RU2068560C1

RU2068560C1 - Method of determination of concentration of ammonia

Info

Publication number: RU2068560C1
Application number: RU94037773A
Authority: RU
Inventors: А.А. Кораблева; Т.В. Колобашкина; Л.А. Нейман; В.И. Турубаров; Г.М. Фишман
Original assignee: Санкт-Петербургская государственная академия аэрокосмического приборостроения
Priority date: 1994-10-03
Filing date: 1994-10-03
Publication date: 1996-10-27
Also published as: RU94037773A

Abstract

FIELD: measurement technology. SUBSTANCE: invention is intended to test concentration of ammonia in air of production areas or in atmosphere of populated areas. Method consists in keeping of reagent - crystalline hydrate of iron nitrite up to constant mass above solution of nitric acid of 55.0-65.0 per cent by mass concentration in advance. Analyzed air is passed over reagent for not longer than 85.0 h with transformation of ammonia into aerosol followed by registration of aerosol. EFFECT: enhanced authenticity of method. 3 tbl

Description

Изобретение относится к аналитической химии и может быть использовано для контроля концентрации аммиака в воздухе производственных помещений или атмосфере населенных пунктов. The invention relates to analytical chemistry and can be used to control the concentration of ammonia in the air of industrial premises or the atmosphere of settlements.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ определения концентрации аммиака, включающий перевод аммиака в аэрозоль путем пропускания анализируемого воздуха над реагентом кристаллогидратом азотнокислого железа и последующую регистрацию полученного аэрозоля. The closest in technical essence to the invention is a method for determining the concentration of ammonia, including the conversion of ammonia into an aerosol by passing the analyzed air over the reagent crystalline iron nitrate of iron and subsequent registration of the resulting aerosol.

При пропускании потока анализируемого воздуха, содержащего аммиак, над поверхностью реагента осуществляется взаимодействие аммиака с кристаллогидратом азотнокислого железа. Механизм этого взаимодействия можно представить следующим образом. When passing the flow of the analyzed air containing ammonia above the surface of the reagent, ammonia interacts with the crystalline hydrate of iron nitrate. The mechanism of this interaction can be represented as follows.

Первоначально твердый реагент разлагается с образованием над его поверхностью газообразного вещества паров азотной кислоты
Fe(NO₃)₃•9H₂O _→ Fe(NO₃)₂(OH)•8H₂O+HNO₃ (1)
Затем осуществляется необратимая газофазная реакция образования аэрозоля
NH₃+HNO₃_→ NH₄NO₃ (2)
Концентрация аэрозоля измеряется электроиндукционным пылемером (ЭИП).Initially, a solid reagent decomposes with the formation of a gaseous substance of nitric acid vapor over its surface
Fe (NO ₃ ) ₃ • 9H ₂ O _ → Fe (NO ₃ ) ₂ (OH) • 8H ₂ O + HNO ₃ (1)
Then an irreversible gas-phase aerosol formation reaction is carried out
NH ₃ + HNO ₃ _ → NH ₄ NO ₃ (2)
Aerosol concentration is measured by an electro-induction dust meter (EIT).

Достоинством данного способа является высокая чувствительность и возможность непрерывного контроля концентрации аммиака в течение длительного времени. The advantage of this method is its high sensitivity and the ability to continuously monitor the concentration of ammonia for a long time.

Недостатками способа являются невысокая точность и неэкономичность, обусловленные тем, что реагент-преобразователь в процессе определения концентрации аммиака постепенно расходуется и превращается в непригодный для использования продукт. The disadvantages of the method are the low accuracy and inefficiency due to the fact that the reagent-converter in the process of determining the concentration of ammonia is gradually consumed and turns into an unusable product.

При длительной эксплуатации реагента погрешность определения концентрации аммиака может достигать 40 и более (см. табл. 1). With prolonged use of the reagent, the error in determining the concentration of ammonia can reach 40 or more (see table. 1).

Кроме того, кристаллогидрат азотнокислого железа при длительном хранении в негерметичной таре подвергается частичному гидролитическому расщеплению, т. е. изменяет свой исходный состав, что может привести при измерении концентрации аммиака с использованием кристаллогидрата азотнокислого железа разных партий к погрешности, достигающей также 40
Поэтому для сохранения точности способа определения концентрации аммиака надо брать новые порции свежего кристаллогидрата азотнокислого железа, что приводит к снижению экономичности способа, т.к. Fe(NO₃)₃•9H₂O является фондируемым реактивом.In addition, the iron nitrate crystalline hydrate during partial storage in an unpressurized container undergoes partial hydrolytic decomposition, i.e., it changes its initial composition, which can lead to an error of up to 40 when measuring the ammonia concentration using iron nitrate crystalline hydrate of different lots
Therefore, to maintain the accuracy of the method for determining the concentration of ammonia, it is necessary to take new portions of fresh crystalline hydrate of nitrate of iron, which leads to a decrease in the efficiency of the method, because Fe (NO ₃ ) ₃ • 9H ₂ O is a funded reagent.

Технической задачей является повышение точности и экономичности способа определения аммиака путем стабилизации свойств реагента. The technical task is to increase the accuracy and efficiency of the method for determining ammonia by stabilizing the properties of the reagent.

Для решения поставленной задачи в способе определения концентрации аммиака, включающем перевод аммиака в аэрозоль путем пропускания анализируемого воздуха над реагентом кристаллогидрата азотнокислого железа и последующую регистрацию полученного аэрозоля, перед пропусканием анализируемого воздуха кристаллогидрат азотнокислого железа выдерживают до постоянной массы над раствором азотной кислоты концентрации 55 65 мас. а пропускание осуществляют не более 85 ч. To solve the problem in a method for determining the concentration of ammonia, including the transfer of ammonia into an aerosol by passing the analyzed air over the reagent of crystalline hydrate of nitric iron and the subsequent registration of the obtained aerosol, before passing the analyzed air, the crystalline hydrate of ferric nitrate is kept to a constant weight over a solution of nitric acid with a concentration of 55 to 65 wt. and transmission is carried out no more than 85 hours

Выдерживание кристаллогидрата азотнокислого железа до постоянной массы над 55 65 мас. раствором азотной кислоты приводит к стабилизации его состава, а значит к повышению точности определения концентрации аммиака. При этом из экспериментов установлено, что реагент после выдерживания сохраняет свои свойства практически неизменными при пропускании над ним аммиака не более 85 ч, при этом погрешность определения концентрации не превышает 10% Кроме того, увеличивается экономичность способа, т. к. кристаллогидрат азотнокислого железа не поступает в отходы после отработки, а может быть использован многократно. Withstanding crystalline iron nitrate to a constant mass of 55 to 65 wt. a solution of nitric acid leads to stabilization of its composition, which means to increase the accuracy of determining the concentration of ammonia. At the same time, it was established from experiments that the reagent retains its properties after aging practically unchanged when ammonia is passed over it for no more than 85 hours, while the error in determining the concentration does not exceed 10%. In addition, the method becomes more economical, since crystalline iron nitrate does not enter waste after working out, and can be used repeatedly.

Совокупность указанных новых операций необходима и достаточна для решения поставленной задачи и в известных аналогах не использована. The totality of these new operations is necessary and sufficient to solve the problem and is not used in well-known analogues.

Пример 1. Были взяты 5 партий (из разных емкостей) реагента - кристаллогидрата азотнокислого железа и выдержаны над 65 мас. раствором азотной кислоты в течение 3 сут до постоянной массы. С каждой партией реагента провели эксперименты. Газовоздушную смесь, содержащую аммиак в количестве 5,7 мг/м³, с объемной скоростью 1 л/мин пропускали над слоем кристаллогидрата азотнокислого железа, поверхность контакта которого с газом составляла 27 см². Образовавшийся в результате взаимодействия аммиака с кристаллогидратом азотнокислого железа аэрозоль направляли в электроиндукционный пылемер (ЭИП), где регистрировалась концентрация аэрозоля в единицах концентрации аммиака. Результаты эксперимента представлены в табл. 2.Example 1. Were taken 5 batches (from different containers) of the reagent - crystalline nitrate of iron nitrate and aged over 65 wt. a solution of nitric acid for 3 days to constant weight. With each batch of reagent conducted experiments. A gas-air mixture containing ammonia in an amount of 5.7 mg / m ^{3 was} passed over a layer of iron nitrate crystalline hydrate, the contact surface of which with gas was 27 cm ² , with a volume velocity of 1 l / min. The aerosol formed as a result of the interaction of ammonia with crystalline hydrate of nitric iron was sent to an electro-induction dust meter (EIT), where the aerosol concentration was recorded in units of ammonia concentration. The experimental results are presented in table. 2.

По мере отработки реагента-преобразователя концентрация аэрозоля уменьшается, в связи с этим увеличивается погрешность измерения. Как следует из опытных данных, разные партии кристаллогидрата азотнокислого железа дают мало отличающиеся измеряемые значения концентрации аммиака как сразу после выдерживания реагента над 65 мас. раствором азотной кислоты, так и в результате эксплуатации реагента. Время непрерывной эксплуатации реагента определяется заданной точностью измерения концентрации аммиака. При времени эксплуатации реагента не более 85 ч погрешность измерения не превысит 10
Пример 2. После эксплуатации реагента в каждой из 5 партий в течение 160 ч его выдержали над 55 мас. раствором азотной кислоты до постоянной массы. Снова с каждой из 5 партий провели эксперименты по определению концентрации аммиака. Результаты экспериментов приведены в табл. 3.As the reagent converter is tested, the aerosol concentration decreases, and therefore the measurement error increases. As follows from the experimental data, different batches of crystalline iron nitrate of iron give slightly different measured values of the concentration of ammonia as soon as the reagent is kept above 65 wt. a solution of nitric acid, and as a result of the operation of the reagent. The time of continuous operation of the reagent is determined by the specified accuracy of measuring the concentration of ammonia. With a reagent operating time of not more than 85 hours, the measurement error will not exceed 10
Example 2. After operating the reagent in each of the 5 batches for 160 hours, it was held above 55 wt. nitric acid solution to constant weight. Again, experiments were conducted with each of the 5 batches to determine the concentration of ammonia. The experimental results are given in table. 3.

Как следует из опытных данных, все партии реагента дают мало отличающиеся измеряемые значения концентрации аммиака. При времени эксплуатации реагента не более 85 ч погрешность измерения концентрации аммиака не превысит 10
Пример 3. Анализируемый газ, содержащий микропримеси аммиака 0,001 10 мг/м³, с объемной скоростью 1 л/мин пропускали над слоем кристаллогидрата азотнокислого железа, поверхность взаимодействия которого с газом составляла 27 см². Образовавшийся аэрозоль направляли в электроиндукционный пылемер. Для проведения опыта были взяты образцы кристаллогидрата азотнокислого железа из трех различных партий, предварительно выдержанные в течение 72 ч в эксикаторе над 60 мас. раствором азотной кислоты до установления постоянной массы. Для всех трех партий получены практически одинаковые результаты при эксплуатации реагента в течение 85 ч.As follows from the experimental data, all batches of the reagent give slightly different measured values of the concentration of ammonia. With a reagent operating time of not more than 85 hours, the error in measuring the concentration of ammonia will not exceed 10
Example 3. The analyzed gas containing ammonia impurities of 0.001 10 mg / m ³ with a volume rate of 1 l / min was passed over a layer of crystalline iron nitrate of iron, the surface of interaction of which with the gas was 27 cm ² . The resulting aerosol was sent to an electro-induction dust meter. For the experiment, samples were taken of crystalline iron nitrate of iron from three different batches, previously aged for 72 hours in a desiccator over 60 wt. nitric acid solution until a constant mass is established. For all three batches, almost identical results were obtained when the reagent was used for 85 hours.

Пример 4. После эксплуатации реагента в течение 160 ч его выдерживали над 50 мас. раствором азотной кислоты в течение 3 сут. Реагент не восстанавливал своих свойств на поверхности оставалась плотная коричневая корочка отработанного реагента. При разбавлении азотной кислоты до 39 мас. отработанный реагент не только не восстанавливал свои свойства, но, наоборот, подвергался дальнейшему гидролитическому расщеплению: резко увлажнялся и темнел. Example 4. After operating the reagent for 160 hours, it was kept above 50 wt. nitric acid solution for 3 days. The reagent did not restore its properties; a dense brown crust of spent reagent remained on the surface. When diluting nitric acid to 39 wt. the spent reagent not only did not restore its properties, but, on the contrary, underwent further hydrolytic decomposition: it was sharply moistened and darkened.

Верхняя граница концентрации азотной кислоты составляет 65 мас. т.к. это самая концентрированная кислота. The upper limit of the concentration of nitric acid is 65 wt. because it is the most concentrated acid.

Технические преимущества предлагаемого способа по сравнению с известным состоит в повышении точности и экономичности за счет стабилизации состава реагента-преобразователя. The technical advantages of the proposed method compared to the known one consists in increasing the accuracy and economy by stabilizing the composition of the reagent-converter.

Claims

A method for determining the concentration of ammonia, including the conversion of ammonia into an aerosol by passing analyzed air over a reagent - crystalline nitrate of iron and the subsequent registration of the resulting aerosol, characterized in that before passing the analyzed air crystalline nitrate of iron nitrate is kept to a constant weight over a solution of nitric acid concentration of 55-65 wt. . and transmission is carried out no more than 85 hours