RU2099701C1

RU2099701C1 - Indicator composition for assaying acetic acid in gas phase

Info

Publication number: RU2099701C1
Application number: RU95113947A
Authority: RU
Inventors: С.В. Качин; Н.А. Приходько; А.А. Попов
Original assignee: Красноярский государственный университет
Priority date: 1995-08-03
Filing date: 1995-08-03
Publication date: 1997-12-20

Abstract

FIELD: analytical methods. SUBSTANCE: invention relates to assaying acetic acid in environmental control systems, in particular, in working zone air, industrial gas releases, and also in research practice. Indicator composition includes acid-base indicator neutral red (0.3-0.5), sodium hydroxide (0.1-0.2%) to provide required pH = 9.5, glycerol (35%) for most fully catching component in question from the mixture and uniform development of coloration on the surface of indicator composition, and water (2-4%), carrier and binder - cellulose (the balance). EFFECT: facilitated procedure. 1 tbl

Description

Изобретение относится к аналитической химии (составам чувствительных элементов для аэроаналитического контроля) и может быть использовано для определения уксусной кислоты в системах контроля качества окружающей среды, в частности воздуха рабочей зоны, газовых выбросов промышленных предприятий, а также при проведении научных исследований. The invention relates to analytical chemistry (compositions of sensitive elements for aeroanalytical control) and can be used to determine acetic acid in environmental quality control systems, in particular air of the working area, gas emissions from industrial enterprises, as well as during scientific research.

Наиболее распространенным принципом, лежащим в основе определения уксусной кислоты, является образование гидроксамового комплекса железа, однако прямого метода колориметрического определения карбоксильной группы по этой реакции нет. Уксусную кислоту определяют, переводя ее в эфир или в присутствии каталитически действующей соли никеля, или при нагревании [1]
В аналитической практически часто используется иодидиодатный метод в фотометрическом варианте [2] Метод основан на том, что уксусная кислота выделяет из смеси иодидиодатного калия свободный иод.The most common principle underlying the determination of acetic acid is the formation of the hydroxamic complex of iron, however, there is no direct method for the colorimetric determination of the carboxyl group by this reaction. Acetic acid is determined by transferring it to ether or in the presence of a catalytically active nickel salt, or by heating [1]
The analytical method often uses the iodidiodate method in the photometric version [2]. The method is based on the fact that acetic acid liberates free iodine from a mixture of iodidium potassium.

Для определения уксусной кислоты в воздухе описан метод, основанный на ее реакции с ванадатом аммония с образованием окрашенного продукта желтого цвета [3]
Известен титрометрический метод определения содержания уксусной кислоты гидрооксидом натрия в присутствии кислотно-основного индикатора фенофталеина. По достижении точки эквивалентности раствор приобретает розовую окраску [4] Эти методы позволяют определять содержание уксусной кислоты на уровне санитарных норм, но анализ является длительным и трудоемким, так как требует предварительного концентрирования уксусной кислоты в поглотительном растворе или на аналитическом фильтре и перевода анализируемых проб воздуха в раствор для последующего титрования (фотометрирования). Общее время анализа составляет около часа.To determine acetic acid in air, a method is described based on its reaction with ammonium vanadate to form a colored yellow product [3]
Known titrometric method for determining the content of acetic acid by sodium hydroxide in the presence of an acid-base indicator of phenophthalein. Upon reaching the equivalence point, the solution turns pink [4]. These methods allow determining the content of acetic acid at the sanitary standards, but the analysis is long and time-consuming, since it requires preliminary concentration of acetic acid in the absorption solution or on an analytical filter and transfer of the analyzed air samples to solution for subsequent titration (photometry). The total analysis time is about an hour.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому составу является наполнитель индикаторной трубки для определения уксусной кислоты в воздухе литейно-колориметрическим методом, содержащий носитель, кислотно-основной индикатор, многоатомный спирт, щелочь и воду при следующем соотношении компонентов, мас. [5]
Политетрафторэтилен 49,5 50,5
Бромтимоловый синий 0,035 0,045
Этиленгликоль 1,1 1,3
Щелочь 0,007 0,008
Вода Остальное
Недостаток метода состоит в том, что он не позволяет проводить количественное определение уксусной кислоты с заданной точностью, а в ряде случае чувствительностью, поскольку имеет место неодинаковая плотность набивки индикаторного порошка, колебания его высоты, неравномерная пропитка носителя реактивами, неодинаковые размеры гранул носителя, различная аэродинамического сопротивления тампонов в трубках и др. Суммарная погрешность подобных измерений может достигать ± 60% до 1 ПДК, ± 35% от 1 до 2 ПКД. ± 25% свыше 2 ПДК.The closest in technical essence to the claimed composition is a filler indicator tube for determining acetic acid in air by the casting and colorimetric method, containing a carrier, acid-base indicator, polyhydric alcohol, alkali and water in the following ratio of components, wt. [5]
Polytetrafluoroethylene 49.5 50.5
Bromothymol blue 0.035 0.045
Ethylene glycol 1.1 1.3
Alkali 0.007 0.008
Water Else
The disadvantage of this method is that it does not allow the quantitative determination of acetic acid with a given accuracy, and in some cases with sensitivity, since there is an uneven density of the indicator powder packing, variations in its height, uneven impregnation of the carrier with reagents, uneven sizes of carrier granules, and different aerodynamic the resistance of tampons in tubes, etc. The total error of such measurements can reach ± 60% to 1 MPC, ± 35% from 1 to 2 PCD. ± 25% over 2 MAC.

В то же время методы измерения концентраций вредных веществ в воздухе должны обеспечивать определение веществ на уровне 0,5 ПДК (воздух рабочей зоны), 0,8 ПКД (атмосферный воздух) в присутствии сопутствующих примесей с суммарной погрешностью ± 25%
Техническим результатом изобретения является повышение чувствительности и точности определения уксусной кислоты в газовой фазе.At the same time, methods for measuring concentrations of harmful substances in the air should ensure the determination of substances at the level of 0.5 MPC (air of the working zone), 0.8 PCD (atmospheric air) in the presence of associated impurities with a total error of ± 25%
The technical result of the invention is to increase the sensitivity and accuracy of determination of acetic acid in the gas phase.

Технический результат достигается тем, что индикаторный состав для определения уксусной кислоты в газовой фазе, содержащий носитель, кислотно-основной индикатор, многоатомный спирт, щелочь и воду, содержит в качестве кислотно-основного индикатора нейтральный красный, в качестве многоатомного спирта глицерин, в качестве щелочи гидрооксид натрия, при следующем соотношении компонентов, мас. The technical result is achieved in that the indicator composition for determining acetic acid in the gas phase, containing a carrier, an acid-base indicator, polyhydric alcohol, alkali and water, contains neutral red as an acid-base indicator, glycerol as a polyhydric alcohol, and alkali as an alkali sodium hydroxide, in the following ratio, wt.

Нейтральный красный 0,3 0,5
Гидрооксид натрия 0,1 0,2
Глицерин 35
Вода 2 3
Целлюлоза Остальное
Руководствуясь рядом требований к реагенту (интервал перехода pH, стабильность окраски реагента и продукта его взаимодействия с определенным соединением, четкость изменения аналитического сигнала в пределах градуированного графика), был выбран кислотно-основной индикатор нейтральный красный.Neutral Red 0.3 0.5
Sodium hydroxide 0.1 0.2
Glycerin 35
Water 2 3
Cellulose rest
Guided by a number of reagent requirements (pH transition interval, color stability of the reagent and the product of its interaction with a particular compound, the sharpness of the change in the analytical signal within the graded graph), the acid-base indicator neutral red was chosen.

Для наиболее высокой степени улавливания определяемого компонента (уксусной кислоты) из газовой смеси и равномерного развития окраски на поверхности индикаторного состава необходимо вводить нелетучее органическое вещество глицерин. For the highest degree of capture of the determined component (acetic acid) from the gas mixture and the uniform development of color on the surface of the indicator composition, it is necessary to introduce non-volatile organic matter glycerin.

Введение в индикаторный состав перфорированной целлюлозы позволяет использовать его в двух режимах пробоотбора: продува анализируемой пробы воздуха над поверхностью состава и в режиме прососа газа через индикаторный состав. При исследовании перфорированной целлюлозы с различным диаметром пор было установлено, что наиболее оптимальным является использование фильтров с широкими порами ("красная лента" FILTRAK). В этом случае получают более воспроизводимые результаты анализа в части формирования аналитического сигнала коэффициента диффузного отражения (R). Introduction to the indicator composition of perforated cellulose allows using it in two sampling modes: blowing the analyzed air sample over the surface of the composition and in the mode of gas leakage through the indicator composition. In the study of perforated cellulose with different pore diameters, it was found that the use of wide-pore filters (FILTRAK red ribbon) is most optimal. In this case, more reproducible analysis results are obtained in terms of the formation of the analytical signal of the diffuse reflection coefficient (R).

Чувствительность предлагаемого индикаторного состава обеспечивает пропорциональную зависимость коэффициента R от концентрации уксусной кислоты в газовой фазе в диапазоне от 0,5 до 5 ПКД при отборе для анализа 2,2 л воздуха. Кроме того, присутствие перфорированной целлюлозы обеспечивает равномерное развитие окраски на ее поверхности, что позволяет проводить точное количественное измерение микроколичеств уксусной кислоты в воздухе. The sensitivity of the proposed indicator composition provides a proportional dependence of the coefficient R on the concentration of acetic acid in the gas phase in the range from 0.5 to 5 PKD when selecting 2.2 liters of air for analysis. In addition, the presence of perforated cellulose provides a uniform color development on its surface, which allows for accurate quantitative measurement of trace amounts of acetic acid in air.

Пример. Для приготовления индикаторного состава партию (500 кружков диаметром 20 мм) фильтровальной бумаги "красная лента" (FILTRAK) помещают в чистый бюкс, приливают 25 мл 1•10^-4 M раствора нейтрального красного в 50% -ной водноглицериновой смеси, pH раствора доводят до 9,5. Через 30 минут кружки вынимают из раствора, высушивают, после чего помещают в сухой бюкс и хранят при комнатной температуре в защитном от света месте. При соблюдении указанных условий хранения индикаторный состав годен к применению в течение 3 месяце.Example. To prepare the indicator composition, a batch (500 circles with a diameter of 20 mm) of filter paper "red ribbon" (FILTRAK) is placed in a clean bottle, 25 ml of 1 • 10 ^-4 M solution of neutral red are added in a 50% aqueous glycerin mixture, the pH of the solution is adjusted to 9.5. After 30 minutes, the mugs are removed from the solution, dried, then placed in a dry bottle and stored at room temperature in a dark place. Subject to the indicated storage conditions, the indicator composition is suitable for use within 3 months.

Приготовленный таким образом чувствительный элемент помещают в кювету-держатель и пропускают сквозь него анализируемый газ с объемной скоростью, не превышающей 1 л/мин. Динамическое дозирование уксусной кислоты в газовый поток для построения градуировочного графика осуществляют с помощью установки приготовления парогазовых смесей УЛПГС производства АО "НПО Химавтоматика" (г. Москва). При взаимодействии уксусной кислоты с компонентами индикаторного состава в молекулах иммобилизованного красителя нейтрального красного происходят структурные изменения, что ведет к переходу окраски индикаторного состава от желтого к красному. Аналитический сигнал - коэффициент диффузного отражения (R) измеряют на колориметре "Пульсар" при λ=540 нм. The sensing element prepared in this way is placed in a holder cuvette and the analyzed gas is passed through it with a space velocity not exceeding 1 l / min. Dynamic dosing of acetic acid into the gas stream to build a calibration graph is carried out using the unit for preparing gas-vapor mixtures ULPGS produced by JSC NPO Himavtomatika (Moscow). The interaction of acetic acid with the components of the indicator composition in the molecules of the immobilized dye of neutral red undergoes structural changes, which leads to a transition of the color of the indicator composition from yellow to red. Analytical signal - diffuse reflection coefficient (R) is measured on a Pulsar colorimeter at λ = 540 nm.

Предлагаемый состав обеспечивает прямо пропорциональную зависимость коэффициента R от концентрации уксусной кислоты в газовой фазе в диапазоне 2,5 25,0 мг/м³ (0,5 5 ПДК) при отборе для анализа 2,2 л воздуха. Суммарная погрешность определения уксусной кислоты с помощью предлагаемого индикаторного состава не превышает 25% Время анализа не более 10 мин.The proposed composition provides a directly proportional dependence of the coefficient R on the concentration of acetic acid in the gas phase in the range of 2.5 25.0 mg / m ³ (0.5 5 MAC) during the selection for analysis of 2.2 liters of air. The total error in the determination of acetic acid using the proposed indicator composition does not exceed 25%. The analysis time is not more than 10 minutes.

Определению уксусной кислоты не мешают: фтороводород (5 мг/м³), оксиды азота, аммиак, оксиды серы (3 мг/м³), сероводород, формальдегид, фенол (50 мг/м³).The determination of acetic acid does not interfere: hydrogen fluoride (5 mg / m ³ ), nitrogen oxides, ammonia, sulfur oxides (3 mg / m ³ ), hydrogen sulfide, formaldehyde, phenol (50 mg / m ³ ).

Индикаторный состав, приготовленный как указано в примере, подвергшийся воздействию уксусной кислоты, может быть отфотометрирован в течение 3 часов после его применения. The indicator composition, prepared as indicated in the example, exposed to acetic acid, can be photographed within 3 hours after its use.

Таким образом, предлагаемый индикаторный состав для определения уксусной кислоты в газовой фазе по сравнению с прототипом позволяет сократить время анализа до 10 минут; упростить выполнение анализа, исключив операции "мокрой" химии и значительно снизить его трудоемкость. Thus, the proposed indicator composition for determining acetic acid in the gas phase in comparison with the prototype can reduce the analysis time to 10 minutes; to simplify the analysis by eliminating the operation of "wet" chemistry and significantly reduce its complexity.

Примеры зависимости характеристик состава приведены в таблице. Examples of the dependence of the characteristics of the composition are given in the table.

Claims

An indicator composition for determining acetic acid in the gas phase, containing a carrier, an acid-base indicator, polyhydric alcohol, alkali and water, characterized in that the composition contains cellulose as a carrier, neutral red as an acid-base indicator, glycerin as a polyhydric alcohol , as alkali, sodium hydroxide in the following ratio, wt.

Neutral Red 0.3 0.5
Sodium hydroxide 0.1 0.2
Glycerin 35
Water 2 4
Cellulose Rest