Способ определения кислорода в газах

(71) Киевский государственный унивтет им, Т,Г, Шевченко и Чирчикскоено-конструкторское баро автомНаучно-производственного обьеди(56) Авторское свидетельство СССРМ 1363033, кл, 6 01 И 21/64, 1988,Авторское свидетельство СССРМ 1242506, кл. С 09 К 11/00, 1987.Ф тения заключается в увствительного к я используют 2-ами ).пирроло (2. 3-Ь)-хи ерси- опыт- атики М. Гу- вская Изобретение относится к аналитической химии, а именно к люминесцентному анализу неорганических веществ и.может быть использовано для определения кислорода в газах в диапазоне от 0 до 100 обьемных процентов при различной влажности и в присутствии паров органических веществ,Цель изобретения - расширение диапазона рабочих температур измерения содержания кислорода в водно-кислородных и органокислородных воздушных смесях в интервале 0-100 С обьемных процентов кислорода.Поставленная цель достигается модифицированием кремнезема или пористого стекла молекулами 2-амино-(бензтиазол-ил)-пирроло (2, 3-Ь) хиноксалина, ковалентное связывание которого с поверхностью осуществляется взаимодействием аминированного кремнезема с 2-(бензтиазол.2-ил) ацетонитрилам.Отличительным признаком изобретения является использование для люминесцентного определения кислорода ГОСУДАРСТВЕННЪЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(57) Сущность изобретом, что в качестве чкислороду соединенино-(3-бензтиазол-илноксалин. 1 ил,. 3 таб,. У) кремнезема или стекла с привитыми к поверхности молекулами 2-амино-(бензтиазол-ил)-пирроло (2, 3-Ь) хиноксалина, чтоЯ обеспечивает его постоянный состав и возможность работы в.различных средах, обеспечивает чувствительйость к кислороду привитого люминесцентного соединения при повышенных температурах (вплоть до4 100 С), что позволяет количественно опре-Фь делить кислород в присутствии паров водыО или органических соединений вследствие сс их испарения при повышенной температу ре, Кроме того. привитое органическое сое- С) динение сохраняет свои физико-химические свойства и чувствительность к кислороду на протяжении длительного времени(не менее Ф года).П р и м е р 1. Получение силикагеля с химически закрепленным на нем 2-амино-(бензтиазол-ил)-пирроло (2, 3-Ь) хиноксалином, 8 смеси, содержащей 100 мл диметилформамида и 5 мл триэтиламина, растворяют 2,14 г (6,4 10 моль) а-(бензтиазол-ил)- а -(2-хлорхиноксалин-ил) ацетанитрила. К полученному раствору прибавляют 10 г у-аминопропилсилохрома (исходный ( илохром С, удельная поверхность 80 м /г), Суспензию перемешивают при 120 С втечение 16 ч. Отфильтрованный сорбент промывают в эксикаторе Сокслета диоксаном и сушат в вакууме. Количество 2-амино-(бензтиазол-ил) пирроло (2, 3-Ь) хиноксалина, химически закрепленного на кремнеземе определяют спектроскопически в глицерине. Полученный силикагель содержит 1,1610 моль/м закрепленных груйп,что отвечает его максимально возможной концентрации.Й р и м е р 2. Получение пористого стекла с химически закрепленным на нем 2-амино-(бензтиазол-ил)-пирроло (2, 3- Ь) хиноксалийом.Пластинку из пористого стекла размерамиЯОх 20 мм и со средним диаметром пор 400 А кийятили в течение шести часов в 5-Мом растворе у-аминопропилтриэтоксисилана для аминированияповерхности стекла по реакции4г - Он+(СНБО)з(Сй 2)йН ф1-ф Ь - О - 1-(СН 2)ЗМ Н 2+ С 2 Н 5 ОН Затемпластинку перемещали в аппарат Сокслета, промывали в течение 8 ч толуолом. После этого пластинку помещали в 50 мл 6,4 10 з малярного раствора а-(бензтиазол-ил)- а -(2-хлорхиноксалин-ил) ацетонитрила в диметилформамиде и далее модифицировали и промывали аналогично примеру 1. Электронный спектр пропускания полученного образца, снятый на спект-. рофотометре М, характеризуется максимумами поглощения при 24200 см, 28320 см ,29280 см 1,32640 см 1 и 38000 см; характерными для 2-амийо-(3-бензтйазол- ил)-пирроло (2, 3-Ь) хйноксалийа,П р и м е р 3; Измерения люминесценции проводили с помощью установки, схема которой изображена на чертеже, состоящей из источника 1 излучения ИСК, светофильтра 2 возбуждающего излучения (450 нм), световодов 3, .измерительного чувствительного элемента 4, опорного чувствительного элемента 5, устройства 6 термостабилизации, измерительной камеры 7, фильтров 8 люминесценции (600 нм), фотоприемного устройства 9, микро-ЗВМ 10 ",Искра",Измерительный чувствительный элемент в виде спрессованной под"давлением 10 т(см таблетки из сорбента, полученного йо примеру 1 дисперсностью 100 мкм, приклеен к поверхности теплопроводящей подложки устройства термостабилизации, обеспечивающего прогрев чувствительного элемента до 100 + 1 ОС, Для отстройки от 5 нестабильности температуры и интенсивности излучения применен опорный чувствительный элемент, отличающийся от измерительного герметизацией от доступа кислорода.10 Измерительной величиной являетсяотношение интенсивной люминесценции измерительного (Ц и опорного (1 о) чувствительных элементов, определяемое микро- ЭВМ, пропорционально порционному 15 давлению кислорода (р 02) в измерительнойкамере- =1+ К р 02,о1 и20Зависимость 1 О и 1 и от обьемной концентрации кислорода в кислородоазотосодержащей газовой смеси при 26 С приведена в табл. 1,25 П р и м е р 4. Иллюстрирует чувствительность сенсора к кислороду в зависимости от содержания насыщенных паров воды и керосина в кислородоазотосодержащей смеси, В качестве сенсора служила таблетка 30 модифицированного силикагеля, используемая в примере 3.Характеристика влияния чувствительности сенсора к кислороду в зависимости от содержания насыщенных порав воды и ке росина при 26 и 100 С в кислородо-азотосодержащей смеси приведена в табл, 2.Как видно из табл. 2, достоверные значения 1 о/1 и и, следовательно, процентный обьем кислорода можно определить с ис пользованием предлагаемого элемента наоснове силикагеля при 100 С.П р и м е р 5. В качестве чувствительногоэлемента песчинка из модифицированного пористого стекла, полученная по примеру 2.45Определение эксплуатационных возможностей сенсора проводили при 26, 60,80 и 100 С с использованием сухих азотокислородных смесей и азотокислородных50 смесей, насыщенных парами воды и керосина,Экспериментальные данные обобщеныв табл. 3,55 Как видно изтабл,3, работа сенсора при80 С обеспечивает определение объемного процентйого содержания кислорода с относительной погрешностью. не превышающей +10%,100 ОД насыщенных паов ке осинаонцентраЦив 02,об, % е е Измерение концентраии 02. о/1 и Измерени концентр ии 02,пе а а 26 С- 1,621,614,59 0,82 1,18 1,50 12,093,27 1020,7 е ат аб Те,42 ,88 Формула изобретенияСпособ определения кислорода в газах, включающий нанесение на поверхность, сорбента ковалентно связанного с кремнеземом органического соединения, регист рацию тушения люминесценции сорбента при пропускании над ним анализируемого газа и определение кислорода по величине тушения, о т л и ч а ю щ и й с я тем. что, с целью расширения диапазона определяе мых содержаний кислорода до интервала (0-100) об.и повышения точности анализа в присутствии паров воды и органических растворителей, в качестве ковалентно-связанного соединения используют 2-аминобензоилил-пирроло-(2, 3-Ь)-хиноксалин, привитый к сорбенту в количестве 6 10 - 1,4 10 моль/г сорбентэ, а при регистрации люминесценции сорбент нагревают до 80-100 С.1 И 9790 В.Дан к Редак но звод аказ 2 ВНИСоставитель А,ТрофимчукТехред М.Моргентал Корректор О.Крав Тираж ПодписноеИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 тельский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 10