Способ определения растворенного в воде кислорода

.И.Короленк 71) Заявител охимическии Бй) СПОСОБ способам ко- кислороспользовано состояния рого ием всть2 1Изобретение относится к аналити ческой химии, а именно кличественного определенияда в воде, и может быть ипри контроле химическогоповерхностных вод,Известны объемные методы опреде ния кислорода в воде, основанные н эквивалентном окислении органическ или неорганических реагентов кисло дом, растворенным в воде, с послед щим титрованием, Из этих методов большое распространение получила р акция окисления солей двухвалентно марганца в щелочной среде в присут ствиисолей с последующим титрован выделившегося йода тиосульфатом на Рил 1;1,Недостатками объемных методов я ляются значительная продолжительно и сложность определения; необходимость использования больших объема проб и реактивов; сложность примен ния в полевых условиях,Г. С,Котляревскаяф,:.;-.,;,.,1 1. фр. д.цно-исследоватльсенстж 9 Д." Ж( РЕДЕЛЕНИЯ РАСТВОРЕННОГО В 8ИСЛОРОДА 2Известны колориметрические способы определения кислорода в воде, основанные на реакциях окисления как неорганических, так и органических реа" гентов, таких как индигокармин, метиленовый голубой 2, 33-диметилнаЮтидин, с последующим колориметрированием окрашенной формв.Недостатками этих методов являются сложность определения, вызванная необходимостью применения большого чис" ла реактивов и операций; большая про- должительность эксперимента; ограниченная область применения вследствие нестойкости окисленной аналитичес" кой формы органического реагента.Известны люминесцентные методв определения кислорода в воде.Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемо" му результату являетсл способ опреде" ления концентрации растворенного кислорода с сафранином Т, который основан на окислении бесцветного ра 3 . 94506створа лейкосафранина с образованиемсафранина Т, имеющего в растворе одну полосу поглощения в видимой области с максимум при А а 520 мкм. Реакция, проводимая в щелочной среде,протекает в одну стадию: бесцветное лей"кооснование - красный сафранин т.Раствор, бесцветного лейкосоединенияготовят энергичным восстановлениемаммиачно-спиртового раствора сафра"нина Т в редукторе амальгамированнымцинком 3).Однако известному способу свойст", венны длительность и трудоемкостьанализа, необходимость ежедневной дпредварительной подготовки реактивов;ограниченная область применения вследствие нестабильности окисленной ана".лнтической формы реагента, непригрд"ность дпя определения в полевых условиях; узкий диапазон определяемыхконцентраций кислорода 0-30 мкг/л//мкг/л .Целью изобретения является упро"щение анализа и расширение диапазона допределяемых концентраций.:Поставленная цель достигается тем,что по способу, основанному на восстановлении в щелочной среде растворенного в виде кислорода органическимиреагентами с последующим фотометриро"ванием полученного окрашенного соединения, количественное связывание растворенного в воде кислорода осущест,"вляют соединениями класса полифеноловпри рН 12"13, а конечное ингибирова 55ние процесса окисления и стабилизацию полученного окрашенного соединения - дозированным приливаниемсоляной кислоты до рН 2"3.40В качестве соединений класса поли"фенолов используют 3,4-диокси- П.- 9-фенилаланин, галловую кислоту и пи"рокатехин,П р и м е р 1, Определение кислог.рода в воде с использованием 3,4-диок.45си-РЬ"ф-фенилаланина (ДОФА) .ДОФА относится к дифенолам. Егоокисление до меланина происходит через несколько промежуточных стадий,одной иэ которых является 5,6-дигидроксииндол, Реакцию проводят в медицинском шприце объемом 10 или 5 мл, Ревком., тивы набираются в шприц из микроцилиндров, сделанных из пипеток с ценой деления 0,05 мл.55В качестве реактивов используютраствор ДОФА 10 мг/мл: 100 мл реактива взбалтывают в 10 мл дистиллиро" 3 4ванной воды и подкисляют двумя каплями концентрированной НС 1; 40-ную ИаСН и концентрированную НС 1.В шприц вводится 1"3 мл пробы, 0,2 мп ДОФА концентрацией 10 мг/мл, О, 1 мл 40-ной МаСН и вновь пробы до отметки 10 мл. Струей вводимой пробы реактивы перемешиваются и равномерно распределяются по объему. Через 4 мин проба из шприца выпускается в сосуд с 0,24 мл конц НС 1. При использовании шприцов объемом 5 мл и меньше ко- личество реактивов соответственно уменьшают.Пробы следует колориметрировать в течение суток на спектрофотометрах при Л = 315 ммк или 9 ЭК любых марок, на 1-м светофильтре против холостой пробы, в состав которой входят: проба НС 1 и ДОфА. Содержание кислорода находят по калибровочной кривой или путем деления на соответствующий коэффициент регрессии, являющ 1 ийся тангенсом угла наклона калибровочной криаой к оси абсцисс.Например, получаем значение оптической плотности Е=0,775, что соответствует на калибровочной кривой значению 7,90 мг/мл 011, или путем деления на коэффициент регрессии:0 775СО Оф 09 ц 2 = 7,89 мг/л. Калибровочную кривую для нахождениякоэффициента пересчета оптическойплотности проб на концентрацию кислорода строят, измеряя оптическую плотность йроб и концентрацию кислородав них методом Винклера в диапазонеконцентраций 0,30 мг/л О. Для этойцели готовят пробы дистиллированнойводы с пониженным и повышенным содержанием кислорода,Для получения проб с пониженнымсодержанием кислорода дистиллированнуюводу кипятят в колбе в течение 1015 мин, затем закрывают ее пробкойс двумя трубками и охлаждают до комнатной температуры. Через одну трубкув колбу поступает воздух, предвари".тельно очищенный от кислорода с помощью щелочного раствора пирогаллола,а через другую - воду отбирают дляанализа.Измеренную оптическую плотность пересчитывают на концентрацию при Е =О, 129:СО00 Щ 1 Эг/л5 94506Для получения проб с повышеннымсодержанием кислорода колбу с дистил"лированной водой охлаждают в водянойбане со льдом и продувают через неевоздух или кислород для получения водыс концентрацией кислорода до 30 мг/л.Затем воду из колбы отбирают сифономи анализируют описанным образом. Припроведении реакции сосуд с реакционнойсмесью помещают в водяную баню с тем" 1 фпературой 300 С для повышения температуры пробы.Перед колориметрированием пробу нразбавляют, затем полученный результат пересчитывают на первоначальный добъем. Например, определили Е=0,670,раствор разбавили вдвое:0,670 . 2С 0 = в -, в ,щ = 13,6 мг/л 0.Я.П р и м е р 2. ОпреДеление содер- вжания кислорода в воде с использованием галловой кислоты.Галловая кислота относится к полифенопам. Реакцию проводят так же, каки с ДОФА, Скорость реакции окислениягалповой кислоты выше, чем ДОфА, и2 минут достаточно дпя протеканияреакции,Реактивы:1, Галловая кислота 8 мг/мл - готовятрастворением в дистиллированной воде,Для ускорения растворения воду слегка подогревают, Реактив годен 2-3 дня,Не рекомендуется держать на прямомсолнечном свете,2, 403-ная ИаОН.3. НС 1 конц.),Порядок проведения анализа. В шприц объемом 10 мл вводится 1-,3 мл пробы, 0,2 мл галповой кислоты, 0,1 мп МаОН и снова пробы до объема 10 мп. Через 2 мин проба иэ шприца выпускается в сосуд с 0,24 мл конц. НС 1 и колориметрируется на спектрофотометрах при Л = 0,364 ммк или на приборах ФЭК на 2-м светофильтре против холостой пробы. Состав холостой пробы тот же, но без щелочи.Содержание кислорода находят по50 калибровочной кривой, построенной аналогично описанной с ДОФА, или путем пересчета, Например, определили Е = 0,302: 0,302СО = - - -р = 6,6 мг/и О, у0,0 5П р и м е р 3. Определение содержания кислорода в воде с использованием пирокатехина,3 6Пирокатехин относится к классу дифенилов. Его окисление до меланина проходит в несколько стадий, одной иэ которых является о-бензохинон. Реакцию проводят так же, как в ДОФА.Реактивы:1. Пирокатехин, 6 мг/мл - готовят растворением навески в дистиллированной воде, подкисленной одной каплейконц. НС 1 на 10 мл воды. Раствор готовят на сушки, хранят в темном сосуде.2. 404-ная ИаОН.3. НС 1 (конц,).Порядок проведения анализа. В шприцобъемом 10 мл вводится 1-3 мл пробы,0,1 мл 404-ной ИаОН и снова пробы дообъема 10 мл. Через. 3 мин проба изшприца выпускается в сосуд с 0,24 мл,конц, НС 1 и колориметрируется наспектрофотометрах при Л = 0364 ммкили ЗЭК на втором светофильтре, Содержание кислорода находят по калибровочной кривой, построенной аналогично описанной с ДОФА или путем пересчета,Например, определили Е = 0,288:- мг/и 0.0 288Я. 0,05 3рН 12-13 является оптимальным дляпроведения реакцииРеакция окисленияидет и при более низких значениях рН,но скорость реакции при этом ниже, идля количественного связывания всего растворенного кислорода требуетсябольшой отрезок времени. Это усложняет анализ и увеличивает воэможностьошибки. Повышать рН среды тоже непредставляется целесообразным, таккак зто сказывается на стабильностиокрашенного продукта - высокие концентрации щелочи разрушают меланины.Из изученного набора кислот дпяпонижения рН соляная кислота избранадля ингибирования процесса окислениявследствие того, что она образует с,меланином стабильные солянокислые соли, а такие кислоты, как ЙИ/, НБО,НС 10, 1 СтО/ оказывают разрушающеевоздействие на высокопопимерныеструктуры мепанинов вследствие ихокиспяющего влияния.Применение предлагаемого способадает сокращение продолжительностиопределения единичной пробы по срав"нению с известным в 5-10 раз, и, кроме того, возможность использованияпредлагаемого метода в полевых условиях, которая обусловлена стабиль"Формула изобретения Составитель Л,ЖаворонковаРедактоР Н.ЕгоРова Техред С,Мигунова Корректор Г.Рещетник Заказ 5245/28 Тираж 509 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, 3"35, Раушская наб., д, 4/5Подписное Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул, Проектная,7 9450 ностью полученного окрашенного продукта в течение суток. Известный способ с применением сафрвнина Т не мо" жет использоваться в качестве полево" го вследствие нестойкости окисленной аналитический формы.Уменьшение по сравнению в известным способом (л в 20 раз) объема пробы расширяет область применения способа. Минимальный объем пробе лимити- )в руется техническим оснащением, и при применении микродобавок реактивов ,и использовании чувствительных оптических приборов может быть сокращен до 0,2 мл. Это позволяет эФФективно испольэовать способ, наприме, при Йзучении Фотосинтеза водных растений.Простота анализа дает возможность автоматизировать пооаесс. Если фотометрирование производить в реакционной э) камере без доступа воздуха, то число необходимых реактивов сокращается до двухПредлагаемый способ может служить стандартным и применяться для калибровки кислородных датчиков, так как применяемый сейчас в этих целях метод . Винклера не может считаться арбитражным из-за невозможности стандартизировать все применяемые в нем реакти- . вы (например, крахмал) .Широкий диапазонизмеряемых концентраций и прочие перечисленные преимущества позволяют с большой эффективностью использовать метод в на 35 родном хозяйстве и практике научноисследовательских учреждений, Метод целесообразно использовать в систе"ме ОГСНК Госкомгидромета для гидрохимического исследования качества40 воды, в промышленности, сельском хозяйстве - на всех предприятиях и хозяйствах, потребляющих воду контролируемого качества, например, в прудовых хозяйствах предприятиях. Водо)45 канал и др,;: в гидрохимических исследованиях - при изучении процессовдыхания и Фотосинтеза, при проведении токсикологических экспериментов,63 8в энзимологии; в медицине - при са" нитарном обследовании водных объектов, в клинических исследованиях.В настоящее время. потребность сети ОГСНК по данным Гидрохимического института составляет 59200 определений в год. Исходя из этого ожидаемый экономический эффект от внедрения предлагаемого способа составляет только по сети Госкомгидромета 101960 руб. в год, Ожидаемый эффект от внедрения предлагаемого метода в системе Минрыбхода СССР составит 600-700 тыс.руб. в год. 1, Способ определения растворенногов воде кислорода, основанный на еговосстановлении в щелочной среде органическим реагентом с последующим фостометрированием полученного окрашенного соединения, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью упрощения анализа и расширения диапазона определяемых концентраций, в качестве органического реагента используют соединения класса полифенолов, реакциюпроводят при рН 12- 13, а ингибирование процесса окисления и стабилизацию полученного окрашенного соединения осуществляют введением солянойкислоты до рН 2-3.2. Способ по и. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что в качестве соединений класса полифенолов используют3,4 диоксиМ.-ф-фенилаланин, галловую кислоту, пирокатехин.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Руководство по химическомуанализу поверхностных вод сущи, Л.,Гидрометоиздат, 1977, с. 55-612. Теплоэнергетика. 1962, 1 2,с, 54.3. Авторское свидетельство СССРй 144046, кл, С О 1 М 21/20, 1962