Способ определения уксусной кислоты в воздухе и газах

СОЮЗ СОВЕТСНИХаанциюмтиРЕСПУБЛИН д) С 01 Й 21/78ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙописдние изоБеЕТЕниЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ л 1Яс(71) Рубеаанский филиал Ворошиловградского машиностроительного института,(56) 1. Перегуд Е.А. Гернет Е,В.Химический анализ воздуха промьпплен,ных предприятий. Л., "Химия", 1970,с. 159.2, Авторское свидетельство СССРпо заявке Р 3404871/23-04,кл. Ц 01 м 21/78, 01.03.82. ЯО, 1109606 А(54) (57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УКСУСНОЙ КИСЛОТЫ В ВОЗДУХЕ И ГАЗАХ путем протягивания анализируемой пробы через индикаторную ленту, обработанную хромогенным реактивом, состоящим из 0,3-0,4%-ного раствора бромкрезолового зеленого,0,3-0,4 Е-ного раствора гидрокарбоната натрия и насыщенного раствора хлористого кальция, взятых в объемном соотношении 1:(0,5- 0,6):(1, 1-1,3) с последующим фотометрированием окрашенного участка, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения чувствительности и точности способа перед фотометрированием индикаторную ленту обраба тывают аммиачно-воздушной смесью.1 О 20 смеси 1 1109Изобретение относится к аналитической химии, а именно к способам автоматического определения концент. рации уксусной кислоты в воздухе и газах с помощью газоанализаторов5 колориметрическим способом,Известен способ определения уксус-. ной кислоты в воздухе путем протягивания анализируемой пробы через два последовательно соединенных поглотительных прибора, содержащих по 5 мл воды, с последующим добавлением иодата и иодида калия и титрованием раствором тиосульфата натрия в присутствии крахмала,Недостатками данного способа являются его большая продолжительность и невозможность автоматизации процесса.Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигае-, мым результатам является способ определения уксусцой кислоты в воздухе и газах путем протягивация анализируемой пробы через ицдикдторную лег- ту, обработанную хромогенцым реактивом, состояцил цз 0,3-0,4/-ного раст.- вора бромкрезолового зеленого 0,3- 0,47-ного раствора гидрокарбоцдта натрия и насьпценного раствора хло 30 ристого кальция, взятых в объемном соотношении 1:(0,5 - 0,6).(1,1:1.,3) с последующим фотсметрировднием окрашенного участка "2 1.Недостатками известного способа являются ьдльпп диапазон определяемых концентраций (0-10 мг/м ), низкая чувствительность преобрдзовдция при концентрациях более 6 мг/м , зцачи 3 тельная нелицейцость грддуировочцой характеристики (до 507 от диапазона 40 измерения), длительное время переходного процесса прц переходе от больших концентраций к малым и погрешность "нуля" (до 10-207 от диапазона измерения).Целью изобретеция является повь- шение чувствительности и точности способа.Поставленная цель достигается тем, что соглдсцо способу определеция 50 уксусной кислоты в воздухе и газах путем протягивация анализируемой робы через индикаторную ленту, обрабо танную хромогенным реактивом, состоящим из 0,3-0,42-ого раствора бром крезолового зеленого, 0,3-0,47-ного раствора хлористого кальция, взятых в объемном соотношении 1:(0,5606 20,6): (1, 1 - 1,3) с последующим фотометрированием окрашенного участкаперед фотометрированием индикаторнуюленту обрабатывают аммиачно-воздушной смесью.П р и м е р 1. Приготовление индикаторной ленты.Тканевую отбеленную и прокипяченную в дистиллированной воде лентусушат в потоке очищенного и подогретого до 80-90 С воздуха. Приготовленную таким образом ленту обрабатываютхромогецным реактивом, состоящимиз 0,3-0,47-ного раствора бромкрезолового зеленого индикатора, 0,30,47,-ного раствора гидрокарбонатанатрия и цасьпценного раствора хлорис.того кальция, взятых в объемцом соотношении 1:(0,5-0,6):(1, 1 - 1,3),сушат в потоке очищенного и подогретого до 60-70 С воздуха, сматываютв кассету, упаковывают в полиэтилено -вый пакетик и запаивдют, Индикаторная лента пригодна к употреблениюболее двух лет.Датчик газоанализатора в совокупности с узлом подачи аммиака работает следуощим образом.Гдзодцализдтор отнЬсится к приборам циклического принципа действия. Общее время цикла разделеноцд две составляющие в активное время, ь течение которого реакционная камора:дходится в герметизированном состоянии через индикаторную ленту7просдсьвдот анализируемую газовую смес.ь и происходит измерение интенсивности окраски пятна на поверхнос-, ти ленты, в пассивный промежуток времени реакционная камера разгерметизирована, индикаторную ленту (с помощью лентопротяжного устройства) лев ремещают на один шаг скачком, новый участок лецты обдувают увлажненным до 80-907 очищенным воздухом и в газоноцводящую трубку датчика подают заданный объем аммиачно-воздушной После окончания активного времени цикла по команде из блока управления одцовремецно происходит разгерметизация реакционной камеры, перемещение индикаторной ленты на один шаг, подача в реакционную камеру увлажненного оздуха для обдува поерхцости ленты и подача в течение -3 с дммиачно-воздушцой смеси, Подачу последней осуществляют в трубку сразу же после переключающего ревора аммиака.Наиболее оптимальным является диапазон концецтраций аммиака в растворе,равный 0,04-0,2%. Кроме того, приотсутствии аммп:;ка появляется аддитивная погрешность (погрешность нуля )равная 10% от диапазона измерения,Максимальная интенсивность окраскинаступает при сравнительно низкихзначениях концентраций уксусной кислоты, а ее уровень на 20% ниже, чеминтенсивность окраски, соответствующая верхнему предепу измерения(30 мг/м). При этом нелинейностьградуировочцой характеристики составляет 50%. При наличии аммиака характер градуировочной характеристикисущественно улучшается. Наиболееоптимальным для данного диапазонаизмерения является 0,08%-цый раствораммиака. Лля этого раствора диапаьэон измерения увеличился до 30 мг/м(в три раза по сравнению с известным)чувствительность преобразования приьконцентрациях выше 10 мг/м увеличилась более,чем в пять раз, уровеньизменения интенсивности окраски увеличился на 25%, а также исключенапогрешность "нуля и уменьшена нелинейность градуировочной характеристики практически до 6-7%(в девять раз по сравнению с известным способом).Выбор оптимальных объемов аммиачно-воздушной смеси.Приготавливают 0,08%-цый раствораммиака и заливают во Флакон, С помощью дозатора устанавл 1 вают соответственно 0,0, 0,5", 1,0, 1,5, 2,0;2,5, и 3,0 см воздуха, цасыщаемогоаммиаком. После протяжки индикаторной ленты подают соответствующийобъем аммиачно-воздушной смеси иопределяют показания газоанализаторапо вторичному прибору,В табл.2 приведены результаты опр еделения оптимального объема аммиачно-воздушной смеси. 20 ле, которое в активное время цикла подключает датчик к линии анализируемой газовой смеси, а в пассивный промежуток подает в гаэоподводящую линию сжатый воздух, расход которо го равен 3-5 л/ч.Перемещаясь по газоподводяшей трубке, аммиак подавляет адсорбированную на стенках уксусную кислоту и поступает с увлажненным воздухом1 О к индикаторной ленте, сорбируется последней, нейтрализует на ней остатки кислоты и придает индикатору основные (щелочные) свойства. При этом окраска индикатора изменяется от зеленовато-голубой до сине-голубой и принимает максимальный нулевой фон, Таким образом осуществляется усиление нулевого фона на поверхности индикаторной ленты.Берут ампулу стандартного (5 или 10%) раствора аммиака, растворяют в соответствующем количестве бидистиллированной и прокипяченной в течение 30-чО мин воды и приготавливают25 0,00;0,02;О,ОА;0,08;0,12,0,1 б;0,20, 0,24;0,28,0,32% -ные растворы аммиака. В подготовленные флакоцы емкостью 50 мл наливают примерно по 35-40 мл соответствующего раствора аммиака и плотно закрывают пробками. Поочередно Флаконы подсоединяют к пневматической схеме.На чертеже приведена пневматическая схема датчика газоанализатора. 35В датчик газоацализатора ФЛС 1. Карбон" устанавливают индикаторную ленту и после ее протяжки лентопротяжным механизмом по команде от блока 1 управления датчика включают до затор 2 объема воздуха, который (в зависимости от его настройки), дозирует 0,5-2,0 см воздуха, и направляют его по капиллярной трубке 3 во флакон 1, заполненный раствором 45 5. Барботируя через слой аммиачного раствора, воздух насыщается парами аммиака и воды и через трубку 5, капилляр 7 и тройник 8 поступает в газоподводящую линию 9 датчика. При 50 этом расстояниеот тройника 8 к капилляру 7 и переключающему реле 10 датчика не должно превьпдать 3-5 см.После включения датчика на просос анализируемой газовой смеси сначала 55 протягивают аммиачно-воздушную смесь, которая очищает внутреннюю поверхность газоподводящей линии от адсорбированной за предыдущий цикл уксусной киспоты и обрабатывает фотометрируе п,1 йучасток ленты, усиливая его нулевойфон за счет уменьшеция остаточнойкислотности. Аналогичную процедурувыполняют перед каждым циклом работы газоаналиэатора.На вход газоацализатора подают газовые смеси с различцымц концентрациями уксусной кислоты и определяют показания вторичного прибора КСП-б,В табл.1 даны результаты определения оптимальной концентрации раст1109606 Наиболее оптимальным является объ ем аммиачно-воздушной смеси, находящийся в диапазоне 1,0-1,5 см .Влияние времени аспирации дммид(11(О воздушной смеси через ленту. 5Аммиачно-воздушная смесь, поступающая из устройства в газоподводящую трубку, сначала смешивается с воздухом (идущим от переключающего реле), далее с увла)кненным воздухом 1 с( перед реакционной камерой и обдувает поверхность индикаторной ленты ремени цикла, ленте сорбии удерживает в течение пассивного в Аммиак на индикаторной руется вместе с влагой ся эа счет последней.Для цекоторого пост дозированной аммид)(нов ояцного объема воздушной смс-.)10 ЗЧУХД (Ит- реле) в двд 20 си увели ение расхода ц(с(го от переклю)(дющего раза це с)(сазвдет плияц(111 1(д .сардкте. ристики гдэодцдлиэатора. В тдб:1. 3 показано цл(11(цие скоростц ВС)ЗДУХа Г(ЕРЕКЛЮЧДЕ)ЩС)ГО РСЛЕ Цахарактер грддуировочцой характерцс 1)ости ув)(джцс)ццс)ГО НО:1,(уха нд харасте Р Ог) т има:Ее) ц ОЙ г 1),)г(У 1(Р с)110)(ц 01( ха вает сущестцеццг)гс) влияния ца хдрдктерцстки прибора.П р и м е р 2. 1(рпотапивают 0,00, 0О, 10 1)ы рдствс)ры аммиака. Д)11 каждого раствора устанавливают Объемь 1;11 ц(лцс) - вОэду(1 в ной смеси, рдвцыс 0,5; 1) ,); 1,5;2, О см, В лат)(ик газоапс(лиэаторд устацавле(г)д(вт 1(ц,(1(каторц у(с) ленту, сначала обрабдтывд(дт ее аиачно:10 воэдупной смесе)ю) д здтс"( От источника кдлибро(10)(НЕ(х смес)ей подаютгазовую смесь с эалаццой концептрациеи уксусной кс;Еоты. ОпрепеляютОТНОСИТЕЛЬНОЕ ПЗ(.Е ЦЕН 10 Б 1;ГХОДНОГ 0 Пока 1 ация вторичного прибора, мг/и), при Есоццентрации СН СООН в воздухе,(Ц, /),1) Содержание аммиака в растворе,70 5 1 О 15 20 25 30 22)5 23,5 24,0 240 26,0 2 Я)0 29,0 29,5 21,0 16,0 0,0 3,0 20,0 О г 0,02 тики, В таб)л,. 4 приве;1 ец с) влив цце ск 0 -рактеристики.Измененс расхода у(1)(д;кпеццого 110 эдуха От )5;О 5 1 )1 це 0(сд,зе)12 напряжения У ) равное отношению текущего значения этого напряжения О (С) к его максимальному значению, соответствующему максимальной интенсивности окраски ленты при граничных значениях аммиака в воздушной смеси.В табл.5 приведены результаты проверки диапазонов измерения.Увеличение граничных значений аммиака приводит к расширению диапазона измереция уксусной кислоты до 50 мг/мП р и м е р 3. На выходе пародина. мической установки получают концентрацию уксусной кислоты, равную 30 мг/м, подают газовую смесь в газоацализатор и по диаграммной ленте Фиксиру(0 т установившееся показание. Затем ца вход прибора подают газовую смесь с нулевой концентрацией уксусной кислоты. При этом определяют показания гас)оанализатора после каждого (гикла измерения. Результаты про. верки приведены в табл,6,В табл.6 показано определение остатка СН. СООН при изменении концентрации до нулевой.В первом случае остаток уксусной кислоты полностью не выдувается иэ трубки даже через 10 циклов иэмереций (олин цикл равен 5 мин,). Во втором случае (при наличии аммиака) эа огц(ц цикл показания прибора уменьшились от 30 мг/м до 4 мг/м .Таким образом, предлагаемый способ по сравнению с известным позволяет 1)ас(1 црит( пределы определения кислотыв пять раз, уменьшить нелинейностьградуировочной характеристики газодцдлиздторд в девять раз, увеличитьчувствительность преобразования датп(ка при концентрациях более 6 мг/м) в пять раэ. увеличить уровень измецеция интенсивности окраски индикаторной лецты на 257) исключить погреш. востьнуля газоанализатора и уменьпить время переходного процесса всемь раэ.Таблица 11109606 Продолжение табл 1 Показания вторичного прибора, мг/м, приконцентрации СН СООН в воздухе, мг/и Содержание аммиакв растворе, % 1 О 15 20 25 30 5 210 266 296 300 14,8 21,6 27,0 30,0 12,5 0,0 0,04 8,0 2,2 0,0 0,08 17,0 23,0 27,0 14,5 20,0 24,0 116 180 228 8,4 14,4 20,2 7,8 13,6 19,5 7 2 13 О 18 8 10,6 5,0 1,0 0,0 О, 12 4,0 0,0 О, 16 0,0 2,0 6,0 0,0 0,0 0,20 3,6 0,4 0,0 0,0 0,24 3,0 0,0 0,0 0,0 0,28 0,0 0,0 0,0 0,32 Таблица 2 Показания вторичного прибора, мг/м, при концентрации СН, СООН в воздухе мг/м Объем аммиачновоздушной смесис 3 0 5 10 15 20 25 30 23,8 23,8 23,8 23,8 0,0 18,2 21,2 3,6 30,0 28,4 24,0 26,6 15,3 22,811,4 18,4 18,4 0,5 8,0 0,0 30,0 27,3 2,0 7,5 1,0 0,0 28,5 24,2 6,0 1,4 0,0 26,6 16,8 20,2 9,9 0,6 0,0 2,0 23,0 9,0 13,8 19,3 0,3 0,0 20,3 18,0 8,5 13,1 3,7 0,0 0,0 3,0 Таблица 3 Расход аммиачновоздушной смеси,л/ч Показания вторичного прибора, мг/м, при концентрации уксусной кислоты, мг/м 0 5 10 15 20 25 30 3,4 15,2 21,0 15,2 20,8 26,8 29,6 26,7 29,7 3,5 9,31109606 Продолжение табл,3 Показания вторичного прибора, мг/м, при концентрации уксусной кислоты, мг/м 0 25 3 5 2 3,5,8 9,15,2 26 у 7 и и г/мпри концентрации оказания вторичцого прибор уксусной кислоты, мг/ 15 20 0 8,8 0 25,6 21,1 0 3,3 26,6 3,4 б,29,6,5 29 Т Объем аммиачноОтносительное значение выходцогонапряжения при концентрации СНСООмг/м здушнои смеси, смз 40 50 3 О5 О, 36 0,9 1,0,17,39 О,бб 0,88 0,20 0 0 0,21 0,45 0,7 0,92 1и а 6 пособ опрепеленц 5 б 7 8 9 10 12 11 10 9 8 7 5 7 29 1 Известнью 0 0 0 29 Предлагаемый Расход аммиачно- воздушной смеси,л/ч Расход аммиачцовоздушнойсмеси л/ч Концентрацияаммиака в растворе,7. 1 О 159,7 15,4 5,6 20,7 5,7 20,6 5,4 21,3 Показания вторичного прибора,мг/м, посл числа циклов измерения 28,9 29,41109606 Заказ 6019/27 Тираж 823 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб