RU2106626C1

RU2106626C1 - Способ определения несимметричного диметилгидразина в почвах, растительных материалах и водах

Info

Publication number: RU2106626C1
Authority: RU
Inventors: В.К. Потрохов; Н.И. Климова
Original assignee: Российский научный центр "Прикладная химия"
Priority date: 1987-04-06
Filing date: 1987-04-06
Publication date: 1998-03-10

Abstract

Использование: аналитический контроль объектов окружающей среды на содержание компонентов ракетных топлив, обладающих высокотоксичными свойствами. Сущность изобретения: пробу смешивают с гидроксидом натрия и пеногасителем - дибутилфталатом в соотношении 1 : (0,3 - 0,4) : (0,01 - 0,05) с последующей обдувкой воздухом со скоростью 0,5 - 1,0 л/мин и количественной регистрацией линейно-колористическим методом. 2 табл., 3 ил.

Description

Заявляемое техническое решение относится к аналитическому контролю объектов окружающей среды (специалистов 02.00.02 и 11.00.11.) на содержание компонентов ракетных топлив, обладающих высокотоксичными свойствами, а именно к определению несимметричного диметилгидразина (НДМГ), путем колориметрической индикации при анализе почв, растительных материалов и вод.

Индикация - показание наличия вещества на определенном количественном уровне концентраций в объектах окружающей среды (Химический словарь на 6 языках. Варшаве, 1966, стр. 528, N 5933).

При проведении работ по ликвидации последствий аварийных проливов необходимо проводить анализ почв, загрязненных вод, образцов растительности в полевых условиях с помощью переносной химической лаборатории, без использования энергетических источников (электронагревателей, грелок, примусов и т. д.).

Известен способ количественного определения НДМГ в почвах и растительных материалах (СССР, авт. св. N 243602) и в водах (СССР, авт. св. N 170269).

Указанный способ - способ отдувки НДМГ кипящего раствора гидроокиси натрия или суспензии, авторами принят за прототип, так как он наиболее близок к заявляемому способу по технической сущности и имеет преимущества по точности анализа и по времени выполнения анализа по сравнению с аналогом.

Прототип основан на газовой экстракции НДМГ (отдувка) из кипящей суспензии воздухом с последующим фотоколориметрическим определением НДМГ с реактивом - паранитробензальдегидом (п-НБА). Суспензия представляет собой смесь, включающую почву или растительность, которая приготовлена из гидроокиси натрия и гидроксиламина солянокислого, а также пеногаситель, в качестве которого используется парафин.

В просмотренной авторами литературе не было обнаружено каких-либо других источников, имеющих отношение к индикации НДМГ в почвах, растительных материалах и водах.

Прототип состоит в том, что 10 г почвы или растительного покрова переносят в стакан и вносят раствор гидроксиламина солянокислого, содержимое переносят в круглодонную колбу, вымывая суспензию из стакана 100 мл воды, в колбу вносят пеногаситель - парафин (0,4-0,5 г) и 40 г гидроокиси натрия. Собирают прибор для газовой экстракции (отдувки) с поглотительным сосудом, содержащим 5 мл раствора п-НБА в смеси этиленгликоля и уксусной кислоты. Колбу нагревают до кипения раствора, после чего НДМГ поглощают поглотительным раствором. Измеряют оптическую плотность раствора и определяют содержание НДМГ.

В тех же самых условиях проводят контрольный опыт с образцом почвы, который не был подвергнут обработке НДМГ. Время анализа пробы и контрольного опыта составляет 50-60 мин.

Прототип применительно к требованиям полевой переносной химической лаборатории имеет следующие константы:
1. Способ может быть применен только в стационарных условиях при обязательном наличии специального технического оборудования: баллонов со сжатым инертным газом или воздухом, источников стабилизированного электротока на 220 Вт, электрофотоколориметра, электронагревателей или примусов, громоздкого оборудования и широкого ассортимента реактивов.

2. Необходимое оборудование имеет значительный вес 80-100 кг.

Необходимо нагревание реакционной смеси до температуры 110-115^oC.

3. Длительность анализа - 50-60 мин.

Целью изобретения является индикация НДМГ в почвах, растительных материалах и водах, техническое и аппаратурное упрощение проведение анализа, сокращение времени проведения анализа, унификация метода анализа почв, растительных материалов и вод.

Поставленная цель достигается тем, что измельченный образец почвы или растительного материала, содержащий НДМГ в количестве 2 г, смешивают с 5 мл 30% раствора гидроокиси натрия, добавляют 0,2 мл дибутилфталата, после чего НДМГ отдувают из суспензии воздухом при скорости 0,5-1,0 л/мин при температуре 10-40^oC через индикаторную трубку на НДМГ (ИТ-Г1), которая широкого применяется при аналитическом контроле воздуха на содержание НДМГ (Л.К. Маслий. Методы и средства измерения микроконцентраций паров некоторых компонентов ракетных топлив для жидкостных ракетных двигателей, Химаналит. Л., 1979, стр. 138).

Техническая сущность заявляемого способа состоит в том, что пробу почвы обрабатывают 30% раствором гидроокиси натрия без дополнительного подогревания раствора, т. е., при температуре 10-40^oC. Для предотвращения бурного пенообразования при отдувке НДМГ воздухом в качестве пеногасителя применяется дибутилфталат (в прототипе - парафин).

Установлен также оптимальный интервал скорости отдувки НДМГ воздухом - 0,5-1,0 л/мин. При более низкой отдувки НДМГ из-за сорбции на отсевах прибора не попадает в индикаторную трубку, а при большей скорости может быть проскок НДМГ (Рекомендации при работе с индикаторными трубками ИТ-Г1), а также паров воды, содержащих гидроокись натрия.

В качестве детектора НДМГ применяются индикаторные трубки, которые для анализа почв, растительных материалов и вод были отградированы по методикам определения НДМГ в воде, водоемов, почвах и растительных материалах СМ 6-02-2-1440-85 "Методы аналитического контроля объектов окружающей среды".

Индикаторные трубки ИТ-Г1 специфичны в присутствии паров N₂O₄, NH₃, бензина, керосина, CO, CO₂, дихлорэтана, ацетона, метилового спирта, диметиламина, метилендиметилгидразина, тетраметилтетразена и триэтиламина.

Сопоставимые данные прототипа и изобретения приведены в табл. 1.

Авторы утверждают, что заявляемый способ определения НДМГ в почвах, растительных материалах с применением газовой экстракции (отдувки) соответствует критерию изобретения "существенные отличия", так как на основании просмотренной научно-технической и патентной литературы, а также в силу своего опыта и знаний не было обнаружено заявляемых средств достижения цели, указанной и техническом описании для обеспечения полученного эффекта при решении поставленной задачи или других задач. А именно, не было обнаружено, что для упрощения анализ почв и растительных материалов на содержание НДМГ применяли бы индикаторные трубки типа ИТ-Г1 с использованием газовой экстракции НДМГ из 30-40% раствора гидроокиси натрия при 10-40^oC и при скорости воздуха 0,5-1,0 л/мин с добавкой в раствор дибутилфталата от 1:0,01 до 1: 0,05 по объему соответственно. Добавки дибутилфталана позволяют повысить концентрацию раствора гидроокиси натрия до 30-40% и тем самым повысить эффект отдувки НДМГ и приблизить индикаторную трубку к реактору, т.е. уменьшить при этом эффект сорбции НДМГ на стенках прибора, одновременно исключая попадание гидроокиси натрия и паров воды в индикаторную трубку, что ведет к немедленному выходу трубки из рабочего состояния.

Пример 1. Навеску измельченного образца почвы (1х1х1 мм) в количестве 2 г, взвешенного на аптекарских весах, переносят в прибор Полежаева (фиг. 1) приливают 5 мл 30%-ного раствора гидроокиси натрия, 0,2 мл дибутилфталата, прибор закрывают пробкой и тщательно перемешивают его содержимое. Затем прибор переводят в горизонтальное положение, как указано на фиг. 2, и вводят капилляр так, чтобы он не забивался кусочками анализируемой пробы, после чего прибор переводят в вертикальное положение и производят отдувку НДМГ, как показано на фиг. 3, пропуская через прибор и индикаторную трубку 2 л воздуха со скоростью 0,5 л/мин. при температуре окружающего воздуха 10-40^oC. Отсоединяют индикаторную трубку и сразу же измеряют высоту окрашенного слоя. По высоте окрашенного слоя определяют уровень загрязнения почвы или растительного материала НДМГ:
Высота окрашенного слоя, мм - Содержание НДМГ в почве и растительных материалах, мг/кг

1 - 10

5 - 100

10 - 300 и более
Во время проведения анализа не было замечено попадания паров воды и гидроокиси натрия в индикаторную трубку.

В анализируемой пробе по методике (M 6-02-2-1440-85 авт. св. N 243602) найдено НДМГ 30 мг/кг. По предлагаемому способу найдено НДМГ - 30 мг/кг. Результаты полностью совпали. Время анализа - 10 мин.

Пример 2. При анализе воды в стакан вместимостью 50 мл вносят 50 мл анализируемой воды и 3 г гидроокиси натрия, 0,1 мл дибутилфталата, раствор тщательно перемешивают, количественно переводят в прибор Полежаева и производят отдувку НДМГ как описано в примере 1.

По высоте окрашенного слоя индикаторной трубки определяют уровень загрязнения воды НДМГ:
Высота окрашенного слоя, мм - Содержание НДМГ в воде, мг/л

4 - 1

5 - 20

10 - 30 и более.

Во время проведения анализа также не было замечено попадание паров воды и гидроокиси натрия в индикаторную трубку. В анализируемую пробу введено 20 мг/л. Найдено по предлагаемому способу 20 мг/л. Результаты полностью совпали. Время анализа 7 мин.

Остальные примеры конкретного выполнения проводились аналогично вышеприведенным примерам.

Переменные параметры приведены в табл. 2, включая и вышеприведенные примеры.

Как видно из примеров, заявляемый объект обеспечивает ускорение обнаружения НДМГ в почве, растительности и воде, упрощение анализа, проведение его без сложного аппаратурного и энергетического обеспечения с применением серийно выпускаемых индикаторных трубок (штатных), которые используются при анализе НДМГ в воздухе рабочей зоны (примеры 1, 2, 3, 7, 8, 9, 12, 13, 18, 20) - с положительным эффектом примеры 4, 5, 6, 10, 11, 14, 15, 16, 17, 19 - с отрицательным эффектом).

Как видно из табл. 2, нарушение заявленных интервалов как в сторону их увеличения, так и в сторону уменьшения не обеспечивает полноты индикации НДМГ и занижает результаты анализа.

Claims

Способ определения несимметричного диметилгидразина в почвах, растительных материалах и водах путем проведения анализа с использованием газовой экстракции, отличающийся тем, что, с целью обеспечения колористической индикации несимметричного диметилгидразина, ускорения, упрощения анализа и обеспечения возможности проведения его в полевых условиях, пробу обрабатывают раствором гидроокси натрия и добавляют дибутилфталат при массовом отношении вода : гидроокись натрия : дибутилфталат 1 : (0,3 - 0,4) : (0,01 - 0,05) соответственно, после чего несимметричный диметилгидразин отдувают воздухом при скорости 0,5 - 1,0 л/мин при температуре раствора 10 - 40^oС через индикаторную трубку.