Способ количественного определения гуминовых веществ в воде

(19 21/59 4 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТЙПРИ ГКНТ СССР БРЕТЕНИЯ и ОПИСАНИЕ К АВТОРСКОМУ СВ(54) СПОСОБ КОЛИЧЕСТВЕННОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГУИИНОВББ ВЕЩЕСТВ В ВОДЕ(57) Изобретение относится к областаналитической химии, в частности копределению содержания органическихвеществ. Целью изобретения являетсяповышение точности и чувствительносопределения, Поглощение излучения оганическими веществами исследуют ввиде ультразвуковых колебаний, которые регистрируют с помощью измерительной системы, состоящей из задающего и приемного полуэлементов, Полэлементы включают в себя одинаковые пьезопластины и соединенные с ними электроды, При эксплуатации на электроды задающего полуэлемента подают знакопеременное напряжение с частотой 2 - 8 МГц и амплитудой 50 - 400 мВ. Регистрируют частоту колебаний элект.родов приемного полуэлемента до и после облучения ультрафиолетовым светом и определяют концентрацию гуминовых веществ по максимуму разности частот по калибровочной зависимости. Если в системе, не облучаемой ультрафиолетовым светом, частота индуцированных колебаний на электродах приемного и задающего полуэлементов совпадает, то при облучении ультрафи- с ,олетовым светом частота приемного полузлемеита изменяется и фуикциоиалз- Я ной зависимости от содержания в растворе гуминовых веществ, причем зави- С симость содержит максимум, по которому оценивают концентрацию гуминовых веществ в воде, 2 ил,МввИзобретение относится к аналитической химии, в частности к определению содержания органических веществв воде. 5Целью изобретения является повышение точности и чувствительности определения органических веществ гуму-.сового происхождения,На фиг. 1 представлена блок-схема 10устройства, реализующая способ; нафиг. 2 - зависимость изменения частоты колебаний от концентрации гуминовых,веществ.Устройство содержит блок 1 измерения частоты заполнения, генератор 2,работающий в импульсном режиме, усилитель У, блок 4 задержки при работев импульсном режиме, генератор 5звуковой частоты, ячейку 6 с пьезокерамическими пластинами для исследуемого раствора, приемник 7 сигна"лов, усилитель 8; электронный аналоговый частотомер 9, осциллограф 10,ультрафиолетовую лампу 11, источник12 питания ультрафиолетовой лампы,времяамплитудный преобразователь 13линзы 14, монохроматор 15,Способ количественного определеия гуминовых веществ в воде реализуется следующим образом.Генератор 5 звуковой частоты работает в одном из двух режимов - непрерывном или импульсном,В первом случае генерируемые коле У 5бания подаются на усилитель У, а затем на электроды задающего полуэлемента ячейки 6. С электродов приемного полуэлемента ячейки 6 сигнал поступает в приемник 7 сигналов, после 40чего анализируется электронным аналоговым частотомером 9, Облучениераствора, находящегося в ячейке 6,проводится с помощью оптической системы, включающей источник 12 питания, времяамплитудный преобразователь 1 У, ультрафиолетовую лампу 11,линзы 14 и монохроматор 15,При работе в импульсном режимегенератор 5 звуковой частоты выдаетдва импульса: остроконечный для запуска развертки осциллографа 10 ипрямоугольный для формирования импульса генератором 2, частота заполнения при этом измеряется блоком1. Задержка импульса при работе втаком режиме может осуществляться спомощью блока 4, Принятый и усиленный сигнал после прохождения анализи. руемой системы исследуется с помощьюосциллографа 10. Концентрацию .гуминовых веществ определяют по максимумуразности частот по калибровочнойзависимости.Задающий и приемный полуэлементысодержат одинаковые пьезопластиныи соединенные с ними электроды. Приэксплуатации на электроды задающегополуэлемента подают знакопеременноенапряжение с частотой в диапазоне2 - 8 МГц и амплитудой 50 - 400 мВ,в результате чего в исследуемой среде образуются ультразвуковые колебания с мощностью в диапазоне от610 до 5 10 Вт/смВ системе, не облучаемой ультрафиолетовым светом, частота индуцированных колебаний на электродахприемного полуэлемента совпадает счастотой колебаний задающего полуэлемента. При облучении системы уль.трафиолетовым светом в присутствииорганических веществ гумусового происхождения частота колебаний, возбуждаемых в приемном полуэлементе,изменяется по сравнению с частотойколебаний до облучения. В период облучения исследуемой жидкости ультрафиолетовым светом разность частот неостается постоянной, а имеет четковыраженный максимум, который функционально зависит от ссдержания в раст.воре гуминовых веществ. Подобный эффект вызван резонансным поглощениемсалициловых и феноловых групп, имеющихся в гуминовых веществах, светаультрафиолетовой области. Образующийся в результате такого резонансного поглощения избыток энергии накладывается на колебания ультразвуковой частоты и приводит к смещениюисходной частоты,Параметры осуществления способавыбраны в оптимальных пределах. Причастоте менее 2 МГц абсолютная величина максимума разности частот приемного полуэлемента снижается, чтонепосредственно сказывается на чувствительности (" крутизне" ) количественного определения гуминовых веществ. При частоте более 8 МГц отмечается снижение точности за счет дополнительного локального разогреваисследуемой жидкости и возникновения конвективных пульсаций. При амплитуде напряжения менее 50 мВ и соответственно мощности ультразвуко-,14498 вых колебаний менее 6 10 Вт/см передаваемого усилия и мощности излучения оказывается недостаточно для возбуждения в приемном полуэлементе5 колебаний с амплитудой заданного уровня. В случае амплитуды напряжения на задающем полуэлементе более 400 мВ и соответственно мощности ультразвуковых колебаний более 5 " 10й10 Вт/см наибольший вклад в колебания приемного полуэлемента вносит интенсивность ультразвуковых волн, что сразу отражается на чувствительности способа. 15П р и м е р, Кварцевую кювету объемом 50 мл, оборудованную измерительной системой из задающего и приемного полуэлементов, каждый из которых состоит из двух палладиевых 20 электродов, соединенных с пьезокерамической пластиной из цирконата-титаната бария, заполняют раствором, содержащим 8,0 мг/л гуминовой кислоты. Гуминовая кислота имеет сте пень полимеризации 103 и среднюю мо"ф лекулярную массу (определенную методом светорассеяния) 271+1 тыс.у.е. Подают на электроды задающего полу- элемента от генератора звуковой частоты знакопеременное напряжение с амплитуДой 200 мВ и частотой 3 МГц. Измеряют частоту електрических колебаний на электродах приемного полу- элемента с помощью электронного ана 35 логового цифрового частотомера. Облучают раствор монохроматическим ультрафиолетовым светом с длиной волны 260 нм с помощью ультрафиолетовой лампы и монохроматора. Измеряют частоту электрических колебаний на электродах приемного полуэлемента в период облучения и устанавливают изменение частоты по сравнению с частотой до облучения. Разность частот составляет 0,82 МГц.Разбавляют исходный раствор дистиллированной водой до концентрации гуминовой кислоты 6,0 мг/л, Повторяют процедуру с указанным раствором аналогично предыдущей, сохраняя ту же частоту и амплитуду напряжения. В этом случае разность частот составляет 0,63 МГц. В такой же последовательности определяют разность частот до и после облучения ультрафиолетовым светом растворов, содержащих 4,0; 2,0; 1,0; 0,5; 0,25 мл/л гуминовой кислоты, при этом разность частот составляет соответственно 0,407; 0,22; 0,095; 0,061; 0,052 МГц. Точность (относительная ошибка определения) составляет 1,77, чувствительность ("крутизна") 7,8.Формула изобретенияСпособ количественного определения гуминовых веществ в воде, включающий облучение исследуемого раствора ультрафиолетовым светом, о т - л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности и чувствительности способа, одновременно с облучением раствора его зондируют ультразвуковыми колебаниями с частотой в диапазоне от 2 МГц до 8 МГц и мощностью колебаний в диапазоне от 6,0 10 Вт/см до 5,0 10 Вт/см регистрируют изменение частоты ультразвуковых колебаний и по максимальному изменению частоты ультразвуковых колебаний судят о количестве гуминовых веществ в воде.. Фав 1 0 С ю"/гг ева н,тор Л. Патаи К еда Заказ 6960/43 Тирах 847 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д . 4/5 город, ул. Проектная, 4 Производственно-полиграфическое предприятие,оставиехред ль Ю. Гр Олийнык