PL97842B2 - - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób oznaczania stezenia kwasu siarkowego w powietrzu atmosferycznym.Glównym zródlem powstawania tlenowych zwiazków siarki (tez kwasu siarkowego) sa emisje z elektrowni, gdyz spalaja najwiecej wegla, przewaznie o duzej zawartosci siarki.Kwas siarkowy jest najbardziej toksycznym zwiazkiem siarki w powietrzu atmosferycznym. Stad wynika potrzeba oznaczania jego stezenia w powietrzu atmosferycznym. Jest to szczególnie potrzebne dla kontroli procesu spalania wegla w elektrowniach oraz dla stwierdzenia koniecznpsci uruchomienia procesu interwencyjne¬ go (w celu zmniejszenia stezenia toksycznych zwiazków siarki w powietrzu atmosferycznym).W elektrowniach uruchamia sie obecnie kontrolny system alarmowy dla sygnalizowania stanu zagrozenia i uruchomienia systemu interwencyjnego (np. Suchej Interwencyjnej Metody Amoniakalnej - SIMA). Integralna czescia tego systemu powinno byc oznaczania kwasu siarkowego w powietrzu atmosferycznym.Stwierdzenie obecnosci H2S04 w powietrzu atmosferycznym powinno byc sygnalem alarmowym dla uru¬ chomienia metody interwencyjnej.Dotychczas brak bylo dokladnych danych o wystepowaniu kwasu siarkowego w powietrzu z powodu braku selektywnej metody oznaczania. Niemniej jednak stwierdzono jakosciowo jego obecnosc podczas tzw. „smogu" w przypadku duzych stezen dwutlenku siarki w powietrzu i duzej wilgotnosci, w warunkach inwersji.Znane sa, w literaturze, rózne metody oznaczania kwasu siarkowego w powietrzu atmosferycznym; wszystkie jednak dotychczas podane zawodza w obecnosci aerozoli siarczanu amonu, wykazujac jego obecnosc, gdy go w ogóle nie ma. Jak wiadomo 70-90% wszystkich rozpuszczalnych w wodzie aerozoli wystepujacych w powietrzu atmosferycznym, stanowi siarczan amonu, totez przypuszczano, ze kwas siarkowy zwykle wystepuje w powietrzu. W powietrzu przewaznie znajduje sie amoniak (gazowy), a wiec nie moze byc kwasu siarkowego, gdyz H2S04 i NH3 natychmiast reaguja ze soba wytwarzajac siarczan amonu.Nalezy wiec sadzic, ze H2S04 wystepuje tylko w ciagu nielicznych dni w roku, jednak wtedy powoduje nieobliczalne szkody dla zdrowia ludzi, zwierzat i dla roslinnosci.2 97 842 Poczatkowo nie odrózniano aerozoli siarczanów od aerozoli kwasu siarkowego — proponowano wiec meto¬ dy oznaczania jonów S04* w aerozolach powietrza atmosferycznego. Tymczasem oznaczano w rzeczywistosci sume: siarczanów i H2S04. Wyniki oznaczania byly nie tylko obraczone bledem, dodatnim, lecz wykazywaly takze obecnosc H2S04, wówczas, gdy go nie bylo. Próbowano równiez oznaczac stezenie H2SQ4 przez pomiar przewodnictwa jonowego roztworu wodnego aerozoli (Thomas — 1962). Zastosowano nawet analizator automa¬ tyczny dla ciaglych pomiarów, oparty na tej zasadzie. Nie znalazl on jednak zastosowania w praktyce, gdyz oznaczal stezenia wszystkich zanieczyszczen jonowych.Najczesciej starano sie oznaczac H2S04 na podstawie pomiaru kwasowosci: byly to metody miareczkowa¬ nia acydymetrycznego i pomiaru pH (Mader i wspólautorzy — 1950); Commins — 1963; Junge i Scheich - 1969). W metodzie miareczkowania acydymetrycznego stosowano wskazniki wykazujace zmiane zabarwienia przy pH 7. Przeszkadzal znów siarczan amonu, który hydrolizujac daje reakcje kwasna: roztwór wodny siarczanu amonu ma pH okolo 5,6. Metoda pomiaru pH równiez nie uwzgledniala obecnosci siarczanu amonu. W ten sposób znów wykazywano kwas siarkowy nawet wtedy, gdy go nie bylo. Metody te z tego powodu zarzucono, mimo ze autorzy nie wyjasnili przyczyny bledów.Metoda mikrodyfuzji (Dubois i wspólautorzy — 1969) oddzielania H2S04 przez ogrzewanie do 195-200°C tez byla nieodpowiednia w obecnosci siarczanu amonu, który jest czesciowo lotny w tych tempera¬ turach.Próbowano oddzielic kwas siarkowy od siarczanów za pomoca izopropanolu (Barton i Mc Adie — 1971; Elshout, Viljeer—1973). Nie udaje sie jednak calkowicie oddzielic tych zwiazków (Leahy i wspólautorzy — 1973). Zastosowano tez technike „pieca pierscieniowego" (ring oven){West i wspólautorzy- 1974), Ostatnio proponowano metode fotometryczna: pomiar wartosci absorpcji roztworu produktu neutralizacji kwasu siarkowego z dwuetyloamina (Huygen — 1975). Ale sam autor stwierdzil, ze siarczan amonu obecny w powietrzu przeszkadza w oznaczaniu.Prace nad selektywnym sposobem oznaczania stezenia kwasu siarkowego w powietrzu atmosferycznym trwaja juz przeszlo 25 lat — jednak dotychczas brak jest takiej metody. „Specyficzne oznaczanie kwasu siarkowe¬ go w zanieczyszczonym powietrzu" jest jednym z najtrudniejszych problemów w tego rodzaju analizach" (Huy¬ gen - 1975). Zalacznik — wykaz literatury.Celem wynalazku jest opracowanie selektywnego sposobu oznaczania stezenia kwasu siarkowego w powie¬ trzu atmosferycznym. Cel ten osiagnieto w ten sposób, ze do roztworu pobranej próby w wodzie dodaje sie czerwieni metylowej. Czerwien metylowa jest tak zobojetniona, ze dodajac do tej samej ilosci wody (bez saczka z próba) uzyskuje sie pH 5,4—5,6.Czerwien metylowa, w przypadku dodania kwasu siarkowego do roztworu slepego (tj. do wody z czerwie¬ nia metylowa — pH 5,4 do 5,6) powoduje zmiane zabarwienia z zóltego na czerwone.Stezenie H2S04 dodanego do roztworu slepego oznacza sie przez pomiar wartosci absorpcji („A") przy dlugosci fali 530 nm — odnosnik roztwór slepy. Wartosc absorpcji jest proporcjonalna do stezenia H2S04, Poniewaz roztwór siarczanu amonu ma identyczne pH, có roztwór slepy (5,4—5,6)—jego obecnosc nie powoduje zmiany zabarwienia ani tez wartosci absorpcji, tj. siarczan amonu nie przeszkadza w oznaczaniu.W dostepnym pismiennictwie nie znaleziono podobnej metody fotometrycznego oznaczania H2 S04. Meto¬ da ta ma przeto cechy nowosci zarówno pod wzgledem teoretycznym, jak i zastosowania praktycznego w prze¬ mysle.Pobieranie próby odbywa sie przepuszczajac badane powietrze przez saczek. Nadaje sie do tego aparat „Staplex" (USA), albo aparat zamontowany z odkurzacza, pozwalajacy pobierac z duza szybkoscia, równolegle 2 próby lub inny podobny aparat. Po pobraniu próby — zanurza sie saczki w wodzie, rozpuszczajac kwas siarkowy ewentualnie obecny w aerozolach.Pobiera sie odmierzona ilosc roztworu, dodaje czerwieni metylowej i mierzy absorpcje przy dlugosci fali 530 nm. W ten sam sposób postepuje sie ze slepym saczkiem. Z róznicy wartosci absorpcji oblicza sie —na podstawie krzywej kalibrowania — stezenie kwasu siarkowego w roztworze oraz w badanym powietrzu atmosfe¬ rycznym. PL

Claims (2)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Sposób oznaczania kwasu siarkowego w powietrzu atmosferycznym, znamienny tym, ze mierzy sie wartosc absorpcji roztworu wodnego aerozoli pobranej próby w obecnosci czerwieni metylowej przy dlugosci fali 530 nm i z krzywej kalibrowania oblicza sie stezenie H2S04.
2. 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze aerozole pobranych prób oraz wzorcowych roz¬ tworów H2S04 — rozpuszcza sie w roztworach wodnych (slepych) czerwieni metylowej o pH 5,4—5,6. Prac. Poligraf. UP PRL naklad 120+10 Cena 45 zl PL