Способ определения микроконцентраций перекиси водорода в жидкостях

СОЮЗ СОВЕТСКИХсаюайюеиипРЕСПУБЛИК аа (111 бр С О М 21/77 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОЧНРЫТЮОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОЫУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ фиг.(71) Ордена Ленина институт геохимии и аналитической химии им. В,И,Вернадского(56) 1.Авторское свидетельство СССРВф 805145, кл. С 01 И 21/76, 981,2. Ма 11 ег С. Н., Коссе В,Р.,ТЬогЬцгп В.В. Ааа 1. СМш. АсСа,1976, ч.86, р. 93,3. Березин Н,В. и др, Биохимия,1977, т.42, с. 1631.4. Гоменюк А.О. и Еайдуров В.О,Использование оптико-акустическогоэффекта в жидкостях для спектрального анализа мкроконцентраций примеси.-"Оптико-механическая промышленность", 1979, У 6, с. 1-4 (прототип).(54) (57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИИКРОКОНЦЕНТРАЦИИ ПЕРЕКИСИ ВОДОРОДА В Ж 1 ЩКОСТЯХ, включающий про пускание лазерного излучения с длиной вол, ны видимого диапазона через оптико- акустическую кювету, заполненную исследуемой жидкостью, и последующую регистрацию полученного оптико-акустического сигнала, по величине которого судят о концентрации перекиси водорода, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности и экспрессности определения, в оптико-акустическую кювету дополнительно вводят 10 - 1 К м/л красителя н (1-2)10 м/л катализатора при- ф-1 О9 е чем в качестве красителя используют о-дианизидин, а в качестве катализатора - пироксидазу из хрена.С:1 1130Изобретение относится к аналитической химии, а именно к способаманализа микроколичеств примесей,в частности перекиси водорода, вжидкостях с использованием лазеров,и может быть использовано в микробиологии, фотохимии, а также в другихобластях науки и техники, связанныхс решением задач определения предельно малых (порядка 1 О - 10 и/л) Околичеств перекиси водорода в жидких средах,Известен способ определения перекиси водорода, реализованный вустройстве для хемилюминесцентногоанализа, заключающийся в наблюденииинтенсивности люминесценции, возникающей при взаимодействии перекисиводорода с некоторыми химическимиреагентами, в частности с феррицианид-люминолом, Чувствительность та кого способа оценивается 9 "1 О м/л Я;Недостатком этого способа является то, что его чувствительностьзависит от кислотности исследуемойсреды. Оптимум чувствительности наблюдается при рН=10,5, т,е, при определении перекиси водорода в нейтральныхсредах чувствительность падает 2 .На точность измерений заметно влиЗОяет присутствие таких металлов, какИп, Со, Сц, Сс 1, РЬ.Кроме того, недостатком этого способа является то, что при измерениимикроколичеств перекиси водорода необходимо работать в режиме счета фо- З 5тонов, т,е, для получения достовернинформации необходимо увеличениевремени экспонированияИзвестен также сгособ определенияперекиси водорода, заключающийся визмерении изменения оптической плотности исследуемой среды, возникающего при окислении красителя о-дианизидин перекисью водорода, при помощиспектрофотометра 31 .45Недостатком этого способа являетсяего относительно невысокая чувствительность, Реально достижимые значения чувствительности способа составляют около 1 О ам/л.Наиболее близким по техническойсущности к изобретению является способ определения микроконцентраций перекиси .водорода в жидкостях,включающий пропускание лазерного из-.лучения с длиной волны видимого диа"пазона через оптико-акустическую кювету, заполненную исследуемой жидко 780стью, и последующую регистрацию получднного оптико;акустического сигнала, по величине которого судят о,концентрации перекиси водорода 14 .Недостаток известного способазаключается в том что длина волнызондирующего лазерного излучения должна попадать в полосу поглощения исследуемого вещества, в противном случае чувствительность способа резкоснижается. Повысить чувствительностьспособа можно за счет увеличениявремени измерения, однако такой приемприводит к значительному снижениюэкспрессности способа.Цель изобретения - повышение точности и экспрессности определения,Поставленная цель достигается темчто согласно способу определениямикроконцентраций перекиси водорода вжидкостях, включающему пропусканиелазерного излучения с длиной воднывидимого диапазона через оптико-акустическую кювету, заполненную исследуемой жидкостью, и последующую регистрацию полученного оптико-акустического сигнала, по величине которого судят о концентрации перекиси водорода, в оптико-акустическую кювету дополнительно вводят 10 - 10м/лкрасителя и (1-2) 1 Фм/л катализатора, причем в качестве красителяиспользуют о-дианизидин,а в качествекатализатора - пироксидазу из хрена.При этом чувствительность способане зависит от кислотности исследуе-.мой жидкости, в результате чего предлагаемый способ может найти применение при исследованииширокого диапазе.на жидкостей,На фиг.1 изображена схема устройства, реализующего предлагаемый способ определения микроконцентрацнй перекиси водорода в жидкостях;на фиг.2 - график выходного сигнала,Устройство (фиг, 1) содержит лазер 1, выполненный на алюмонатриевом гранате с неодимом, позволяющий получать импульсы излучения с длиной волны = 0,53 мкм, частотой повторения до 50 Гц и энергией до 30 шДж в импульсе, разделительное зеркало 2, имеющее коэффициент отражения около 47, и направляющее излучение лазера на фотодиод 3 и в оптико-акустическую кювету 4. С оптико- акустической кюветой 4 соединен гидрофон 5, выполненный из пьезоке3 11307 ОО 4рамики ЦТС, выход которого соеди- рой вход которой подается сигнал снен с электронной системой 6 обра- фотодиода 3, пропорциональный энер-ботки сигнала, на второй вход кото- гии падающего излучения. Электроннаярой поступает сигнал с фотодиода 3, система 6 обрабатывает поступающиеа выход соединен с пишущим вольтмет сигналы таким образом, что на ее выром 7. ходе образуется напряжение, пропорСпособ осуществляется следующим циональное частному от деления аиплиобразом, туд сигналов сигнального и опорногоВ кювету 4 помещают исследуемую каналов, которое фиксируется на ленжидкость и включают лазер 1. Его из О те пишущего вольтметра 7. Таким обралучение попадает на фотодиод 3 и в зом, амплитуда отклика пера пишущегокювету 4, где происходит поглощение вольтметра 7 пропорциональна коэффиизлучения и образуется акустическийциенту поглощения исследуемой жидкосюатульс, амплитуда которого определя- ти с некоторым коэффициентом пропор. ется по формуле 15 циональности, величину которого легД ЕоСко определить из опыта.(1) Для того, чтобы измерить концентС2" СрРрацию перекиси водорода в исследуегде Е - энергия лазерного излуче- мой жидкости, находящейся в оптикония ф акустической кювете 4, в последнююМ - коэффициент поглощения; добавляют 10 - 10 м/л красителя -4- коэффициент термического рас о-дианизидин и (1-2) 01 ом/л каташир ения; лизатора - пироксидазу из хрена, приг - радиус лазерного пучка ., чем растворы красителя и катализаСр - удельная теплоемкость; д тора в исходном состоянии не име - плотность жидкости,ют сильных полос поглощения в видимойАкустический импульс преобразует- области спектра, т.е. прозрачны,ся в электрический с помощью гидрофо- . Данные, обосновывающие выборна 5 и подается на электронную сис-указанного интервала, приведены втему 6 обработки сигналов, на вто-таблице,Концентрацияпвроксидазы,м/л Концентрацияо-дианизидина.,м/л Сигнал детектора, Т/вди % 51 О 1 О 410 10 ф 3 10-4 10-4 10 10 210 210О 2 10 2 1 О 5О 110 3 10 50 100 1"О 100 100 60 100 100 Как следует из данных таблицы, при концентрациях о-дианизидина и пероксидазы из хрена менее О 5 и 1 О м/л соответственно, не проис,0ходит количественного определения перекиси водорода в жидкости . Использо ванне концентраций выше 10 4 и-О2 10 м/л соответственнонецелесообразно из-за увеличения расхода реагентов и их плохой растворимости Таким образом, оптимальными значениями концентрации являются следующие: о-дианизидин 10 - 10 м/л; пероксида за из хрена 1 1 О - 210 Х.о -ю. Если в исследуемой жидкости при,. сутствует перекись водорода, то происходит окисление красителя, что приводит к изменению оптической плотности исследуемой среды, Амплитуда сигнала в сигнальном канале будет увеличиваться, причем это увеличение пропорционально.концентрации перекиси водорода в кювете 4. Типичная зависимость отклика сйстемы регистрации на изменения оптической плотно,ти исследуемого объема дистиллированной воды, содержащей 3,5 10 5 м/л НО при добавлении в него о-дианизидина иЭ 1130780 б пероксирааы до концентраций 10-4 м/л . кости позволяет раеширить диапазон и 21 О м/л соответственно, приведе- его применения Вследствие этого очена на фиг.2. Предел обнаружения пере- видна возможность применения предлакиси водорода составляет 5 10 м/л.Игаемого способа в.исследовании био 5 химических процессов, в которыхТакйм образом, предлагаемый спо- предполагается образование перекиси соб при реализации требует около водорода как промежуточного, быстро см исследуемой жидкости, Вемя каж- разлагающегося продукта, который не дого измерения составляет 10" с. накапливается в стационарных конЧастота повторения измерений до 1 О центрациях, достаточных для обнаруже Гц, Кроме, того, некритичность спо- ния менее чувствительными устройства" соба и кислотности исследуемой жид- ми.