Способ определения окиси углерода

Союз СоветснииСоциапистичесиииРеспублик ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 893864во делам изабретеииЯ и отиоытиЯ(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОКИСИ УГЛЕРОДА Изобретение относится к аналитической химии, а именно к инструментальным методам контроля загрязнения окружающей среды.Окись углерода принадлежит к числу наиболее токсичных и наиболее распространенных загрязнений атмосферы, задача контроля ее содержания в воздухе на уровне предельно допустимых концентраций и ниже имеет большое значение для санитарной химии.Известны способы определения окиси углерода, основанные на окислении окиси углерода до двуокиси и поглощении образовавшейся двуокиси углерода щелочными поглотителями, с гравиметри 1 б цеским или титриметрическим оконцаиием 1.Указанные способы имеют следующие недостатки, не позволяющие использо 20 вать их для анализа проб воздуха с малым содержанием окиси углерода, необходимость тщательной очистки образца анализируемого воздуха от всех сопутствующих примесей: окислов серы, окислов азота, двуокиси углерода, которйе взаимодействуют со щелочным поглотителем и мешают определению, малая чувствительность определения, не позволяющая проводить реальные анализы на уровне предельно допустимой концентрации: ПДК окиси углерода в воздухе жилых поселений составляет 1,0 мг/м малая точность определения - практически на уровне предельно допустимых концентраций анализ неосуществим, большая длительность определения, сложность автоматизации определенияИзвестны способы спектрального определения окиси углерода, основанные на измерении величины светопоглощения соответствующего излучения анализируемым газом. Эти способы выгодно отличаются от химических высокой скоростью определения, возможностью непрерывного контроля и его автоматизации, возможностью дистанционного контроляГР).Однако ряд существенных недостатков резко ограничивает применимостьэтих способов, а именно: необходимость предварительной очистки анализируемого газа от примесей, поглощающий свет в той же области спектра,что и окись углерода, в первую очередь от двуокиси углерода и от паровводы, малая точность определения, малая чу вст ви тел ьност ь, не поз воля ющаяпроводить определение осиси углеродапри содержаниях на уровне предельнодопустимых концентраций, невозможность определения окиси углерода в гагазах, содержащих аэрозоли (пыль, дым, туман).Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ косвенного определения окиси углерода, основанный на восстанавливающем действии окиси углерода на соединения ле гко восстанавливающихся до свободного состояния металлов, в первую очередь палладия. В результате реакции между окисью углерода и сое. динением палладия, нанесенным на подложку-носитель (активная целлюлоза, силикагель, фильтровальная бумага и т.п.), носитель окрашивается под действием выделяющегося в металлическом состоянии палладия, и количество содержащейся в анализируемой пробе окиси углерода оценивают по интенсивности этой окраски. Способ дает возможность определения окиси углерода в газах, содержащих аэрозоли, и обладает высокой скоростью определения Г 31Однако область применения указанного способа резко ограничивает крайне низкая точность определения, вследствие чего невозможно проводить количественные измерения, способ позволяет делать только приближенную оценку уровня загрязнения газа окисью углерода, Пропитанный реактивом носитель можно использовать только один раз, непрерывный, тем более автоматический контроль содержания окиси углерода таким способом неосуществим. При этом применение в составе реагента соединений благородных металлов (палладия) создает препятствия использованию способа в массовом контроле, замена соединений палладия на другие соединения, изменяющие окраску под действием окиси углерода, например на гемоглобин, дигистидин кобальта, геморитин, эритрокруорин,о 15 2 О 25 5 О 35 о 45 50 55 хлоркруорин, гемоцианин, миоглобин,не решает вопроса, так как указанныесоединения более дефицитны и дороги,чем соединения палладия. Кроме того,газообразные соединения, обладающиевосстанавливающим действием, например сероводород, мешают определению и должны быть предварительно удалены из анализируемого газа.Цель изобретения - повышение точности, селективности и чувствительности определения, а также упрощениеанализа,Указанная цель достигается тем,что анализируемый газ пропускают через колонку с активной массой на основе окиси ртути, где происходит реакция между окисью углерода и окисьртути с выделением элементарной ртути в виде пара, далее газ вместес парами ртути подают в атомно-флуоресцентный спектрометр и определяютсодержание ртути в газе, которое эквивалентно содержанию окиси углеродав исходном анализируемом газе,В качестве активатора окиси ртутиприменяют окись кобальта,Реакция СО+НоО-СО+Но протекаетколичественно. Однако с чистой окисьюртути реакция идет слишком медленно.Для того, чтобы реакция протекала завремя прохождения газа через колонкус окисью ртути, необходимо окись ртути активировать.Активную окись ртути получают следующим образом. К 1 л 20-ного водного раствора нитрата ртути приливают10 мл 5 Ф"ного водного раствора нитрата кобальта. Раствор нагревают докипения, в кипящий раствор вливают500 мл 30-ного водного раствора гидрата окиси калия, кипятят смесь в те-,чение 2-3 мин и фильтруют горячей наворонке Бюхнера. Промывают осадокводой до нейтральной реакции промывных вод, сушат в сушильном шкафу прио110 С, измельчают и просеивают. Дпязаполнения колонки берут гранулы размером 0,5-1 мм, более мелкие частицыразмачивают водой, вновь сушат, измельчают и просеивают.Выбранный метод атомно-флуоресцентного окончания определения выгодно отличается от других методов определения микроколичеств ртути тем,что этим методом определяется толькоатомарная ртуть. Летучие соединения ртути, могущие образоваться впроцессе анализа, определению не ме5 89шают. Помехи от других летучих соединений начинают сказываться только тог"да, когда их содержание в выходящем,иэ реакционной трубки газе становится настолько большим, цто они начинают тушить атомную флоуресценциюртути, т.е. когда их содержание в газе будет в 10000 раз превышать предельно допустимые концентрации.Селективность способа определяют,проводя анализ проб воздуха с известным содержанием окиси углерода, вводя100-кратные по отношению к предельнодопустимым концентрациям количестваокислов азота, окислов серы, сероводорода, углеводородов, паров аммиака и серной, соляной и азотной кислот. Опыт показывает, цто все этиобычно встречающиеся в воздухе загрязнения не влияют на результат определения окиси углерода.Чувствительность определения находят, проводя определение окиси углерода в пробе воздуха с известнымсодержанием окиси углерода, последовательно разбавляя пробу чистым азотом. Нижний предел содержания окисиуглерода в воздухе, надежно определяемый предлагаемым способом, составляет 0,5 игам З (длл известного способанижний предел надежно определяемыхконцентраций составляет 5 мг/мэ),т.е.предлагаемый способ в 10000 раэ чувствительнее известного.Точность определения окиси углерода предлагаемым способом находят,сравнивая результаты анализа пробвоздуха, полученные предлагаемымспособом, с результатами анализа техже проб, полученными с помощью хромато-масс-спектрометрической установ.ки формы КВ (Швеция), модель 2091.По точности результатов предлагае"мый способ не уступает хромато-массспектрометрическому, существенно превосходя его в скорости определенияпо предлагаемому способу на один анализ требуется 3 мин, по хромато-массспектрометрицескому - 2 ч,Образцы воздуха отбирают путемаспирации в стеклянные баллоны.Анализ проб воздуха на содержание окиси углерода предлагаемымспособом проводят, пропуская анализируемый воздух через реакционнуютрубку с активированной окисью ртути. Скорость пропускания воздуха100 мл/мин, температура реакционнойтрубки 90 С, Затем прошедший через3864 ео 15 20 25 30 35 40 45 50 55 6реакционную трубку воздух подают в атомизатор установки для атомно-флуоресцентных измерений, определяют содержание ртути и по стехиометрическому уравнению реакции рассчитывают содержание окиси углерода в анализируемом воздухе.Параллельно те же образцы воздуха анализируют на содержание окиси углерода известным способом с применением индикаторного реактива, содержащего сульфат палладия и молибдат аммония, а также с помощью хроматомасс-спектрометрической установки фирмы КВ (Швеция), модель 2091. Результаты определения окиси углерода в воздухе представлены в таблице.Как видно из приведенных в таблицеданных, предлагаемый способ по чувствительности превосходит и прототип, и хромато-масс-спектрический метод анализа, точность предлагаемогоспособа эквивалентна точности хромато-масс-спектрометрицеского метода.При анализе по способу-прототипу содержаний окиси углерода в воздухеменьшемг/м (что в пять раз большепредельно допустимого содержания ввоздухе жилых поселков) определение невозможно.Содержания окиси углерода в воздухе, превышающие 10 мг/мз, по способу-прототипу определяются с ошибкой более 504 (относительное стандартное отклонение не ниже 0,30).Предлагаемым способом содержанияокиси углерода в воздухе порядка0,05 мг/мз (в 20 раэ меньше предельно допустимого) определяются с относительным стандартным отклонением,не превышающим 0,05.Затраты времени на проведение анализа по предлагаемому способу и поспособу-прототипу одинаковы и составляют 3 мин,Предлагаемый способ обладает следующими технико-экономическими преимуществами: чувствительность определения превосходит чувствительность определения способом-прототипом в 10000 раэ, высокая селективностьопределения - определению окиси углерода предлагаемым способом не мешают все обычно встречающиеся в воздухе, дымовых и выхлопных газах примеси, вне зависимости от их химическойприроды, высокая точность определе89 3864 Способ Проба воздухаЕИзвестный 2 Известный 1 31 Предлагаемый Относи- тельное Относи- тельное Содержание СО,г/Э Содержание СО,мг/м Содержание СО,кг/м З Относительное стандастандартноеотклостандартноеот кло ртноеот клонение нение нение м Городская автомагистрал ь 51 0,03 16 0,05 0,85 0,04 3, 15 0,03 0,04 0,40 0,04 16 Городская улица 0,04 0,86 Не обнаружена Дачный поселок 0,05 То же Ткацкий цех Сушильное отделениекирпичного завода 0,04 104 0,05 0,40 105 120 Курительная комната 0,03 0,05 146 148 0,30 170 Овощесушильныйцех 30 Очищенный от СО пропусканием через гопкалитовый фильтр Не обнару- жена 0,03 0,04 12 0,40 0,047 0,05 Не обнару- жена Формула изобретения 3. Способпоп. 1, отли чаю щ и й с я тем, что, выделяющиесяпары ртути регистрируют атомно-флуоресцентным методом.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Перегуд Е.А Гернет Е.В. Химический анализ воздуха промышленныхпредприятий, Л., "Химия, 1973,с, 3672. Назаров И.М. Дистанционные иэкспрессные методы определения загрязнения окружающей среды, М., Гидрометеоиздат, 1977, с. 28-141.3. Заявка Японии М 49-27477,кл. 113 А 1, 1974 (прототип),ВНИИПИ Заказ 11380/36 (иран 508 ПодписноеФилиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ния, эквивалентная точности хроматомасс-спектрометрического метода, исключение предварительной химической очистки анализируемого воздуха (газа устранение использования в качестве реагента дефицитного и дорогостояще 1. Способ определения окиси углерода с использованием неорганического реагента и с последующей регистрацией продуктов реакции, выделившихся в виде металла, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения чувствительности и селективности, а также упрощения анализа, в качестве реагента используют активированную окись ртути.2. Способ по и, 1, о т л и ч аю щ и й с я тем что в качестве активатора окиси ртути применяют окись кобальта. го благородного металла (палладия) изамена его дешевым и недефицитнымэлементом - ртутью, возможность непрерывного контроля содержания окиси углерода в воздухе и его автоматизации,