Способ определения примесей в воде (его варианты)

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 9 ЯО 2 203 15 цС 01 Б 21/64 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ЬР ЬФ ОФ ЬР Ю М ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(71) Латвийский ордена Трудового Красного Знамени государственный университет им. П.Стучки(56) Бугаенко Л.Т. и др. Возможности изучения электронных и дырочных дефектов в ЩГК методом растворения. -В сб.: Радиационная физика, М 1973, с. 195-227.Авторское свидетельство СССР В 679854, кл. С 01 М 2/64, 1979. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРИМЕСЕЙ В ВОДЕ (ЕГО ВАРИАНТЫ)(57) Изобретение относится к технике анализа воды и позволяет повысить избирательность способа определения примесей по измерению люминесценции, возникающей в процессе растворения в исследуемой пробе воды щелочно-галоидного соединения (ШГС) в виде диска, содержащего центры окраски (ЦО). По первому варианту измеряют интенсивность люминесценции, возникающей во время растворения двух ЩГС, различающихся физико-химическими свойствами или концентрацией центров окраски, строят рабочий график, на осиабсцисс которого откладывают интенсивность люминесценции одного образца, а на оси ординат - другого образца для одной и той же концентрацииили одного и того же состава примесей. Далее по кривой рабочего графика судят о химической природе примесей, а по градуировочному графикуопределяют ее концентрацию. По второму варианту - интенсивность люминесценции, возникающей во время растворения ЩГС, измеряют до и последобавления в исследуемую пробу активаторов или тушителей, строят рабочий график и по сравнению интенсивности люминесценции с рабочим графиком судят о химической природе примесей, а по градуировочной кривойопределяют ее концентрацию. По третьему варианту изготовленное в видедиска ЩГС растворяют в исследуемойпробе воды вращением вокруг оси симметрии с разными угловыми скоростями вращения, строят рабочий график,по которому определяют вид примеси,а по градуировочному графику - концентрацию примеси. 3 с.п, ф-лы, 9 ил.Изобретение относится к технике анализа состава воды и может быть использовано в аналитической химии., охране окружающей среды и т.д.Целью изобретения является повышение избирательности способа.Способ, осуществляется следуюшим образом.В исследуемой пробе воды вращением вокруг оси симметрии растворяют образ б цы щелочно -галоидных соединений (ЩГС), содержащие центры окраски (ЦО) с различными свойствами и концентрациями (10 - 1 О центров на 1 см ), сози И э данные путем .облучения, адцитивным 15 окрашиванием в парах натрия или другим спосвбом и измеряют интенсивность лиолюминесценции (ЛЛ), возникающей при растворении каждого образца, или растворяют ЩГС с одинаковыми 2 О свойствами и концентрацией ЦО, но в исследуемую пробу после измерения люминесценции одного образца добавляют определенное количество акцептора-тушителя или активатора-люминофо - 25 ра, затем растворяют второй кристалл, ЩГС или ЩГС с одинаковой концентрацией и свойствами ЦО в неизменном составе пробы, но один кристилл вращают с одной, а второй - с существенно отличающейся от первой скоростью вращения диска, Измеряют возникающую во время растворения каждогс ЩГС ин-. тенсивность люминесценциии строят рабочие зависимости, интенсивностис: первого измерения от интенсивности второго измерения для отдельных при-. месей и смесей примесей. Для получения рабочей зависимости (рабочего графика) используют4 О два градуировочных графика зависи-. мости интенсивности ЛЧ от концентрации примеси или смеси примесей. В последнем случае относительное кот,п личество разных примесей не меняется, но меняется суммарное количество примесей. Два градуировочных графика получают, используя ЩГС с различающимися свойствами ЦО, или используя исследуемый растворнтель до и после добавления в исследуемую пробу активаторов или тушителей люминесценции, или используя две различные угловые скорости вращения изготовленного в виде диска ГБГС с ЦО. Ц 5Далее для одинаковых концентраций или одинакового состава примесей ,на оси абсцисс откладывают величины интенсивности люминегценпии для перРогс измерения а на Оси Ординат для ,Горого, 1 очки на 1 лоскости11) при этом соответствуют составам гримесей, Отличающимся абсолютными занчениями суммарной концентрации примесей, но с равным Относительным содержанием примесей. Отдельные -;очки соединяются плавной г;инией и получается раоочий график. Для каждсго соотношения Относительных количеств, составляющих смесь примесей компонент, строят свою кривую, совокупность кривь 1 х д;1 я всех рассмстренньгх вариантов Относительных составов примесей Образует коНЕЧНЫй РаООЧИй ГРафИК Дгл ОПРЕДЕЛЕ- ния Относительного состава примесей.Далее измеряют дна значения люминесценции неизвестной пробы, по рабочему графику судят О химической природе примеси или об относительном составе примесей а пс градуировочному графику Определяют концентрациюприме.и.Неоднозначность возникает толькоь том случае, если две кривь 1 е на рабочем графике пересекаются, но Она может быть густранена дополнительньгм измерением " другим составом ЦО в Образце ЩГС, В простых случаях малого чис 11 в примесей (2-3 тига) тип .примесей можно Определить графически, 1 лспользуя соответствующие рабочие ;рафики. Однако в случае более сложной смеси примесей целесообразно примеь;ять математическую обработку результатов на ЗВМ, поскольку необходимо перейти 1 т кривой (геометрического места точек для каждого типа поимесей) на плоскости при наличии двух типов примесей к кривойв трех-, че 1 ырех-, и т.д, мерном пространстве для трех че.ырех и т,д, "ипов примесей соответственно, В случае:месзй необходимо рассмотреть многомерные ",размерностью 2 - ш где ШЧИ:ЛО ТИПОВ ПРИМЕСЕЙ) ПОВЕРХНОС- тп В ИНОГОМЕРНОМ ( Ш - МЕРНОМ) ПРОСТ 1 эанстве, Это требует испсльзсвания нааора проекций и сечений, что усложняет математическую обработку.Способ лилле".,ся высокочувствительньм и позволяет Определять примеси с концентрацией меньше 1 О моль/л.П р и и е р 1 Монокристаллы хлорида натрия изготавливают н виде дисков радиусом 5 мм и высотой 2;лм.Для получения кристаллов с отличающимися физико-химическими свойствами диски монокристаллов разделяют на две равные части и обозначают образцыи 11. Образцы 1 погружают в ус тановку РХ 1120 и при мощности дозы 10 Гр/ч (источник Со -) облучаютФ 60одинаковой дозой 10 Гр, а образцы 11 -ьсоответственно дозой 10 Гр. При этом в образцах 11 концентрация одиночных О электронных 1 О (Р-центров) на порядок больше, чем в образцах 1. Берут пробы воды, содержащие ионы меди (11), кадмия (11) и смеси этих ионов в ин-б -Э тервале концентрации 10 - 10 моль/л,15 Величина рН 4, а содержание хлорида натрия 3 моль/л. В каждой пробе проводят растворение облученных образ-цов 1 и 11 кристаллов хлорида натрия. Для этого диски монокристаллов 20 приклеивают к фторпластовым держателям и при вращении вокруг оси симметрии с постоянной угловой скоростью 100 рад/с погружают в 40 мл исследуемых проб воды. Во время растворения 25 каждого образца регистрируют люминесценцию при помощи фотоумножителя ФЭУ. При имеющихся условиях проведения растворения интенсивность люминесценции постоянна во времени ЗО растворения одного образца. Строят рабочие зависимости интенсивности люминесценции образцовот интенсивности люминесценции образцов 11. Каждая примесь и смесь примесей име.35 ет свою характерную зависимость (фиг.1). Для количественного определения концентрации примеси строят градуировочные графики интенсивности люминесценции от концентрации примеси (фиг.2 и 3) ионов и по сравнению с данными градуировочных графиков определяют ее концентрацию, Для смесей меди и кадмия строят отдельные градуировочные графики для разных соотношений компонентов. Затем берут пробу с неизвестным составом примесей. Все измерения проводят в тех же условиях, что и при построении градуировочных кривых и50 рабочих зависимостей (фиг.1 - 3). По сравнению с рабочей зависимостью (фиг.1) определяют тип (химическую природу), а по градуировочным графикам (фиг.2 и 3) - концентрацию55 примесей. П р и м е р 2. Изготовление дисков монокристаллов хлорида натрия проводят аналогично примеру 1, Облучение проводят на той же установкеРХМ20, но все диски облучают одинаковой дозой 10 Гр, Для стандартиэапий условий измерения в исследуемых пробах воды устанавливаютконцентрацию хлорида натрия 3 моль/л.Растворение всех дисков проводятпри одинаковой угловой скорости вращения 100 рад/с, Берут пробы воды,содержащие примеси ионов кадмия (11) и меди (11) и смеси этих ионов в пределах концентраций 10э"10 моль/л. Для каждого измерения берут две пробы воды. В одну добавляют соляную кислоту с величиной рН 4, а в другую - рН 3. По измерениям интенсивности ЛЛ, возникающей при растворении в этих пробах воды при разных концентрациях ионов меди и кадмия дисков хлорида натрия, строят рабочие зависимости интенсивности люминесценции при рН 4 от интенсивности люминесценции при рН 3 (фиг,4). Каждая примесь и их смеси имеют характерную зависимость(фиг.4). Для количественного определения концентрации примеси строят градуировочные графики интенсивности люминесценции от концентрации примеси(фиг.5 и 6). Для смесей примесей строят отдельные калибровочные кривые. Затем берут пробу воды с известными концентрацией и составом примесей, Все измерения проводят при тех же условиях, как при построении рабочих зависимостей и градуировочных графиков. По сравнению с рабочей зависимостью (фиг.4) определяют тип (химическую природу) , а по градуировочным графикам (фиг,5 и 6) концентрацию примеси.П р и м е р 3, Монокристаллы хло. рида натрия в виде дисков изготавливают аналогично примерам 1 и 2. Все диски облучают одинаковой дозой410 Гр, Для стандартизации условий измерений во всех пробах воды устанавливают концентрацию хлорида натрия 3 моль/л и одинаковую величину рН 4, Берут пробы воды, содержащие примеси ионов меди (11) и кадмия (11) и смеси этих ионов в пределах концент-Эраций 10 - 10 моль/л, Для построения рабочей зависимости в каждой- пробе воды растворяют два диска с ЦО: один - при постоянной угловой скорости вращения 16 рад/с, а второй - при 100 рад/с, и регистрируют воэни каюшую при э 10 м:Номиес 11 Р 11 ию, СтроЯТ РабОЧИР ЗЯБИСИМОС 1.К ИНТЕт 1 СИБНОСТ 1; люминесценции при со 16 рад/с (11 о,) От интенсивности при (О 100 рад/с (1 сд ),Каждая примесь к их смеси имеютгхарактерную зависимость (фиг.71., Цля количественного определения концентрации примеси строят Градуировочные графики зависимости интенсивности 1 Плюминесценции от концентрации примеси (фиг.8 и 9), Для каждой иэ смс;сей примесей строят отдельные градуировочные графики. Затем берут пробуБады с неизвестным составам и кон. центрацией примесей, Все измерения проводят при тех же условиях, как и при построении рабочих завис 1 гмостей и градуировочных графикон. По сравнению полученных измерений ин; енсинности люминесценции с рабочей зависи-. мостью (фиг.7) определяют ти (химическую природу) примеси, я по с 1 оаннению с грядуировочным графикомее концентрацию Способ позволяет идентифицировать " такие примеси в воде, для которьгх константы скорости реакции с электронными (или дырочнымк) ЦО в ЩГС константы скорости реакций с гиг(ратированными продуктами трансформации ЦО в воде различаются. Константы ско-. ростей реакций гидратировянных элект. ранов (продукты трансформации электрснньгх Г - центров в воде) установлены для большего числа примесей и воде, Причем величины этих констант для разных примесей отличаются н шит 2 1 ороких пределах 10 - 10 с, мольтл, Чта ОбЕСПЕЧИНаЕТ ВЫСОКУЮ КэбиратЕЛ 1 тнссть предлагаемого способа, При этом ненступающие в химические реак ции с ЦО и продуктами их трансформации примеси в воде (такиет для которых эти константы меньше210 с, моль/л) не мешают анализ К примесям, не мешающим анализу, относятся галогениды щелочных металлов т.е. ионы щелочных металлов, ионыт 1 С 5 галогенов, ионы сульфата и др, Поэто- " му анализ можно проводить деже н присутствии таких примесей (как это было, например, показано в примеоах реализации способа), Способ позволяет быстро (в течение5 мин) про.- вести анализ примесей в ваде, Образцы ЩГС в виде дисков монокристаллан приготанливают одновременно цля боль и" з"": Ге"ий 110-( 000 и- СО - ;даные блут 1 еием или Другим спо.-Обом 110:- 1 Г С в рассмотрепых условиях ос ГЯ 1 ГГ 1 ся с. Неизмеными физикохкмичсскими снс 1 йствями в -ечение л 1 иОЕттт-НОГО ВРЕМЕНИ (1"О ЛЕТ)т ПОЭТОи приготон.г"1 ие П 1 ГС с .10 можно проводить 0 11 ОБ 1 эемен 0,.1 лн большого числа образцов и хранить кх длитель 1 тсе Бремя, Установки гипа Р 1 И - " -20 ггозволяю 1 в .роногкть облучение Однонре менно намного боль 1 тхих количеств, чем 1000:гт, Обэазцсн. При этом сам пронес- Облуче 1 ия = зависимости О-. еоб. Х 051 т 1 МО й ДОЗЫ ДС 1 Б ТС я ОКОЛО 1 ЧСО 0 Отт Л Я и 3 О б р Р Т Е Н И я.1 твтП 1 С СЦЕ 11 ЦКИ,;-10 З 1.ИКЯЮШЕй Б ПРОЦЕССЕ вас тнорс.ни 51 в 11 с "ледттемой прОбе нйды1 СЕГ 10 т 1 НС - ГЯЛСИДНО -О СОЕДИНЕ 1 ГКЯ В ВИДЕ Б ра оа 1 оше гася дис сасодержащего центС 1 СРЯСКИ И ОПОЕДЕЛЕ 11 Я КОН" тЕНТРЯ:. Ик т,Р 1.1.511 СИ ЛО ГОЯДттт 1 РОНОЧНОМУ ГРЯ 111 И 1 УтСТЛИЧЯЮЩИйСЯТЕМ та, с Белью лань.щения избира-ельностк пособа, испаттьзуют по ме 1 ьшей ме" е два Образця 1 оелач 110 ГялсицнСГОс ОСДИНСНИЯ С РЯЗ 51 КЧЯЮГ(ИМИСЯ ФИЗИКОтнотт 1 ЕСКИМИ НайСТВЯМИ цЕНтрОВ ОК 11 ЯСХК, ЦЛЯ КатжДОГО НИДа КЛК СМЕСИ :ри 7 ес"й стооят ряООчи 1. График, ня "С: ,."ОСЦИСт тСОТОООГт ОТК 5 таГП,тРЮт"1 ТЕтСИ В ИОСТ О Л 1 ОМИНЕСЦЕНЦКК ДЛ 5: ОД - образц 11. а на Оск ОрДинат - - инГС 11 сь 1 нпость .Бомкнесценции другого Обтоязття для Одном и таи же каннент. О 1 лти И П 1 Д 15: ОДНОГО и ТОГО жЕ С ОС1 т 11 т 11-.Ч-ЕВ, И ПО СРаННЕНИ 1 О ИНтЕНгпомиР 012 етснии пробы с Ирк.-,ой Баоот 1 ЕГО -РЯЙИКЯ СУДЯ "Г С ХИМИ- тте С 11 - :й ПРИРО"З Птт 1.1 тМЕСт 1,3 " в ,:.особ Определения примесей,.-,Я ГтУТЕМ -1 ЗМЕРЕ 1 ГИЯ;1 тЕНСИБНОСтИт ";",.:ЕСЦЕН 1 ти 12 Ба. НИКЯЮШЕй В Г 1 РОПЕС- с; в . ря. тнорени.1 г, исследуемой гсрсбе 11 т 1 ДЬ 1 ЩЕЛ 0.1 НО" ЯЛОИДНОГа СОЕДИНЕНИЯн Бь 1 де в рящяюг(егася диска содержащегс 1 центры 01;раскк, и Опрсделенкя тт в ,.:1 ".ттрацик;,.рКМЕСИ ПО ГрадуИрСНОЧ,-.Ому Грясвику, 0 т л и ч а ю щ и йС Я "ЕМ т 1 ТО. С ЦЕЛЬЮ ПОНЫШРНИЯ ИЗактиваторов с концентрацией 10-10 моль/л или тушителей с концентрацией 1 О - 10 моль/л, меняющихинтенсивность люминесценции, для 5каждого типа или смеси примесей строят рабочий график, на оси абсцисскоторого откладывают интенсивностьлюминесценции для одной пробы, а наоси ординат - интенсивность люминес - 10ценции другой пробы для одной и тойже концентрации или для одного и того же состава примесей н по сравнениюинтенсивностей люминесценции с кривой рабочего графика судят о химической природе примеси. 3. Способ определения примесей вводе путем измерений интенсивностилюминесценции, возникающей в процес- рбсе растворения в исследуемой пробеводы щелочно-галоидного соединения в виде вращающегося диска, содержащегоцентры окраски и определения концентрации по градуировочному графику,о т л и ч а ю ш и й с я тем, что,с целью повышения избирательностиспособа, растворение проводят придвух или больше отличающихся постоянных угловых скоростях вращения дискащелочно-галоидного соединения вокругоси симметрии, для каждого типа илисмеси примесей строят рабочий график,на оси абсцисскоторого откладываютинтенсивность люминесценции при одной скорости вращения диска, а наоси ординат - при другой скоростидиска для одной и той же концентрации или одного и того же состава при.месей и по сравнению интенсивностейломинесценции с кривой рабочего графика судят о химической природе примеси.Сост Техр Корректор Т,Колб едактор Л.Гратилл Тираж 728осударственнам изобретенсква, 3-35 Заказ 2118 Подписита СССРтийяб д,ВНИИПИ по 3035, Й и Производственно-полиграфическое предприятие, г,Ужгород, ул,Проектная,ц