-. ды такого же объема вводят микрошпрн30 цом в разогретый до 150 С реактор, 857858 содержащий фосфорный ангидрид на носителе. В реакторе происходит испарение пробы и выделение диоксида углерода из раствора, нз карбонатов и бикарбонатов. Потоком газа-носителя пробу проносят через хроматографическую колонку с Полисорбом-1 при

80@С. Затем пробу смешивают с водо-. родом в тройнике и подают в реактор восстановления. Определение метана производят с помощью ДИП.

Расчет одержания общего органического углерода (ООУ) производят вычитанием сигнала, соответствукщего общему неорганическому углероду. (OELV) из содержания общего углерода (ОУ) ГЗЪ

Однако при определении общего органического углерода в сточных водах известным способом было установлено, что сигнал при анализе одной и той же пробы сточной воды уменьшается со временем. Закономерность уменьшения сигнала подтверцили и опыты с модельными растворами сахарозы и изопропилового спирта. Так, . анализ раствора изопропилового спирта с концентрацией 260 мг/л дал следующие результаты: через 30 идентичных опытов значение определяемой величины уменьшилось на 22%, на

60 опыте было получено 50%-ное уменьшение. Причина постепенного уменьшения результатов анализа заключает ся в том, что конверсия органических соединений до углекислого газа и воды происходит за счет кислорода, входящего в состав окиси меди.

По мере работы такого анализатора происходит постепенное восстановление окиси в закись, а затем и в чистый металл. Это явление приводит к потере эффективности работы реактора окисления вследствие снижения конверсии превращения .органических соединений в диоксид углерода и воду. Этот недостаток обуславливает необходимость периодической регенерации катализатора, которую осуществляют продуванием через него чистого кислорода. Кроме того, через каждые 10-15 анализов производят ввод пробы стандартного раствора и определяют поправочный коэффициент.

Цель изобретения — пов ишение стабильности определения содержания общего углерода в водных растворах.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу процесс конверсии органических компонентов сточных вод в диоксид углерода осуществляют в присутствии кислорода в количестве 3-8% от объема газа- носителя.

Пример 1. В реактор каталитической конверсии органических компонентов сточных: вод до диоксида углерода одновременно с пробой сточной воды подают кислород с объемной скоростью 1 мл/мин ° Продукты конверсии выносят из эоны реакции инерTным газом, например аргоном, с .объемной скоростью 30 мл/мин. Катализатор представляет собой макропористый силигатель с размером частиц 0,1-0,2 мм, содержащий 10% оксида металла переменной валентности, например оксиды меди, хрома, ванадия, железа или кобальта. Из реактора, в котором находится 8 r катализатора, смесь конвертированных продуктов подают в хроматографическую тефлоновую колонку (длиной 200 х 3 мм), содержащую

12 r пористого полимера Полисорб-1 (фоакция 0,1-0,3 мм) при температура 80 С. Разделенные вещества сме15 шивают с равным объемом водорода и подают в реактор восстановления с 10 r катализатора макропористого силикагеля (фракция 0,1 — 0,2 мм) с 20% восстановленного никеля, Восстановленщ() ные продукты поступают в хроматографическую колонку с Полисорбом-1, аналогичную описанной, а затем в детектор по ионизации пламени.

В реактор конверсии вводят 10 мкл свежеприготовленного водного раствора сахарозы с концентрацией 200 мг/л и получают отсчет на интеграторе, равный 28,5 мвс, что соответствует

85 мг С/л или 196 мг сахарозы/л. Время определения составляет 10 мин.

С целью проверки влияния количества анализов на стабильность содержания общего углерода в водных растворах в условиях примера 1 проводят

200 идентичных непрерывных измере35 ний содержания.сахароэы. Во всех пробах содержание последней составляет

20 мг/мл.

Для выявления граничных значений количества вводимого кислорода в ре4() актор каталитической конверсии в условиях примера 1, подают аргон, содержащий различное количество кислорода (1-8 об.Ъ).Для каждой газовой смеси производят по 50 анализов стандартного водного раствора сахарозы с концентрацией 20 мг/мл.

Анализ полученных результатов позволяет заключить, что при введении кислорода в количестве, превышающем 1,9 об.В не происходит уменьше50 ния стабильности работы блока окисления. Добавка 0,9 об.%кислорода к аргону недостаточна для конверсии органических компонентов сточных вод до диоксида углерода. В присутствии

55 такой смеси в реакцию окисления вступает кислород катализатора, что приводит к постепенному уменьшению получаемого результата. При введении больших (8 об g)êoëè÷åñòâ кислорода происходит резкое уменьшение чувствительности определения.

Стабильность показаний при проведении двухсот анализов в идентичных условиях составляет 98,5-2%, что интенсифицирует процесс, так как отцада857 858

Формула изобретения

Составитель A.Áî÷êîâ

Техред С. Мигунова Корректор Н.Швыдкая

Редактор О. Малец

Закаэ 7233/73 Тираж 907 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ПП I "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ет необходимость в периодической (через 10-15 анализов) регенерации каталйэатора. Кроме того, резко возрастает стабильность процесса конверсии, в результате чего отпадает необходимость производить калибровку через

10-15 измерений и вносить поправки на изменение во времени полноты окисления органических компонентов сточных вод до диоксида углерода.

Это значительно сокращает процесс анализа сточной воды,позволяет оперативно регулировать работу очистных сооружений, например, при адсорбционной очистке сточных вод предприятий химической промьзаленности.

Способ определения содержания общего углерода в водных растворах, включающий конверсию пробы раство- gp ,ра на нагретом катализаторе, например, оксиле металла переменной валентности, разделение продуктов конверСии на хроматографической колонке, добавление водорода, восстановление диоксида углерода до метана на катализаторе, разделение продуктов восстановления на хроматографической колонке и определение метана детектором по ионизации пламени,о т л и ч а ю щ и й.с я тем,, что, с целью повиаения стабильности определения, процесс каталитической конверсии проводят в присутствии кислорода в количестве 3-8% от объема газа-носителя.

Источники информации принятые во внимание при экспертизе

1. Унифицированные методы анализа воды. Под ред. 10.10. Лурье. М., "Химия", 1973, 74-77.

„2)&aSSer АЬи-asserana1gse, Кор гоМе

Яыiйегип DeLta scientl1"c, arnbn,ModeM, 8155, ос-Дмл6 ьс ог. 19чЬ.

3. Патент Великобритании

Р 1174261, кл. Z 01 N 31/08, 17. 12. 69 (прототип) .