EA036694B1 - Способ подготовки проб для определения свинца в пиролизной жидкости - Google Patents
Способ подготовки проб для определения свинца в пиролизной жидкости Download PDFInfo
- Publication number
- EA036694B1 EA036694B1 EA201900153A EA201900153A EA036694B1 EA 036694 B1 EA036694 B1 EA 036694B1 EA 201900153 A EA201900153 A EA 201900153A EA 201900153 A EA201900153 A EA 201900153A EA 036694 B1 EA036694 B1 EA 036694B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- sample
- pyrolysis liquid
- decomposition
- dissolved
- temperature
- Prior art date
Links
- 239000007788 liquid Substances 0.000 title claims abstract description 57
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 title claims abstract description 56
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 35
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title abstract description 17
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 31
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 claims abstract description 31
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 24
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims abstract description 22
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims abstract description 11
- 238000004380 ashing Methods 0.000 claims abstract description 10
- 238000009616 inductively coupled plasma Methods 0.000 claims abstract description 10
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000001636 atomic emission spectroscopy Methods 0.000 claims abstract description 3
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 claims description 55
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 6
- 238000005070 sampling Methods 0.000 abstract description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 8
- 150000002611 lead compounds Chemical class 0.000 description 7
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 7
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 6
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 5
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 5
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000003502 gasoline Substances 0.000 description 4
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 4
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 description 3
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 3
- 238000001479 atomic absorption spectroscopy Methods 0.000 description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 3
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 3
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 3
- WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N lead(0) Chemical compound [Pb] WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 3
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 3
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical group [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 2
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000012491 analyte Substances 0.000 description 2
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 2
- LTNZEXKYNRNOGT-UHFFFAOYSA-N dequalinium chloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].C1=CC=C2[N+](CCCCCCCCCC[N+]3=C4C=CC=CC4=C(N)C=C3C)=C(C)C=C(N)C2=C1 LTNZEXKYNRNOGT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 2
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 2
- 239000000295 fuel oil Substances 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 2
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 2
- 238000002354 inductively-coupled plasma atomic emission spectroscopy Methods 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 229910052745 lead Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052573 porcelain Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000001303 quality assessment method Methods 0.000 description 2
- 238000001073 sample cooling Methods 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 239000011573 trace mineral Substances 0.000 description 2
- 235000013619 trace mineral Nutrition 0.000 description 2
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 2
- 102100026205 1-phosphatidylinositol 4,5-bisphosphate phosphodiesterase gamma-1 Human genes 0.000 description 1
- ZCYVEMRRCGMTRW-UHFFFAOYSA-N 7553-56-2 Chemical compound [I] ZCYVEMRRCGMTRW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-M Acetate Chemical compound CC([O-])=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- CPELXLSAUQHCOX-UHFFFAOYSA-M Bromide Chemical compound [Br-] CPELXLSAUQHCOX-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M Fluoride anion Chemical compound [F-] KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 101000691599 Homo sapiens 1-phosphatidylinositol 4,5-bisphosphate phosphodiesterase gamma-1 Proteins 0.000 description 1
- 229910000003 Lead carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- NTIZESTWPVYFNL-UHFFFAOYSA-N Methyl isobutyl ketone Chemical compound CC(C)CC(C)=O NTIZESTWPVYFNL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UIHCLUNTQKBZGK-UHFFFAOYSA-N Methyl isobutyl ketone Natural products CCC(C)C(C)=O UIHCLUNTQKBZGK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 description 1
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N Nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 1
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 1
- 238000000559 atomic spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 239000002283 diesel fuel Substances 0.000 description 1
- 230000029087 digestion Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000000295 emission spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 1
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 1
- 229910052949 galena Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 description 1
- XMBWDFGMSWQBCA-UHFFFAOYSA-N hydrogen iodide Chemical compound I XMBWDFGMSWQBCA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M hydroxide Chemical compound [OH-] XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 239000011630 iodine Substances 0.000 description 1
- 229910052740 iodine Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- RLJMLMKIBZAXJO-UHFFFAOYSA-N lead nitrate Chemical compound [O-][N+](=O)O[Pb]O[N+]([O-])=O RLJMLMKIBZAXJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HWSZZLVAJGOAAY-UHFFFAOYSA-L lead(II) chloride Chemical compound Cl[Pb]Cl HWSZZLVAJGOAAY-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- YEXPOXQUZXUXJW-UHFFFAOYSA-N lead(II) oxide Inorganic materials [Pb]=O YEXPOXQUZXUXJW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004949 mass spectrometry Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002823 nitrates Chemical class 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- -1 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 1
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 1
- 125000001453 quaternary ammonium group Chemical group 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
- 238000004611 spectroscopical analysis Methods 0.000 description 1
- 238000010183 spectrum analysis Methods 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 150000003467 sulfuric acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
- G01N1/28—Preparing specimens for investigation including physical details of (bio-)chemical methods covered elsewhere, e.g. G01N33/50, C12Q
- G01N1/44—Sample treatment involving radiation, e.g. heat
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
- C01G21/00—Compounds of lead
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
- C01G21/00—Compounds of lead
- C01G21/18—Nitrates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
- C01G21/00—Compounds of lead
- C01G21/20—Sulfates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
- C10G1/00—Production of liquid hydrocarbon mixtures from oil-shale, oil-sand, or non-melting solid carbonaceous or similar materials, e.g. wood, coal
- C10G1/10—Production of liquid hydrocarbon mixtures from oil-shale, oil-sand, or non-melting solid carbonaceous or similar materials, e.g. wood, coal from rubber or rubber waste
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
- G01J3/28—Investigating the spectrum
- G01J3/443—Emission spectrometry
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Investigating Or Analyzing Non-Biological Materials By The Use Of Chemical Means (AREA)
- Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
Abstract
Изобретение относится к аналитической химии. Способ подготовки проб для определения содержания свинца в пиролизной жидкости для атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой включает отбор пробы пиролизной жидкости в количестве от 0,2 до 0,7 г, добавление азотной кислоты и термическое разложение ее в муфельной печи. Пробу пиролизной жидкости разлагают в тигле при температуре 450-550°C до образования на внутренней поверхности тигля сухого углистого остатка. Сухой углистый остаток обрабатывают водным раствором азотной кислоты. Получают раствор с растворенными и нерастворенными примесями и фильтруют его на беззольном фильтре. Отделенную на фильтре нерастворенную примесь термически разлагают при температуре 650-750°C до полного озоления. Полученную золу растворяют в растворе с растворенными примесями. Технический результат - минимизация времени подготовки проб для определения содержания свинца в пиролизной жидкости.
Description
Изобретение относится к аналитической химии, а именно к подготовке проб для определения содержания элементов в пиролизной жидкости.
Известен способ подготовки проб бензина для определения общего содержания свинца в диапазоне концентраций от 2,5 до 25 мг/дм3 в бензине любого состава независимо от типа алкилата свинца методом атомно-абсорбционный спектрометрии. При подготовке пробы бензин разбавляют метилизобутилкетоном и стабилизируют компоненты алкилсвинца с использованием реакции четвертичного аммония с йодом и солью. Содержание свинца в пробе определяют методом атомно-абсорбционной пламенной спектрометрии, используя стандарты, приготовленные из хлорида свинца класса х.ч. При применении такой обработки все алкильные производные свинца дают идентичный сигнал [ГОСТ Р 51942-2010 Бензины. Определение свинца методом атомно-абсорбционной спектрометрии].
Недостатком известного способа является относительная продолжительность подготовки к испытанию и проведения испытаний. Способ трудоемок, требуется большое количество реактивов. Кроме того, способ предназначен для подготовки проб бензина, в котором свинец присутствует в определенной химической форме - в виде алкильных производных свинца.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению является способ подготовки проб углеводородных масел концентрированными кислотами при высоком давлении и высокой температуре [ASTM, С 1234-98. Практическое руководство для подготовки проб масел и масляных отходов методом высокотемпературного разложения под высоким давлением для определения микроэлементов. Подтверждено в 2004 г. Standart Practice for Preparation of Oils and Oily Waste Samples by High-Pressure, High-Temperature Digestion for Trace Element Determinations. ASTM, С 1234-98. (Reapproved 2004)]. Этим способом определяют 28 элементов методами атомной спектроскопии и масс-спектрометрии с ИСП, атомноабсорбционной спектроскопии и радиометрическими методами. При этом навеску масла массой 0,2-0,7 г помещают в стакан, приливают 5 мл азотной кислоты, 2,5 мл соляной кислоты, закрывают пленкой из политетрафторэтилена, прокалывают в пленке отверстие, прикрывают крышкой, обертывают фольгой и устанавливают в печь высокого давления. Заполняют печь инертным газом, аргоном или азотом, устанавливают температурную программу и запускают процесс разложения, который состоит из нескольких стадий. Каждая стадия разложения имеет свою заданную температуру (25-300°C) и суммарную длительность 180 мин.
Недостатком известного способа подготовки проб является необходимость разложения пробы в несколько относительно продолжительных стадий.
Задачей изобретения является устранение указанного недостатка, а именно минимизация количества стадий разложения пробы.
Для исключения указанного недостатка в способе подготовки проб для определения содержания свинца в пиролизной жидкости для атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой, включающем отбор пробы пиролизной жидкости в количестве от 0,2 до 0,7 г, добавление азотной кислоты и термическое разложение ее в муфельной печи, предлагается:
пробу пиролизной жидкости разлагать в тигле при температуре 450-550°C до образования на внутренней поверхности тигля сухого углистого остатка;
сухой углистый остаток обрабатывать водным раствором азотной кислоты;
получить раствор с растворенными и нерастворенными примесями;
отфильтровать раствор с растворенными и нерастворенными примесями на беззольном фильтре;
отделенную на фильтре нерастворенную примесь термически разложить при температуре 650750°C до полного озоления;
полученную золу растворить в растворе с растворенными примесями.
Частные случаи реализации способа:
во-первых, перед разложением пробы пиролизной жидкости в нее добавить не более 1 мл концентрированной азотной кислоты и обеспечить гомогенность пробы;
во-вторых, разложение пробы пиролизной жидкости проводить при постепенном нагреве в тигле конструкцией, препятствующей потере пробы в жидком виде при разложении;
в-третьих, сухой углистый остаток обработать в водном растворе азотной кислоты концентрацией 20-30 мас.% при температуре 85-95°C;
в-четвертых, золу растворить в растворе с растворенными примесями при температуре 85-95°C.
Сущность способа подготовки проб для определения содержания свинца в пиролизной жидкости заключается в следующем.
Блок-схема процесса подготовки проб пиролизной жидкости представлена на чертеже.
Подготовка проб для определения содержания свинца в пиролизной жидкости для атомноэмиссионной спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой включает отбор пробы пиролизной жидкости в количестве от 0,2 до 0,7 г, добавление азотной кислоты и термическое разложение ее в муфельной печи.
Выбор оптимальных условий разложения проб пиролизной жидкости с целью сокращения времени пробоподготовки, достижения полноты озоления и минимизации потерь содержания свинца был проведен на образцах пиролизной жидкости, полученной от переработки автопокрышек различных марок
- 1 036694 (Nokian Nordman, Dunlop sport maxx, Continental, VolTYRE, ЗИЛ ) и их смесей, путем подбора значений параметров режима разложения (температуры муфельной печи, времени воздействия температуры на пробу). Навеска пиролизной жидкости определена расчетным путем, исходя из чувствительности атомно-эмиссионного спектрометра с индуктивно-связанной плазмой с запасом в 2 раза и из содержания свинца в пробе, установленного на основании предварительных данных.
Пробу пиролизной жидкости разлагают в тигле при температуре 450-550°C до образования на внутренней поверхности тигля сухого углистого остатка.
Разложение пробы пиролизной жидкости проводят при более высокой температуре в муфельной печи в интервале 450-550°C в воздушной среде, что способствует сокращению времени разложения и повышению степени разложения пробы. Согласно многим методикам озоления органических материалов, содержащих свинец, потери свинца минимальны в области температур от 450-500°C и даже при более высоких температурах, например 500-550°C, особенно для образцов свинца в виде нитратов и сульфатов. Обработка азотной кислотой особенно частично озоленных проб способствует ускорению окисления пробы, сокращает время подготовки пробы к анализу [Бок Р. Методы разложения в аналитической химии. Пер. с англ./Под ред. А.И. Бусева и Н.В. Трофимова. - М.: Химия, 1984, 432 с.].
Значения устанавливаемых параметров режима разложения и результаты визуальной оценки полноты процессов разложения приведены в табл. 1 и 2.
Сухой углистый остаток обрабатывают водным раствором азотной кислоты.
Получают раствор с растворенными и нерастворенными примесями и фильтруют его на беззольном фильтре.
Отделенную на фильтре нерастворенную примесь термически разлагают при температуре 650750°C до полного озоления.
Полученные результаты, представленные в табл. 2, позволяют определить диапазон режимов разложения отфильтрованного остатка (650-750°) в муфельной печи, кроме того, позволяют сократить время пробоподготовки путем обработки азотной кислотой как исходной пробы, так и частично озоленной пробы пиролизной жидкости.
Таблица 1
Значения параметров режима разложения и оценки качества разложения проб пиролизной жидкости до сухого углистого остатка
| № п/п | Изменяемые параметры | Значение | Оценка качества разложения |
| 1 | Температура, °C | 400 | Осталась неразложившаяся жидкая фаза |
| Время разложения, мин | 60* | ||
| 2 | Температура, °C | 450 | Осталась неразложившаяся жидкая фаза |
| Время разложения, мин | 30* | ||
| 3 | Температура, °C | 450 | Жидкая фаза, в основном, удалена из тигля |
| Время разложения, мин | 60* | ||
| 4 | Температура, °C | 500 | Сухой углистый остаток. Жидкая фаза полностью удалена из тигля |
| Время разложения, мин | 60* | ||
| 5 | Температура, °C | 550 | Сухой углистый остаток. Жидкая фаза полностью удалена из тигля |
| Время разложения, мин | 60 |
* - время разложения пробы включает постепенный нагрев и выход на требуемую температуру.
Таблица 2
Значения параметров режима разложения и оценки качества разложения отфильтрованной части до зольного остатка
| № п/п | Изменяемые параметры | Значение | Оценка качества разложения |
| 1 | Температура, °C | 600 | Остались углистые вкрапления черного цвета |
| Время разложения, мин | 20 | ||
| 2 | Температура, °C | 650 | Остались углистые вкрапления черного цвета |
| Время разложения, мин | 15 | ||
| 3 | Температура, °C | 650 | Остались углистые вкрапления черного цвета |
| Время разложения, мин | 20 | ||
| 4 | Температура, °C | 700 | Зольный остаток светло-серого цвета |
| Время разложения, мин | 15 | ||
| 5 | Температура, °C | 750 | Рыхлый зольный остаток светло-серого цвета |
| Время разложения, мин | 10 |
На основании экспериментальных данных был выбран диапазон температур и времени разложения в рамках режимов разложения № 4 по табл. 1 и 2.
- 2 036694
При разложении пробы при температуре менее 450°C испарение углеводородной составляющей пробы будет не полным и может привести к загрязнению оптики на атомно-эмиссионного спектрометра, что резко понизит точность измерений или полностью выведет оборудование из строя. Разложение пробы при температуре более 550°C приведет к увеличению вероятности потери анализируемого вещества (свинца).
При разложении отфильтрованной части при температуре менее 650°C озоление пробы будет не полным, разложение пробы при температуре более 750°C приведет к увеличению энергозатрат и вероятности потери анализируемого вещества (свинца).
Полученную золу растворяют в растворе с растворенными примесями.
В частных случаях реализации способа осуществляют следующее.
Во-первых, перед разложением пробы пиролизной жидкости в нее добавляют не более 1 мл концентрированной азотной кислоты и обеспечивают гомогенность пробы.
Объем концентрированной азотной кислоты в 1 мл, добавляемый в пробу пиролизной жидкости перед ее размещением в муфельную печь, обеспечивает ее полную гомогенизацию и сокращает продолжительность разложения пробы до сухого углистого остатка. Во время разложения пробы как во время выпаривания и в начале сжигания подогрев регулируют так, чтобы пиролизная жидкость не выплескивалась и не вытекала из тигля [ГОСТ 1461-75 Нефть и нефтепродукты. Методы определения зольности (с изменениями № 1-3)].
Во-вторых, разложение пробы пиролизной жидкости ведут при постепенном нагреве в тигле конструкцией, препятствующей потере пробы в жидком виде при разложении.
Для размещения пробы пиролизной жидкости в муфельной печи используют тигли, поверхность которых инертна к соединениям свинца, присутствующим в пиролизной жидкости или образующимся в результате ее разложения. Тем самым минимизируется потеря металлического свинца и его соединений, результаты спектрометрического анализа считаются более достоверными. Конструкция или форма тигля должна препятствовать разливу или расплескиванию пробы пиролизной жидкости и одновременно обеспечивать свободный отвод органической составляющей в виде газа. Например, тигель должен иметь крышку с отверстиями или глубину чаши, предотвращающей расплескивание пробы. Применение металлических тиглей, в том числе платиновых, не рекомендуется во избежание сплавления свинца с материалом тигля и, как следствие, значительной потери анализируемого элемента.
В-третьих, сухой углистый остаток обрабатывают в водном растворе азотной кислоты концентрацией 20-30 мас.% при температуре 85-95°C.
В качестве реагента для окисления пробы пиролизной жидкости и для растворения содержащихся в ней соединений свинца используют водный раствор азотной кислоты [ГОСТ 11125-84 Кислота азотная особой чистоты. Технические условия (с изменением № 1, с поправкой)]. В результате взаимодействия водного раствора азотной кислоты с металлическим свинцом и его соединениями в качестве продуктов образуется нитрат свинца, характеризующийся низкой летучестью при озолении, а также наибольшей из солей свинца растворимостью в воде (табл. 3), что позволяет использовать наименьший объем реактива для растворения единицы массы свинецсодержащей пробы.
Таблица 3
Растворимость в воде солей свинца
| Название соединения | Химическая формула | Растворимость при 25°С (или произведение растворимости), г/100 мл воды |
| Ацетат | (СНзСОО)2РЬ | 55 (221 при 50°С) |
| Бромид | РЬВг2 | 5,7-10'6 |
| Карбонат | РЬСОз | 3,3 10'14 |
| Основной карбонат | 2РЬСОзРЬ(ОН)2 | 3,3-10'14 |
| Хлорид | РЬС12 | 110·4 |
| Фторид | PbF2 | 3,7-10'8 |
| Гидроксид | РЬ(ОН)2 | 4-Ю'15 |
| Иодид | РЫ2 | 1,4-10'8 |
| Нитрат | Pb(NO3)2 | 60 (91,6 при 60°С; 127 при 100°С) |
| Фосфат | РЬз(РО4)2 | 10'55 |
| Сульфат | PbSO4 | 1-Ю-8 |
Данные из Р. Рипан, И. Четяну. Неорганическая химия. М.: Мир, 1971., Химическая энциклопедия. М: Большая Российская энциклопедия, т.1, с.59-63, т.4, с. 299-306, т.5, с.32, 33, 1995.
Далее приведены химические формулы взаимодействия металлического свинца и некоторых его соединений с водным раствором азотной кислоты.
- 3 036694
Pb + 8 HNO3 = 3 Pb (NO3)2 + 2 NO + 4 H2O
PbO + 2HNO3 = Pb (NO3)2 + H2O
PbS + 8HNO3 = PbSO4 +8NO2 +4H2O
Концентрация и объем азотной кислоты подбираются исходя из объема тигля, количества и состава зольного остатка с таким расчетом, чтобы обеспечить высокую скорость растворения соединений свинца при минимальных затратах реагента. В качестве оптимального для растворения свинецсодержащих проб рекомендуется водный раствор HNO3 с концентрацией 20-30 мас.% [ГОСТ 8857-77. Свинец. Метод спектрального анализа]. Температура кипения растворов азотной кислоты указанной концентрации характеризуется величиной в интервале значений 105-107°C [Атрощенко В.И., Каргин С.И. Технология азотной кислоты, 3-е изд., переработанное и дополненное. - Москва: Химия, 1970, - 496 с.], что определяет оптимальную температуру для обработки углистого и зольного остатков - 85-95°C. При более высокой температуре (>95°C) происходит активное кипение раствора и его разбрызгивание. При более низкой температуре <85°C растворение проб заметно замедляется. После растворения в азотной кислоте хорошо растворимых соединений свинца из углистого остатка (PbO, PbS, Pb, Pb (NO3)2) нерастворившуюся углеродную часть с возможными остатками труднорастворимых и низколетучих соединений свинца (PbSO4) отфильтровывают для дальнейшего ускоренного разложения пробы при более высокой температуре.
В-четвертых, золу растворяют в растворе с растворенными примесями при температуре 85-95°C.
Основные термины и понятия, используемые в описании рассматриваемого технического решения.
Атомно-эмисионный метод анализа с индуктивно-связанной плазмой основан на возбуждении элементов средой высокотемпературного ионизированного аргона с последующей регистрацией их характеристических спектров эмиссии. Элементный состав пробы определяют (с пределами обнаружения элементов на уровне 10-5 мас.% или 0,1 мг/дм3 пробы), измеряя спектральный состав и интенсивность возбужденного излучения.
Пиролизная жидкость (пиролизное масло, конденсируемая пиромасляная жидкость) представляет собой наиболее важный продукт (с выходом до 50-55 мас.%) из трех фракций, образующихся в результате процесса пиролиза отработанных автомобильных шин, наряду с твердым остатком углерода (угля) и газами. В зависимости от типа переработанных шин и способа их переработки пиролизные жидкости состоят из большого числа разнообразных компонентов, содержание которых количественно оценить трудно. По результатам многочисленных исследований топливных свойств пиролитических жидкостей, их характеристик, химического и элементного состава установлено [Islam, M.R., Il, K.S., Haniu, H., Beg, M.R.A. 2008. Fire-tube Heating Pyrolysis of Car Tire Wastes: End Uses of Product Liquids as Fuels and Chemicals. International Energy Journal. 9: 189-198], что теплотворная способность пиролизной жидкости (41-44 МДж/кг) выше, чем для коммерческих топочных масел, но содержание серы (1-1,4%) близко или немного превышает предельное значение и находится между показателем для коммерческого дизельного топлива и мазута. Использование пиролизной жидкости, как в виде топлива, так и для выделения из нее возможных ценных химических веществ, предполагает проведение подготовки проб для определения содержания элементов, в том числе свинца, в пиролизной жидкости.
Примеры конкретного использования способа.
Пример 1.
От пробы пиролизной жидкости, полученной от переработки автопокрышки Nokian Nordman (зимняя) в расплаве свинца, с помощью микродозатора отбирали навеску пиролизной жидкости массой 0,5 г и помещали ее в фарфоровый тигель. Добавили 0,9 мл азотной кислоты (концентрация 75%). После тщательного перемешивания в течение 1,5 мин проводили разложение проб пиролизной жидкости при температуре 500°C до образования на внутренней поверхности тигля сухого углистого остатка. Процедура разложения пробы пиролизной жидкости составила 60 мин.
После окончания процесса разложения пиролизной жидкости тигель извлекали из муфельной печи и выдерживали в помещении для охлаждения тигля до температуры 100°C. Процедура охлаждения пробы составила 20 мин.
Затем сухой углистый остаток, находящийся на внутренней поверхности тигля, обрабатывали 25%ной азотной кислотой при температуре 90°C.
Полученный раствор с растворенными и нерастворенными примесями отфильтровывали на беззольном фильтре Синяя лента.
Отфильтрованные нерастворенные примеси и беззольный фильтр термически разлагали в муфельной печи при температуре 700°C до полного озоления. Процедура разложения пробы составила 15 мин.
Полученную золу растворяли в растворе с растворенными примесями при температуре 90°C.
Полученный раствор анализировали на атомно-эмиссионном спектрометре с индуктивно-связанной плазмой при оптимальных рабочих параметрах прибора. Результаты измерений (6,5х 10-5 мас.% или 0,65 мг/дм3 по Pb) показали наличие примеси соединений свинца выше порога чувствительности атомноэмиссионного спектрометра с индуктивно-связанной плазмой, что показывает правильность расчета минимальной навески пробы пиролизной жидкости.
- 4 036694
Пример 2.
От пробы пиролизной жидкости, полученной от переработки автопокрышки Continental (летняя) в расплаве свинца, с помощью микродозатора отбирали навеску пиролизной жидкости массой 0,7 г и помещали ее в фарфоровый тигель. Добавили 1 мл азотной кислоты (концентрация 75%). После тщательного перемешивания в течение 1,5 мин проводили разложение проб пиролизной жидкости при температуре 550°C до образования на внутренней поверхности тигля сухого углистого остатка. Процедура разложения пробы составила 55 мин.
После окончания процесса разложения пиролизной жидкости тигель извлекали из муфельной печи и выдерживали в помещении для охлаждения тигля до температуры 100°C. Процедура охлаждения пробы составила 25 мин.
Затем сухой углистый остаток, находящийся на внутренней поверхности тигля, обрабатывали 30%ной азотной кислотой при температуре 90°C.
Полученный раствор с растворенными и нерастворенными примесями отфильтровывали на беззольном фильтре Синяя лента.
Отфильтрованные нерастворенные примеси и беззольный фильтр термически разлагали в муфельной печи при температуре 750°C до полного озоления. Процедура разложения пробы составила 15 мин.
Полученную золу растворяли в растворе с растворенными примесями при температуре 90°C.
Полученный раствор анализировали на атомно-эмиссионном спектрометре с индуктивно-связанной плазмой при оптимальных рабочих параметрах прибора. Результаты измерений (7,3х10-5 мас.% или 0,75 мг/дм3 по Pb) показали наличие примеси соединений свинца выше порога чувствительности атомноэмиссионного спектрометра с индуктивно-связанной плазмой, что показывает правильность расчета минимальной навески пробы пиролизной жидкости.
Таким образом, подготовка проб для определения содержания свинца в пиролизной жидкости методом атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой осуществляется в течение 120-130 мин (включая время фильтрации), что в 1,4-1,5 раза быстрее времени подготовки проб ранее известным способом.
Технический результат - минимизация времени подготовки проб для определения содержания свинца в пиролизной жидкости.
Claims (5)
- ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ1. Способ подготовки проб для определения содержания свинца в пиролизной жидкости для атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой, включающий отбор пробы пиролизной жидкости в количестве от 0,2 до 0,7 г, добавление азотной кислоты и термическое разложение ее в муфельной печи, отличающийся тем, что пробу пиролизной жидкости разлагают в тигле при температуре 450-550°C до образования на внутренней поверхности тигля сухого углистого остатка, сухой углистый остаток обрабатывают водным раствором азотной кислоты, получают раствор с растворенными и нерастворенными примесями и фильтруют его на беззольном фильтре, отделенную на фильтре нерастворенную примесь термически разлагают при температуре 650-750°C до полного озоления, а полученную золу растворяют в растворе с растворенными примесями.
- 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что перед разложением пробы пиролизной жидкости в нее добавляют не более 1 мл концентрированной азотной кислоты и обеспечивают гомогенность пробы.
- 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что разложение пробы пиролизной жидкости ведут при постепенном нагреве в тигле конструкцией, препятствующей потере пробы в жидком виде при разложении.
- 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что сухой углистый остаток обрабатывают водным раствором азотной кислоты концентрацией 20-30 мас.% при температуре 85-95°C.
- 5. Способ по п.1, отличающийся тем, что золу растворяют в растворе с растворенными примесями при температуре 85-95°C.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018145501A RU2694355C1 (ru) | 2018-12-21 | 2018-12-21 | Способ подготовки проб для определения содержания свинца в пиролизной жидкости |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EA201900153A1 EA201900153A1 (ru) | 2020-06-30 |
| EA036694B1 true EA036694B1 (ru) | 2020-12-09 |
Family
ID=67309131
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| EA201900153A EA036694B1 (ru) | 2018-12-21 | 2018-12-25 | Способ подготовки проб для определения свинца в пиролизной жидкости |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| EA (1) | EA036694B1 (ru) |
| RU (1) | RU2694355C1 (ru) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2017115261A1 (en) * | 2015-12-28 | 2017-07-06 | Arvelakis Stylianos | Methodology for upgrading and cleaning of used tires, waste lubricants as well as any kind of oils and fats for utilization as feedstock in thermochemical conversion processes |
| RU2627854C1 (ru) * | 2016-10-10 | 2017-08-14 | Федеральное бюджетное учреждение науки "Федеральный научный центр медико-профилактических технологий управления рисками здоровью населения" (ФБУН "ФНЦ медико-профилактических технологий управления рисками здоровью населения") | Способ количественного определения алюминия, ванадия, вольфрама, железа, кадмия, кобальта, магния, марганца, меди, никеля, свинца, стронция, титана, хрома, цинка в атмосферном воздухе методом масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2483294C2 (ru) * | 2011-03-29 | 2013-05-27 | Арнольд Митрофанович Скрипкин | Способ лазерно-искрового эмиссионного определения токсичных элементов в пищевом сырье и продуктах |
-
2018
- 2018-12-21 RU RU2018145501A patent/RU2694355C1/ru active
- 2018-12-25 EA EA201900153A patent/EA036694B1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2017115261A1 (en) * | 2015-12-28 | 2017-07-06 | Arvelakis Stylianos | Methodology for upgrading and cleaning of used tires, waste lubricants as well as any kind of oils and fats for utilization as feedstock in thermochemical conversion processes |
| RU2627854C1 (ru) * | 2016-10-10 | 2017-08-14 | Федеральное бюджетное учреждение науки "Федеральный научный центр медико-профилактических технологий управления рисками здоровью населения" (ФБУН "ФНЦ медико-профилактических технологий управления рисками здоровью населения") | Способ количественного определения алюминия, ванадия, вольфрама, железа, кадмия, кобальта, магния, марганца, меди, никеля, свинца, стронция, титана, хрома, цинка в атмосферном воздухе методом масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ГОСТ 32350-2013 "Бензины. Определение свинца методом атомно-абсорбционной спектрометрии". 01.01.2015 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2694355C1 (ru) | 2019-07-11 |
| EA201900153A1 (ru) | 2020-06-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Matusiewicz et al. | Determination of cadmium in environmental samples by hydride generation with in situ concentration and atomic absorption detection | |
| Freitas et al. | Ultrasound-assisted digestion of biodiesel samples for determination of metals by stripping voltammetry | |
| JP2008309767A (ja) | 固体試料の分解方法及びそれを用いたクロム定量方法 | |
| Yuan et al. | Preconcentration and determination of tin in water samples by using cloud point extraction and graphite furnace atomic absorption spectrometry | |
| Souza et al. | Microwave-assisted ultraviolet digestion: an efficient method for the digestion of produced water from crude oil extraction and further metal determination | |
| Nakamoto et al. | Determination of vanadium in heavy oils by atomic absorption spectrometry using a graphite furnace coated with tungsten | |
| Magnuson et al. | Microdetermination of arsenic in biological materials | |
| RU2694355C1 (ru) | Способ подготовки проб для определения содержания свинца в пиролизной жидкости | |
| Safarova et al. | Methods of sample preparation of soil, bottom sediments, and solid wastes for atomic absorption determination of heavy metals | |
| Mahanta et al. | Determination of total sulfur and sulfate sulfur in geological materials of rocks, soils, and sediments by ICP-OES after sample digestion using alkali flux | |
| Wen et al. | Optimized microwave preparation procedure for the elemental analysis of aquatic sediment | |
| Chen et al. | Study on the simultaneous determination of different volatile elements in high purity zirconium dioxide by in situ matrix removal and ETV-ICP-MS | |
| Sung et al. | Simple sample digestion of sewage and sludge for multi‐element analysis | |
| Wilson et al. | A combined chemical and spectrographic method for the determination of traces of tungsten in rocks | |
| Dobrowolski et al. | Determination of mercury in fluorescent lamp cullet by atomic absorption spectrometry | |
| JP4602070B2 (ja) | 化学形態別砒素分析のための試料前処理方法 | |
| Bhattacharyya et al. | Determination of manganese in environmental samples (eg coal fly ash) by electrothermal AAS after its separation with a liquid chelating ion exchanger | |
| Castillo et al. | Determination of As, Sb and Bi in high-purity copper by electrothermal atomic absorption spectrometry | |
| RU2465585C1 (ru) | Способ определения рения в молибденсодержащих материалах методом атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой | |
| Hoogland | Methods for the determination of some trace-elements in biological material | |
| Komárek et al. | Determination of cadmium by electrothermal atomic absorption spectrometry | |
| Berzas Nevado et al. | Determination of lead in waters and sediments from the wetland Tablas de Daimiel National Park (Spain) | |
| Zhang et al. | Fully automated focused infrared microashing combined with use of ICP-based instruments for rapid analysis of multiple elements in biological samples | |
| Hepp | Arsenic determination in certifiable color additives by dry ashing followed by hydride generation atomic absorption spectrometry | |
| Najafi et al. | In-situ digestion of serum samples in graphite furnace prior to determination by ETAAS |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s) |
Designated state(s): RU |