Способ содержания общего углерода в водных растворах

Сеюз Сеаатеиих Сецианистичесиих Реепубпик(22) Заявлено 13,11.79 (21) 2840254/23-25 с присоединением заявки Мо Ц 01 Н 31 осударствеиный комите СССР ио делам изобретений и открытий) Приорите публиковано 23,0881, Бюллетень ЙЯата опубликования описания 230881 3.544 88.8) 72) Аьтары мзобретени И,Кофанов, Т.Л.Врубель, С,В.Греч Институт коллоидной химии и химии в) Заявитель 54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ ОБЩЕГО УГЛЕР В ВОДНЫХ РАСТВОРАХИзобретение относится к аналитической химии и может быть использовано при гаэохроматографическом определении 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 диоксида с последующим определением и после осаждения гидроокисью 2.ко эти способ времени (1,5 дом драгоценныдля ХПК), не требуют больщи2 ч), связаныметаллов (солстаточно наолее близким к предлагаем я способ газохроматографи ределения общего углерода акций введение пробы воды нтый до температуры 750-8 атор. В качестве катализ пользуются окислы переход ов (хрома, меди, марганца омучес 2а углеродмутностбарияОдназатратс расхосеребрадежны,Наибявляетского опвключразогрекатализров исметалл др. ) В блоке окисления происходитиспарение пробы и конверсия органических соединений в диоксид углерода и воду, Окисленная проба потокоминертного газа (аргон или гелий)поступает в хроматографйческую колонку, содержащую пористый полимерПолисорби, с температурой 80 С.Затем разделенные вещества переносятгазом-носителем в тройник, где происходит смещение с равным объемомводорода. Газовая смесь поступает вреактор восстановления где на катализаторе (восстановленный никельна носителе) происходит восстановление диоксида углерода в метан, определение которого производят с помощьюдетектора по иониэации пламени (ДИП).Полученный на ДИП сигнал соответствует общему содержанию углерода в пробе, в которое входит как углерод органических соединений, так и углерод,находящийся в виде карбонатов и бикарбонатов, и в виде растворенногодиоксида углерода,Для определения содержания общего неорганического углерода производят дополнительный анализ. Пробу воды такого же объема вводят микрошприцом в разогретый до 150 оС реактор, 857858содержащий фосфорный ангидрид на носителе. В реакторе происходит испарение пробы и выделение диоксида углерода из раствора, из карбонатови бикарбонатов. Потоком газа-носителя пробу проносят через хроматографическую колонку с Полисорбомпри80 ф С. Затем пробу смешивают с водородом в тройнике и подают в реакторвосстановления. Определение метана производят с помощью ДИП,Расчет содержания общего органического углерода (ООУ) производятвычитанием сигнала, соответствукщегообщему неорганическому углероду. (ОНУ)из содержания общего углерода (ОУ) ГЗЪОднако при определении общего органического углерода в сточных водах известным способом было установлено, что сигнал при анализе однойи той же пробы сточной воды уменьшается со временем. Закономерностьуменьшения сигнала подтверцили иопыты с модельными растворами сахарозы и изопропилового спирта, Так,анализ раствора изопропиловогоспирта с концентрацией 260 мг/л далследующие результаты: через 30 идентичных опытов значение определяемойвеличины уменьшилось на 22, на60 опыте было получено 50-ное уменьшение. Причина постепенного уменьшения результатов анализа заключается в том, что конверсия органических соединений до углекислого газаи воды происходит за счет кислорода, входящего в состав окиси меди.По мере работы такого анализаторапроисходит постепенное восстановление окиси в закись, а затем ив чистый металл. Это явление приводит к потере эффективности работыреактора окисления вследствиеснижения конверсии превращения .органических соединений в диоксидуглерода и воду. Этот недостатокобуславливает необходимость периодической регенерации катализатора,которую осуществляют продуваниемчерез него чистого кислорода. Крометого, через каждые 10-15 анализовпроизводят ввод пробы стандартногораствора и определяют поправочныйкоэффициент.Цель изобретения - повышение стабильности определения содержанияобщего углерода в водных растворах.Поставленная цель достигается тем,что согласно способу процесс конверсии органических компонентов сточныхвод в диоксид углерода осуществляютв присутствии кислорода в количестве 3-8 от объема газа-носителя.П р и м е р 1. В реактор каталитичвской конверсии органических компонентов сточных: вод до диоксидауглерода одновременно с пробой сточной воды подают кислород с объемнойскоростью 1 мл/минПродукты конверсии выносят из зоны реакции инертным газом, например аргоном, с .объемной скоростью 30 мл/мин. Катализаторпредставляет собой макропористый силигатель с размером частиц 0,1-0,2 мм,содержащий 10 оксида металла переменной валентности, например оксидымеди, хрома, ванадия, железа или кобальта. Из реактора, в котором находится 8 г катализатора, смесь конвертированных продуктов подают в ф хроматографическую тефлоновую колонку (длиной 200 х 3 мм), содержащую12 г пористого полимера Полисорб(Фоакдия 0,1-0,3 мм) при температура 80 оС. Разделенные вещества сме шивают с равным объемом водорода иподают в реактор восстановленияс 10 г катализатора макропористогосиликагеля (фракция 0,1-0,2 мм) с 20восстановленного никеля, Восстановлен 2 О ные продукты поступают в хроматограФическую колонку с Полисорбом, аналогичную описанной, а затем в детектор по ионизации пламени.В реактор конверсии вводят 10 мклсвежеприготовленного водного растворасахарозы с концентрацией 200 мг/ли получают отсчет на интеграторе,равный 28,5 мвс, что соответствует85 мг С/л или 196 мг сахарозы/л, Время определения составляет 10 мин. ЗО С целью проверки влияния количества анализов на стабильность содержания общего углерода в водных растворах в условиях примера 1 проводят200 идентичных непрерывных измере ний содержания сахароэы. Во всех пробах содержание последней составляет20 мг/мл.Для выявления граничных значенийколичества вводимого кислорода в ре 4 р актор каталитической конверсии в условиях примера 1, подают аргон, содержащий различное количество кислоРода (1-8 об,).Для каждой газовойсмеси производят по 50 анализов стандартного водного раствора сахарозыс концентрацией 20 мг/мл.Анализ полученных результатов позволяет заключить, что при введениикислорода в количестве, превышающем 1,9 об, не происходит уменьше О ния стабильности работы блока окисления. Добавка 0,9 об, кислородак аргону недостаточна для конверсииорганических компонентов сточных воддо диоксида углерода, В присутствии55 такой смеси в реакцию окисления вступает кислород катализатора, что приводит к постепенному уменьшению получаемого результата. При введениибольших (8 об,)количеств кислородапроисходит резкое уменьшение чувствительности определения.Стабильность показаний при проведении двухсот анализов в идентичных условиях составляет 98,5-2, что интенсифицирует процесс, так как отцада857858 Формула изобретения Составитель А.БочковТехредС. Мигунова Корректор Н.Швыдкая Редактор О.Малец Закаэ 7233/73 Тираж 907 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5 Филиал ППП "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 через10-15 измерений и вносить поправкина изменение во времени полноты окисления органических компонентовсточных вод до диоксида углерода.Это значительно сокращает процессанализа сточной воды,позволяет оперативно регулировать работу очистныхсооружений, например, прн адсорбцнонной очистке сточных вод предприятийхимической промьзаленности. Способ определения содержания общего углерода в водных растворах, включающий конверсию пробы раство р .ра на нагретом катализаторе, например, оксиле металла переменной валентности, разделение продуктов конверСиина хроматографической колонке, добавление водорода, восстановление диоксида углерода до метана на катализаторе, разделение продуктов восстановления на хроматографической колонкеи определение метана детектором поионизации пламени,о т л и ч а ю щ и йс я тем что, с целью повиаениястабильности определения, процесскаталитической конверсии проводятв присутствии кислорода в количестве 3-8 от объема газа-носителя.Источники информациипринятые во внимание при экспертизе1. Унифицированные методы анализа воды. Под ред. Ю.Ю. Лурье. М.,"Химия", 1973, 74-77.23 Юоазег АЬи-аезегапа 1 уэе КооъгоМеВейегип ЭеИа есепМг 1 с, эгпЬо.МоаеИ815 5, Гос - Авобуьаог. 1 юЬ,3. Патент ВЕликобританииР 1174261, кл. Е 01 И 31/08,17.12.69 (прототип).