Способ атомно-флуоресцентного определения ртути в воздухе

Союз Советск ихСоциалистическихРеспублик ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ц 979966(51) М. Кл. с присоединением заявки М 6 01 й 21/64 1 веуавретвевВ квинтет СССР ао авлаи ваабретенма в еткрытвй(23) Приоритет Опубликовано 07.12.82. Бюллетень М 45 Дата опубликования описания 07,12,82(Научно - исследовательский и проектно - конструкторскийщатитутпо проблемам развития Канско - Ачинского угольного бассейна(54) СПОСОБ АТОМНО - ФЛУОРЕСЦЕНТНОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ РТУТИ В ВОЗДУХЕ . Изобретение относится к аналитической химии, к контролю загрязнения атмосферы.Известен способ определения микроколичеств ртути в воздухе путем поглощения паров ртути и ее летучих соединений раствором перманганата калия в серной кислоте, пропус кания через этот раствор отмеренного объема воздуха, с последующим определением поглощенной ртути фотометрическими; или спектроскопическими методами 111.Недостатки данного способа состоят в том, 1 О что поглощение ртути происходит медленно, поэтому для полного поглощения необходим длительный контакт анализируемого воздухе с поглощающим раствором, что ведет к боль- шим затратам времени на анализ (от 6 до.15 часов на одно определение, в зависимости от содержания ртути в воздухе, малая чувствительность конечных методов определения вынуждает пропускать через поглощаощий раствор очень болыпие объемы воздуха до 500 литров и более, чтобы собрать необходимое для анализа количество ртути, при этом часть поглощенной ртути вновь переходит в газовую фазу и теряется с выходящим из поглощающегораствора воздухом, конечное определение ртутипроводится путем анализа поглощающего раствора, при этом ионы, содержащиеся в погло.щающем растворе, мешают определению ртути,из - за чего снижается точность определения,Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ атомно -флуоресцентного определения ртути в воздухе,заключающийся в пропускании пробы воздухачерез поглощающий раствор, содержащий серную кислоту и перманганат калия,в которомртуть переводится в ионную форму, электролнтическом осаждении ртути на золотом катодеи последующем определении ртути в выбелившей.ся на катоде амальгаме 21.К недостатку известного способа относитсямалая точность способа, так .как нейтральныертутьорганические летучие соединения медленнореагируют с поглощающим раствором и полностью не поглощаются и длительное времяанализа,Целью изобретения является повышениеточности определения ртути в воздухе, 3 979966Поставленная цепь достигается тем, что со.гласно способу атомно-флуоресцентного определения ртути в воздухе, заключающемуся в пропускании пробы воздуха через поглощающийраствор, содержащий серную кислоту, и пермыганат калия, злектролитическом выделении рту.ти на золотом катоде и последующем Ьпределе.нии ртути в выделившейся на катоде амальгаме,в качестве поглощающего используют раствор,содержащий добавки сульфата лития и бихро. Омата калия, а электролитическое выделение ртути ведут одновременно с поглощением.Причем перед пропусканием пробы воздухачерез поглощающий раствор ее сжигают в водо.роднокислородном пламени при избытке водо. 15рода.Кроме того, используют поглощающий раст-,вор со следующим содержанием компонентов,мас,%:Серная кислота 10 - 50 2 ОСульфат лития 5 - .10Перманганат калия 0,05 - 1Вихром ат калия 0,05 - 1Вода ОстальноеВ табл, 1 показано влияние содержания 25перманганата калия и бихромата калия на степень поглощения ртути поглощающим раствором, содержащим, наряду с перманганатом ибихроматом калия 30% серной кислоты и 8%сульфата лития, при различных концентрациях 3 Ортути в модельном воздухе. При содержанияхбихромата и перманганата в поглощающемрастворе, больших 0,05%, поглощение ртутиполное. Повышение содержаний бихромата иперманганата в растворе свыше 1% не оказывает влияния ни на скорость, ни на степеньпоглощени 1 т ртути, потому, что коэффициентактивности указанных ионов при этих концентрациях становится практически постоянным.Ионы лития увеличивают скорость электролитического выделения ртути на золотом катоде,как это обнаружено экспериментально,На фиг, 1 представлена зависимость относительной скорости выделения ртути (А) отконцентрации сульфата лития в растворе, содержащем 50% серной кислоты, 1% бихроматакалия и 1% перманганата калия, содержаниертути в анализируемом растворе составляло10 пг/мл.В диапазоне содержаний сульфата лития впоглощающем растворе от 5 дб 10% относитель 50.ная скорость выделения ртути максимальна ипрактически постоянна, при содержаниях суль.фата литиясвыше 10% начинается выпадениеосадка твердой соли,В табл, 2 представлены результаты исследо.вания влияния концентрации серной кислотыв поглощающем растворе, содержащем 8%сульфата лития, 0,5% бихромата кйлия и 0,5% 4перманганата калия, на полноту поглощенияртути из модельного воздуха. В диапазонесодержаний серной кислоты от 10 до 50 мас,%поглощение полное, при более низких содержаниях ртути необходимо уменьшать скоростьпропускания воздуха, чтобы добиться полногопоглощения, т, е. при этом увеличиваются затраты времени на анализ, При содержании сернойкислоты в поглощающем растворе свыше 50%начинается образование сернокислотного тумана,т. е. с выходящим из поглотительной склянкигазом уносятся мельчайшие капли сернокислогопоглощающего раствора, что приводит к поте-рям . поглощаемой ртути и тем самым к боль.шой погрешности анализа,Таким образом, эксперименталь:но определен.ный оптимальный состав поглощающего раствора должен находиться в пределах, мас.%:Серная кислота 10 - 50Сульфат лития 5 - 10Перманганат калия 0,05 - 1Бихромат калия 0,05 - 1Вода ОстальноеРтуть поглощенная раствором, в процессеэлектролиза выделяется на золотом катоде ввиде прочной амальгамы. Если вест:и электролнз одновременно с поглощением ртути из ана.лизируемого воздуха, то при этом ртуть непре.рывно будет удаляться из раствора, и растворпо отношению к новым порциям воздуха выступает как свежий, не содержащий ртути по.глотитель. Благодаря такому приему улучшаются условия поглощения ртути, возрастаетстепень полноты поглощения, увеличиваетсянадежность и точность анализа.На фиг, 2 представлена установка для осуществления предлагаемого способа.Установка состоит иэ дозатора - аспиратора 1для подачи анализируемого воздуха, баллона скислородом 2, баллона с водородом 3, водородной горелки 4, воздушного холодильника5, водяного холодильника 6, поглотительнойсклянки 7 с газораспределителем 8, снабженной золотым сетчатым катодом 9 к платиновыманодом 10 и универсального источника питыщяУИП - 1 11.1Материал газовых линий установки - плавленый кварц особой чистоты,Способ осуществляется следующимобразом.Собирают установку, заполняют поглотительную склянку 7 поглощающим раствором так,чтобы уровень раствора был на 10 - 15 мм вышеэлектродов 9 и 10, включают ток электролизаот источника питания УИП - 1 11, устанавливаютсилу тока ; в диапазоне от 80 до 100 мА стем, чтобы катодная плотность тока не превышала 25 мА/смз.Подают в горелку 4 к:ислород,затем водород, зажигают горелку. Включают5 979966 Ьдозатор 1 и с объемной скоростью 1 л/мин превышает 0,025, в то время как для извесгпропускают в установку 20,0 л анализируемого ного способа оно составляет 0,15.воздуха через поглощающий раствор. Через Затраты времени на единичное определение5-10 мин после подачи указанного количества ртути в воздухе предлагаемым способом состав.айализируемого воздуха прекращают подачу ч лают 1 ч, затраты времени на единичноеводорода в горелку, через 5 мин отключают кисло- определение ртути базовым аналогом составляютрод и. отсоединяют поглотительную склянку 8 часов,от установки. Выливают поглошающий раствор, П р и м е р 2. Определение суммарногопромывают склянку дистиллированной водой, содерйания всех форм ртути, содержащейсяотключают ток электролиза. Вынимают катод, 1 ч в уличном воздухе.ополаскивают спиртом и ацетоном, продувают Ртуть в воздухе может содержаться несухим азотом. Далее сухой катод помещают в . только в виде паров элементарной ртути и ееиспаритель атомно - флуоресцентного спектромет- летучих соединений, но и в виде твердых соедйра и проводят определение ртути, пений, присутствующих в атмосферной пыли,а/П р и м е р 1, Определение паров ртути и 13 также в виде разного рода адсорбционныхее летучих соединений в воздухе городской слоев на азрозольных частицах.; улицы Для определения суммарного содержанияСобирают установку (фиг, 2), заливают в ртути в воздухе собирают установку, как опипоглотительную склянку поглощающий раствор, сано выше, удаляют из системы воздухозаборасодержащий, мас.%: серная кислота 30; суль ф аэрозольньш фильтр АФА, включают установкуфат лития 8; бихромат калия 0,5; перманганат и с объемной скоростью 1,00 л/мин пропускаюткалия 0,5. Подают в установку кислород, за- через установку 20,0 л воздуха, проводя еготем водород, зажигают водородную горелку сожжение и определение ртути, как описанои регулируют подачу газов с тем, чтобы длина в предыдущем примере,водородно - кислородного пламени была в предеПолученные результаты приведены в табл. 4.лах от 50 до 80 мм. Включают ток электро- Иэвестным способом определение суммарно.лиза н устанавливают его величину в пределах го содержания ртути в воздухе выполнить неот 80 до 150 мкА. возможно, так как содержициеся в воздухеС помощью аспиратора, снабженного аэро- аэрозольные частицы (пыль, дым и т. д,) незольным фильтром АФА, подают в установку ф поглощаются золотым поглотителем, использу.20,0 л анализируемого уличного воздуха, при ющимся в приборе МАС - 50, они только пали.объемной скорости подачи воздуха 1,00 л/мнн. вают на поверхность поглотителя, блокируя егоПосле подачи заданного объема воздуха отключа- взаимодействие с парами ртути и ее летучихют аспиратор, прекращают подачу водорода в . соединений.. горелку, через 5 мин отключают кислород, от- .Предлагаемый способ по сравнению с нзсоединяют поглотительную склянку, вьшивают . вестным обеспечивает высокую скорость опрепоглощающий раствор нз склянки, споласкивают деления, весь анализ занимает 1 ч, в то времясклянку дистиллированной водой, отключают как для единичного определения по лучшемуток электролиза и выделившуюся на катоде из известныхспособов требуется 8 ч, высокуюртуть анализируют с помощью спектрометра, 4 Е воспроизводимость определения, относительноеПараллельно воздух в той же точке анали- стандартное отклонение не превышает 0,03,зируют на содержание ртути известным способом высокую чувствительность определения, блас помощью прибора МАС - 50 (Япония). годаря чему резко снижается объем воздуха,Полученные результаты предстаютены в отбираемого для анализа, что повышает общуютабл. 3. Результаты способа атомно - флуоресценскорость анализа и его надежность, возможтного определенияртути в воздухе иизвестного ность определения суммарного содержания всехспособахорошосогласуютсямежду собой,способ форм нахождения ртути в воздухе; возможобеспечивает лучшую воспроизводимость ана- ность определения ртути в дымовых и выхлоплизов, относительное стандартное отклонение не ных газах.979966 Таблица 1 0,03 0,05 0,5 1,0 0,010 . и и и 0,100 и и и 0,03 и 10,0 1000 0,010 и и и 0,100 и и и 0,05 и и и 10,0 и и и п и п 0,010 и п и 0,100 п п и и и 1,0 и 10,0 и ф и и и и 1000 и и П р и м е ч а н н е: (и - полное поглощение;- неполное поглощение). Содержание бнхро - мата калия в растворе, мас.% Содержание ртутив модельном воздухе, мкг/мф Полнота поглощения ртути прн содержании перманганата калия1,п и п и 20 п п и п п п 30 и п и и п и п и п п п 50 и и 60 п п 70 ип и 80п п и Примечание: Таблица 3 Найдено ртути предлагаемымспособом, с использованиемокислительногопоглощающегораствора и сожжения воздухав водородно - кислороднойгорелке Найдено ртути извесппамспособом и использованиемприбора МАС - 50 Датапробоотбора С, мкт/м Я С, мкг/мз О, 151 0,022 0,158 0,14 0,089 0,024 0,087 0,11 0,117 0,15 0,021 0,126 0,009 0,025 0,008 0,15 0,140,077 0,074 0,022 0,110,126 0,023 0,135 0,098 0,025 0,13 0,093 0,13 0,016 0,014 0,024.П р и м е ч а н и е: С - среднее значение из 5 измерений,Б - относительное стандартное отклонение. Апрель 1978Июль 1978Сентябрь 1978Декабрь 1978Март 1979Июль 1979Сентябрь 1980Декабрь 1980 О, 0 1,00 10,0 100 100012 Таблица 4 Найдено ртути предлагаемым способом с использованием окис. лительного поглощаккцего раствора с добавками сульфата лития и бихромата калия, сожжения пробы воздуха в водородно-кислородной горелке и с конечным определением по известному способу Датапро боотбора С, мкг/м 0,029 Апрель 1978 0,407 0,652 Июль 1978 0,029 0,422 Сентябрь 1978 0,030 Декабрь 1978 0,028 0,014 0,027 0,111 Март 1979Июль 1979Сентябрь 1979Декабрь 1980 0,595 0,028 0,513 0,030 0,028 0,023 С - среднее значение из 5 параллельных определений;8 - относительное стандартное отклонение. Формула изобретения 1, Способ атомно - флуоресцентного опреде. пения ртути в воздухе, заключавицийся в пропускании пробы воздуха через поглощающий раствор, содержащий серную кислоту и перманганат калия, электролитическдм выделенйи ртути на золотом катоде и последующем, оп 13 еделении ртути в выделившейся на катоде амальгаме, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности определения ртути, в воздухе, в качестве поглошающего раствора используют раствор, содержащий добавки сульфата лития и бихромата калия, а злектролитическое выделение ртути ведут одновременно с поглощением.2, Способ по п. 1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что перед пропусканием пробы воз. духа через поглошающий раствор ее сжигают в водородно в кислородн пламени при избытке водорода,3, Способ по пп. 1 и 2, о т л и ч а юЗ 5 щ и й с я тем, что используют поглощающийраствор со следующим содержанием компонен.тов, мас.%:Серная кислота 10-50Сульфат лития 5 - 10.4 р Перманганат калия 0,05-1Бихромат калия 0,05 - 1Вода Остальное Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Гладышев В. П., Левицкая С. А., Филиппова Л. М,. Аналитическая химия ртути. М., "Наука", 1974, с. 104-130.2. Авторское свидетельство СССР У 759926, кл. 6 01 й 21/66, 1980 (прототип).979966 а ФА 4 ф НИ Ое илиал ППП "Патент", г. У ул.Прое Заказ 9348/32 Тираж 887