CZ23816U1 - Trubičkový detektor s dusičnanem ceričito-amonným ke zjišťování dráždivých látek CR a DM v ovzduší i v roztocích - Google Patents

Description

Oblast techniky

Technické řešení se týká složení indikační náplně a konstrukce trubičkového detektoru ke zjišťování dráždivých látek CR a DM v ovzduší i v roztocích při jejich vojenském a nevojenském použití nebo při monitorování chemických provozů a skladů.

Dosavadní stav techniky

Látka CR, chemicky dibenzo[/\/]-l,4-oxazepin [C₆H4-(N=CH)(O)-C6H4], patří mezi novodobé dráždivě bojové chemické látky (BCHL) s mohutným účinkem na oči, nos, jícen a kůži. Používá se také jako policejní chemický prostředek. Základní toxikologické údaje: práh dráždivosti 0,002 mg/m³, střední efektivní koncentrace ECt50 0,7 mg.min/m³, letální koncentrace LCt50 100 000 mg.min/m³, index bezpečnosti cca 140 000. Látka DM (adamsit), chemicky 10-chlor5,10-dihydrofenarsazin [HN(C6H4)2AsC1], je BCHL první generace s dráždivým účinkem na homí cesty dýchací. Letální koncentrace LCt50 je 11 000 mg.min/m³, hodnota střední zneschopftující koncentrace ICt50 je v rozmezí 22 až 150 mg.min/m³.

Detekci a stanovení látek CR a DM je ve světě i u nás věnována poměrně značná pozornost. Zvláštní význam má skupina metod, která je zaměřena na použití v polních podmínkách a využívá jednoduché principy a postupy. Jedná se zejména o jednoduché technické prostředky chemického průzkumu a chemické kontroly (detekční trubičky, indikační papírky, proužky a pásky) založené na barevných reakcích.

Látka CR, podobně jako ostatní BCHL s obsahem terciárního heterodusíku, reaguje s Dragendorffovým činidlem za vzniku oranžově zbarvené sraženiny [Roslonek H., Makles Z,, Sokolowski M.: Biul, Wojsk, Inst. Chem. Radion. 1(10), 22 (1982)]. S Marquisovým činidlem poskytuje žluté zabarvení. Analytická kontrola látky CR v polních podmínkách je založená na štěpení azomethinové vazby a následné diazotaěně-kopulační reakci. Látka CR poskytuje s kyselinou dusitou reaktivní diazoniovou sůl, která vytváří s pasivními komponentami barevné produkty, například s N-(l-naftyl)ethylendiamin hydrochloridem (NEDD) vzniká Červeně fialový 2[2-(4-aminoethylamin)-l-naftylazo)fenoxy]benzaldehyd. Tato reakce byla využita pro spektrofotometrické stanovení [Halámek E., Kobliha Z., Fóldeši V.: Talanta 40, 1189 (1993)] i ke konstrukci detekční trubičky [Halámek E., Fóldeši V.: ČSFR 2641 (1987)]. Detekční trubička obsahuje vrstvu silikagelu impregnovaného dusitanem sodným a ampulku s detekčním roztokem NEDD ve zředěné kyselině chlorovodíkové. Nevýhodou trubičkového detektoru je nízká stabilita kopulační komponenty. Její stabilitu lze do jisté míry zvýšit použitím roztoku v pyridinu [Zolotov Yu.A., Ivanov V.M., Amelin V.G.: Chemical Test Metods of Anály sis. Elsevier, Amsterdam 2002, p. 268].

Starší detekční trubička bývalé československé armády obsahovala vrstvu skleněné vaty a ampulku s detekčním roztokem dusičnanu rtuťného v koncentrované kyselině sírové. Přítomnost látky DM se projevila vznikem zeleně zabarveného produktu neznámého složení. Podobnou detekční trubičku (IT-15-30) nabízí ruská firma Krismas [Zolotov Yu.A., Ivanov V.M., Amelin V.G.: Chemical Test Metods of Anály sis. Elsevier, Amsterdam 2002, p. 268]. Jiná detekční trubička obsahuje inertní nosič a ampulku s roztokem thiokyanátu amonného nebo thiokyanátů alkalických kovů. V přítomnosti látky DM se objeví žluté zabarvení způsobené fenarsazinem thiokyanátu [Pitschmann V., Halámek E., Kobliha Z.: CS 14426 (2004)]. V praxi se využívá také postup založený na převedení látky DM na arsan, který lze prokázat bromidem rtuťnatým nebo jinými solemi těžkých kovů. Tato metoda ovšem v případě látky DM není zcela spolehlivá. V minulosti byla popsána i neselektivní reakce s koncentrovanou kyselinou sírovou za vzniku červeného zabarvení nebo specifičtější reakce za vzniku červené sodné soli nitračního produktu [Franke S.: Lehrbuch der Militdrchemie. Band 2. Militárverlag DDR, Berlin 1977, s. 344]. Je

-1 CZ 23816 Ul známo, že indol [Rahim S.A., Fakhri N.A., Bashir W.A.: Microchem. J. 28, 479 (1983)] nebo polyvinylkarbazol [Abe Satsuki: Chem. Lett. 3, 237 (1977)] poskytují v kyselém prostředí s dusitanovými ionty intenzivně zabarvené nitroso-produkty. Na základě analogie byl vyvinut trubičkový detektor ke zjišťování látky DM v ovzduší [Pitschmann V., Halámek E., Kobliha Z.: Science & Military 2(1), 63 (2007)].

Podstata technického řešení

Podstatou technického řešení je návrh nové konstrukce trubičkového detektoru ke zjišťování dráždivých látek CR a DM v ovzduší i v roztocích, který obsahuje indikační vrstvu tvořenou 50 až 80 % hmotn. chemicky inertního zrnitého sorpčního materiálu a 20 až 50 % hmotn. imobilizováného dusičnanu ceričito-amonného, filtrační vložku ze skleněné vaty a ampulku s detekční kapalinou, tj. směsí voda-aceton v objemovém poměru 1:1.

Detekce látek CR a DM je založená na jejich reakci s dusičnanem ceričito-amonným (NH4)2[Ce(NO₃)₆] za vzniku charakteristického oranžového až červeně-hnědého zabarvení. Reakce probíhá po rozbití ampulky s detekční kapalinou na sloupci indikační vrstvy. Aerosol látek CR a DM je účinně zachycen filtrační vložkou ze skleněné vaty.

Mechanismus chemické reakce látek CR a DM s dusičnanem ceričito-amonným není zcela objasněn. Vzniká pravděpodobně směs barevných nitračních produktů a komplexních solí. Reakce probíhají ve vodném-acetonovém prostředí, které zajišťuje optimální rozpustnost analytického činidla i kontrolovaných dráždivých látek CR a DM.

Stabilita dusičnanu ceričito-amonného na nosiči je minimálně 12 měsíců. Stabilita detekční kapaliny ve skleněné ampulce je prakticky neomezená. Obecnou výhodou navrženého detekčního systému je zejména jeho konstrukční a uživatelská jednoduchost. Jeho nevýhodou je nižší citlivost a také nižší selektivita, protože s dusičnanem ceričito-amonným reaguje celá řada alkoholů (včetně ethanolu), fenolů a aminů. Naproti tomu nejznámější smrtící BCHL (VX, sarin, yperit, lewisit) průběh detekce neruší.

Příklad provedeni

Trubičkový detektor obsahuje indikační vrstvu, filtrační vložku a ampulku s detekční kapalinou.

Indikační vrstva je připravená následujícím způsobem. Silikagel o změní 0,5 až 0,9 mm je vyčištěn varem ve zředěné kyselině chlorovodíkové, promyt destilovanou vodou do neutrálního pH a vysušen pri teplotě 130 °C. Vyčištěný a aktivovaný nosič je impregnován 30% roztokem dusičnanu ceričito-amonného a vysušen ve vakuové sušárně do konstantní hmotnosti. Suchá indikační náplň žlutého zabarvení je nasypána do skleněné obalové trubice o vnitřním průměru 5 až 6 mm na vrstvu vysokou 10 mm.

Na indikační vrstvě je umístěna filtrační vložka ze skleněných vláken tlustá 2 mm.

Nad indikační vrstvu s filtrační vložkou je uložena skleněná ampulka, která obsahuje 0,05 ml směsi voda-aceton v objemovém poměru 1:1.

Indikační vrstva s filtrační vložkou je proti pohybu zajištěna polyethylenovými hvězdičkami a polyamidovou síťkou. Obalová trubice je nakonec hermeticky uzavřena zatavením.

Uvedený příklad je pouze ilustrativní a nepostihuje všechny možné varianty složení indikační náplně a konstrukce trubičkového detektoru.

Způsoby aplikace:

Před použitím trubičkového detektoru k analýze ovzduší se ulomí oba zatavené konce, ruční purapičkou nebo elektrickým nasávacím zařízením se odeberou 3 dm³ vzorku kontaminovaného ovzduší, kovovým bodcem se rozdrtí ampulka a detekční kapalina se setrepe až na indikační

-2CZ 23816 Ul vrstvu. Vznik oranžového až hnědého zabarvení na indikační vrstvě je důkazem přítomnosti látky CR nebo DM. Detekční limit za těchto podmínek je 5 až 10 mg/m³.

Před použitím trubičkového detektoru k analýze roztoků (například kontaminovaná voda a organická rozpouštědla po extrakci sypkých a pevných vzorků) se ulomí oba zatavené konce a špička detektoru se ponoří do zkoumaného roztoku tak, aby se navlhčila indikační vrstva. Vznik oranžového až hnědého zabarvení na indikační vrstvě je důkazem přítomnosti látky CR nebo DM. Detekční limit za těchto podmínek je 10 až 20 mg/1.

Průmyslová využitelnost

Trubičkový detektor ke zjišťování dráždi vých látek CR a DM ve vodě i v ovzduší podle technicio kého řešení je využitelný například speciálními jednotkami Armády České republiky při chemickém průzkumu a chemické kontrole, policejními jednotkami disponujícími chemickými donucovacími prostředky, útvary Hasičského záchranného sboru nebo inspekčními týmy, které kontrolují dodržování Úmluvy o všeobecném zákazu chemických zbraní.

Claims (1)

1. NÁROKY NA OCHRANU

   15 1. Trubičkový detektor ke zjišťování dráždi vých látek dibenzo[ó7]-U4-oxazepinu (CR) a 10chlor-5,10-dihydrofenarsazinu (DM) ve vodě i v ovzduší, vyznačující se tím, že obsahuje indikační vrstvu tvořenou 50 až 80 % hmotn. chemicky inertního zrnitého sorpčního materiálu a 20 až 50 % hmotn, imobilizovaného dusičnanu ceričito-amonného, filtrační vložku ze skleněné vaty a ampulku s detekční kapalinou, tj. směsí voda-aceton v objemovém poměru 1:1.