Способ определения растворенного в воде кислорода

 

Союз Советск ик

Социалис1ическиа

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

< >922063 (6l ) Дополнительное к авт. саид-sy— (22) Заявлено 22,05.80 (21) 2931510/23-26 с присоединением заявки М (23 ) П риори тет

Опубликовано 23.04.82. Бюллетень № 15

Дата опубликования описания 23.04.82 (5 l ) M. Кл.

С 01 В 13/00

G 01 и 21/64 фкударстаеаный квинтет

СССР па делам нзобретений к открытий (S3) УД К 543. 426:

". 546. 21 (088.8) им. Пенсов ета (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАСТВОРЕННОГО

В ВОДЕ КИСЛОРОДА

1О

Изобретение относится к аналити- ческой химии, а именно к способам количественного определения растворенного в воде кислорода и может быть использовано в биологических, радиационнохимических и фотохими5 ческих исследованиях, а также при анализе воды в пароэнергетических установках высокого давления.

Известен способ определения растворенного в воде кислорода по тушению им послесвечения индикатораадсорбата, погруженного в анализируемую воду. В качестве носителясорбента используют. силикагель, а в качестве индикатора - краситель фосфин R. Нижний предел определения кислорода составляет 0,03 мкг/л tlat.

Способ недостаточно избирателен.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ определения растворенного в воде кислорода по тушению им долгоживущей люминесценции (по сл ес веч ения ) индикатора-адс орб ата красит еля акрифлавина (АКР) на носителе-сорбенте, в качестве которого используют гидрофильные силика-. гели со средним радиусом пор I 6 5,2 нм. Времена жизни послесвечения, равные приблизительно 0,1 с, много больше времен жизни флуоресценции.

Это обуславливает высокую вероятность тушения, и соответственно, много большую, чем при тушении флуоресценции, чувствительность определения (0,3 мкг/л) Г2) .

Однако, вследствие особенностей механизма послесвечения молекул АКР н пограничном слое адсорбат — вода, воэможности метода по чувствительности реализуются не полностью: чувствительность оказалась более чем на порядок ниже по сравнению с чув-. ствительностью аналогичного способа определения кислорода в гаэах (0,01 мкг/л) . Кроме того, указанный способ является недостаточно иэ922063 3 бирательным: послесвечение гидро- . фильных адсорбатов может быть чувствительно к ионам тяжелых металлов, анионам иода и к некоторым органическим соединениям, поэтому применение его ограничено анализом обессоленной воды, свободной от органических примесей.

Цель изобретения — повышение чувствительности и избирательности оп- 1о ,ределения.

Поставленная цель достигается тем, Г что в способе количественного определения растворенного в воде кислорода по тушению им послесвечения погружен- 15 .ного в поток анализируемой воды адсорбата-красителя на носителе-сорбенте в качестве носителя-сорбента

) . используют гидрофобные сорбенты со аредним радиусом пор 0,2-200 нм. в

В качестве носителя-сорбента для индикатора-адсорбата используют гидрофобные макропористые силохромы со средним радиусом пор 20-30 и 4025

60 нм.

Газовая оболочка гранул гидрофобного сорбента изолирует молекулы лкиинесцирукцего активатора (красителя) от различных примесей в воде, 30 которые могли бы вызывать тушащий эффект, повышая тем самым избирательность определения. Кроме того, вследствие гидрофобной природы индикатора, хотя он располагается непосредственно в потоке анализируемой воды, его чувствительность к кислороду будет определяться черезвычайно высокой чувствительностью послесвечения адсорбатов в газовой фазе, если только активатор распределен по поверхности ненабухакщего сорбента, и сорбент имеет средний радиус пор > 0,2 нм, так что не могут возникнуть диффузионные препятствия процессу тушения. Так как газовая оболочка гранул гидрофобного сорбента оказывается обогащенной кислородом по отношению к окружающей водной среде из-за большей растворимости кислорода в газе по сравнению с водой, то чувствительность послесвечения индикатора по отношению к растворенному в воде кислороду (относительная чувствительность) будет еще, по крайней мере,. в несколько раэ больше.

В таблице приведены сравнительные характеристики различных спосо4 бов определения растворенного в .воде кислорода.

Как видно из таблицы, в предлагаемом способе, который является более избирательным, чувствительность определения выше, чем в известном Щ способе в 25 раз,а в известном l2)в 250 раз. Положительный эффект достигается за счет принципиальной но визны предлагаемого способа, которую обуславливает новое качество сорбента-носителя — гидрофобность.

1, II р и м е р. В качестве носителейсорбентов для индикатора-адсорбента используют гидрофобизов анные диметилдихлорсиланом однородно макропористые силикагели-силохромы. с уделъной поверхностью 10Ц-120 м /r и 70-100 м /г и средним радиусом пор 20-30 нм и 40-60 нм, соответственно, фракция 0,16-0,25 мм. Гидрофобные сорбенты не смачиваются водой, но хорошо смачиваются спиртом, четыреххлористым углеродом и т.д.

Поэтому для введения гидрофильного по природе активатора, например красителя акрифлавина 1,АКР), на поверхность этих сорбентов их пропитывают спиртовым раствором красителя.

Еавеску 0,5-1 r обрабатывают 2,5 мл

2 1О "М спиртового раствора. Спирт испаряют при комнатной температуре.

Чтобы внедрившиеся в .поры сорбента молекулы активатора равномерно распределились по поверхности, адсорбат вакуумируют 2 ч при температуре приблизительно 200 С. Полученный адсорбат, разбавив его индифферентным к свету балластом гидрофильной природы в объемном отношении при.близительно 1:1,5,-в сухом виде переносят в измерительную ячейку. Такой балласт должен был предотвратить в процессе испытаний образование больших газовых образований при контакте гранул гидрофобного индикатора-адсорбата, что могло приводить к увеличению времени установления равновесия между жидкой и газовой фазами и, следовательно, к увеличению инерционности при установлении показаний приборов, регистрирукщих люминесценцйю. Над смесью адсорбата с балластом засыпают слой чистого балласта высотой 1-1,5 см, который должен был в процессе испытаний препятствовать ясплыванию гидрофобных частиц. Далее ячейку заполняют водой

5 922063 6 и через шлиф соединяют с уСтановкой . входных сопротивлений электроннодля испытаний способом, который ис- го самописца ЭППВ-60. ключает образование, по крайней ме- На чертеже приведена калибровочре, больших воздушных пузырей в ячей- ная крИвая определения растворенноке и над фосфором, го в. воде кислорода, полученная из

Установка для испытаний модели- :опыта, в котором на возбуждении исрует установку для непрерывного опре- пользуют комбинацию фильтров СЗС7 деления кислорода в потоке воды. и НС9, и скорость потока воды равна

Основные узлы установки: большой ре- приблизительно 50 мл/мин.

> зервуар воды, колонка заполненная 1p . КалибРовочнаЯ кРиваЯ из-за некоэлектроноионообменником, для глубо- торого проявления эффектов фотопокого обескислороживания воды, элек- глощения, особенно в области малых трохиьический дозатор кислорода — концентраций, не строго соответству1платиновый электролизер и измери- ет линейной зависимости Штерна-Фольтельная ячейка. мера, I< fL-- {+Кщ. Со

Адсорбаты AKP на основе гицр <и .ж ;. ™нх сили ка гелей

Известный

Анионы иода, ионы тяжелых

0,3 металлов, некоторые органические соединения, растворимые в воде,. окись азота

Изв ес тный (3) 0,03

Предлагаемый

0,0012

Окис ь аз о та

Измерительная ячейка установки монтировалась в фосфороскопе. Послесвечение возбуждаат светом лампы накаливания, прошедшим светофильтр

СЗС7 (область пропускания 340-580 нм) и нейтральные светофильтры НС. Интенсивность возбуждающего света мак-. симально уменьшают, чтобы уменьшить возможные побочные действия света, щ и прежде всего, эффект фотопоглощения кислорода гидрофобным адсорбатом, который может искажать результаты. Кроме того, чтобы уменьшить проявление эффектов фотопоглощения, работают на максимально. возможных скоростях потока воды, равных приблизительно 50 мл/мин. Интенсивность послесвечения измеряют фотоумножителем ФЭУ-27 таким образом, что анод3$ ной нагрузкой ФЭУ служит одно из

Адсорбаты фосфина 41 на основе макропористых гидрофильных силикагелей

Адсорбаты AKP на основе гид- рофобных силикагелей (сорб ентов) где 1О и I — интенсивности послесвечения в обескислороженнои воде и при концентрации кислорода Сд, соота ветственно;

1 т — константа тушения, характеризукщая чувствительность определения.

Интерполяция экспериментальных данных законом Штерна-Фольмера с помощью метода наименьших квадратов дает некоторое условное значение константы тушения, Для этого значения

Кт приведена пунктирная кривая на чертеже. Погрешность определения К с надежностью 0,95 не превышает 5%.

Расхождение в результатах опытов незначительно: среднее значение К равно (57,1+4,4) мкг л.

922063

Формула изобретения

2.0 ц НВ.

0,05 0,02 003 0.00

ВНИИПИ Заказ 2488/30 Тираж 514 Подписное филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4

l. Способ определения растворенного в воде кислорода по тушению им послесвечения погруженного в анали- S зируемую воду индикатора-адсорбата на носителе-сорбенте, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повы" шения чувствительности и избирательности, в качестве носителя-сорбента используют гидрофобный сорбент со средним радиусом пор в области

0,2-200 нм.

2. Способ по п. 1 о т л и ч а— ю шийся тем, что в качестве гидроФобного сорбента используют гидроФобные макропористые силохромы со средним радиусом пор 20-30 и

40-.60 нм.

Источйики информации, принятые во .внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР по заявке В 2917913/23-26, кл. С 01 В 13/00, 30.04.80.

2. Журнал аналитической химии, 1980, 35, 481.