RU2312330C1 - Method of detecting automotive gasoline in air - Google Patents

Method of detecting automotive gasoline in air Download PDF

Info

Publication number
RU2312330C1
RU2312330C1 RU2006140970/04A RU2006140970A RU2312330C1 RU 2312330 C1 RU2312330 C1 RU 2312330C1 RU 2006140970/04 A RU2006140970/04 A RU 2006140970/04A RU 2006140970 A RU2006140970 A RU 2006140970A RU 2312330 C1 RU2312330 C1 RU 2312330C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
air
frequency
piezosensor
gasoline vapors
quartz
Prior art date
Application number
RU2006140970/04A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Антон Александрович Киселев (RU)
Антон Александрович Киселев
Яков Израильевич Коренман (RU)
Яков Израильевич Коренман
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Воронежская государственная технологическая академия
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Воронежская государственная технологическая академия filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Воронежская государственная технологическая академия
Priority to RU2006140970/04A priority Critical patent/RU2312330C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2312330C1 publication Critical patent/RU2312330C1/en

Links

Landscapes

  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

FIELD: analytical chemistry.
SUBSTANCE: method comprises preparing the detecting device for the operation, which includes modifying the electrodes of the piezoelectric quartz resonator at the 9-MHz frequency by the solution of β-cyclodextrin in ethanol so that the mass of the film after exposing piezoelectric sensor in drying cabinet at a temperature of 60°C to be 20 mg, blowing the air to be analyzed through the filtering member for 2 min, setting the prepared piezoelectric sensor into detector, connecting it in the circuit of the high-frequency quartz generator, recording the analytic signal as a frequency of oscillations of the quartz plate of the piezoelectric sensor when equilibrium in the sorption system is established, plotting a calibration curve, and determining the concentration of the gasoline vapors in air from the calibration curve.
EFFECT: enhanced sensitivity and reliability.
1 tbl, 1 ex

Description

Изобретение относится к аналитической химии органических соединений и может быть применено для определения паров автомобильных бензинов в воздухе.The invention relates to the analytical chemistry of organic compounds and can be used to determine the vapor of gasoline in the air.

Технической задачей изобретения является разработка экспрессного способа определения паров автомобильного бензина в воздухе на уровне предельно допустимых концентраций (ПДК) [ГОСТ 2084-77. Бензины автомобильные] с применением модифицированного пьезоэлектрического кварцевого резонатора.An object of the invention is to develop an express method for the determination of gasoline vapors in air at the level of maximum permissible concentrations (MPC) [GOST 2084-77. Gasoline automobiles] using a modified piezoelectric quartz resonator.

Поставленная техническая задача достигается тем, что способ определения паров автомобильного бензина в воздухе характеризуется тем, что для подготовки детектирующего устройства к работе электроды пьезоэлектрического кварцевого резонатора АТ-среза (SU 633136 A1, 15.11.1978; SU 267703 A1, 08.07.1970) с частотой колебаний 9 МГц модифицируют раствором (β-циклодекстрина в этаноле так, чтобы масса пленки после экспонирования пьезосенсора в сушильном шкафу при 60°С составляла 2 мкг, затем в течение 2 мин в ячейку через фильтрующий патрон продувают анализируемый воздух, содержащий пары автомобильного бензина, подготовленный пьезосенсор помещают в детектор и включают в схему высокочастотного генератора, аналитический сигнал регистрируют в виде частоты колебаний кварцевой пластины пьезосенсора при установлении в сорбционной системе термодинамического равновесия, о чем свидетельствует постоянство частоты колебаний пьезосенсора во времени, строят градуировочный график, по которому находят концентрацию паров автомобильного бензина.The stated technical problem is achieved in that the method for determining gasoline vapors in air is characterized by the fact that, for preparing the detecting device for operation, the electrodes of an AT-cut piezoelectric quartz resonator (SU 633136 A1, 11/15/1978; SU 267703 A1, 07/08/1970) with a frequency oscillations of 9 MHz are modified with a solution (β-cyclodextrin in ethanol so that the film mass after exposure of the piezosensor in an oven at 60 ° C is 2 μg, then the analyzed sample is blown through the filter cartridge for 2 minutes a gas mixture containing gasoline vapors, the prepared piezosensor is placed in the detector and included in the high-frequency generator circuit, the analytical signal is recorded in the form of the oscillation frequency of the piezosensor quartz plate when the thermodynamic equilibrium is established in the sorption system, as evidenced by the constant frequency of the piezosensor oscillations in time, a calibration graph is built by which the concentration of gasoline vapors is found.

Технический результат по предлагаемому способу заключается в разработке экспрессного способа определения паров автомобильного бензина в воздухе за счет модификации электродов пьезоэлектрического кварцевого резонатора раствором (β-циклодекстрина в этаноле. Способ осуществляют следующим образом.The technical result of the proposed method is to develop an express method for the determination of gasoline vapors in air by modifying the electrodes of a piezoelectric quartz resonator with a solution (β-cyclodextrin in ethanol. The method is as follows.

1. Готовят ячейку детектирования. Анализируемый воздух в течение 2 мин продувают через фильтрующий патрон в ячейку детектирования, ячейку герметично закрывают двумя заглушками. Фильтрующий патрон представляет собой стеклянную трубку с тремя секциями, две секции заполнены поглотительным порошком для улавливания непредельных и ароматических углеводородов, мешающих определению, и одна секция заполнена зерненым хлоридом кальция для улавливания паров воды.1. Prepare a detection cell. The analyzed air is blown for 2 minutes through the filter cartridge into the detection cell, the cell is sealed with two plugs. The filter cartridge is a glass tube with three sections, two sections are filled with absorption powder to trap unsaturated and aromatic hydrocarbons that interfere with the determination, and one section is filled with granular calcium chloride to trap water vapor.

Поглотительный порошок для улавливания ароматических углеводородов. Шамот обрабатывают 3%-ным раствором AgNO3 в серной кислоте (р=1,84 г/см3) из расчета 0,2 см3 раствора на 1 г порошка, перемешивают и помещают в первую секцию фильтрующего патрона.Absorption powder for trapping aromatic hydrocarbons. Fireclay is treated with a 3% solution of AgNO 3 in sulfuric acid (p = 1.84 g / cm 3 ) at the rate of 0.2 cm 3 of solution per 1 g of powder, mixed and placed in the first section of the filter cartridge.

Поглотительный порошок для улавливания непредельных углеводородов. Растворяют 4 г Hg2SO4 в 20 см3 серной кислоты квалификации х.ч. при нагревании и перемешивании, добавляют 50 г шамота и тщательно перемешивают его до равномерного смачивания. Затем высушивают при постоянном перемешивании 15-20 мин, остывшим порошком шамота заполняют вторую секцию фильтрующего патрона. Третью секцию заполняют зерненым хлоридом кальция.Absorption powder for trapping unsaturated hydrocarbons. Dissolve 4 g of Hg 2 SO 4 in 20 cm 3 sulfuric acid qualification H.H. when heating and stirring, add 50 g of chamotte and mix it thoroughly until uniformly wetted. Then it is dried with constant stirring for 15-20 minutes, with the cooled chamotte powder the second section of the filter cartridge is filled. The third section is filled with granular calcium chloride.

Признаками отработки патрона служит образование расплывшихся от увлажнения зерен хлорида кальция и изменение окраски порошка, обработанного раствором Hg2SO4. Применение фильтрующего патрона позволяет определять пары автомобильного бензина в воздухе в присутствии воды, непредельных и ароматических углеводородов.The signs of working out the cartridge are the formation of calcium chloride that diffuse from moisture and the color of the powder treated with a solution of Hg 2 SO 4 . The use of a filter cartridge allows the determination of gasoline vapors in the air in the presence of water, unsaturated and aromatic hydrocarbons.

2. Модификация сенсора. В качестве модификатора поверхности электродов пьезосенсора применяют раствор (β-циклодекстрина в этаноле. Сорбент наносят, например, методом статического испарения капли, после удаления растворителя масса модификатора должна составлять 20 мкг.2. Modification of the sensor. A solution (β-cyclodextrin in ethanol is used as a surface modifier for the surface of the piezosensor electrodes. The sorbent is applied, for example, by the method of static evaporation of a drop, after removal of the solvent, the mass of the modifier should be 20 μg.

3. Методика определения. Перед началом работы в течение 2 мин в ячейку через фильтрующий патрон продувают анализируемый воздух. Подготовленный пьезосенсор помещают в ячейку и включают в схему высокочастотного кварцевого генератора. Секундомером отсчитывают время, после которого сигнал пьезосенсора не изменяется, и регистрируют аналитический сигнал. Для проведения следующего измерения проводят регенерацию сорбционного покрытия и вентиляцию ячейки детектирования пропусканием через нее осушенного лабораторного воздух до выхода сигнала пьезосенсора на начальный уровень (до ввода пробы). Содержание паров автомобильного бензина в воздухе находят по градуировочному графику.3. The method of determination. Before starting work, the analyzed air is blown through the filter cartridge for 2 minutes into the cell. The prepared piezosensor is placed in a cell and included in the circuit of a high-frequency crystal oscillator. The stopwatch counts the time after which the signal of the piezosensor does not change, and register the analytical signal. To carry out the next measurement, the sorption coating is regenerated and the detection cell is ventilated by passing dried laboratory air through it until the piezosensor signal reaches the initial level (before the sample is introduced). The vapor content of gasoline in the air is found on the calibration curve.

Продолжительность анализа с пробоотбором по полной схеме, включающей модификацию электродов пьезоэлектрического кварцевого резонатора и последующую регенерацию сорбционного покрытия, составляет 40 мин.The duration of the analysis with sampling according to the full scheme, including the modification of the electrodes of the piezoelectric quartz resonator and the subsequent regeneration of the sorption coating, is 40 min.

Способ определения паров автомобильного бензина в воздухе поясняется следующим примером.The method for determining gasoline vapor in air is illustrated by the following example.

Пример 1.Example 1

Способ определения паров автомобильного бензина в воздухе включает подготовку ячейки детектирования, для чего анализируемый воздух продувают через фильтрующий патрон в ячейку детектирования, затем в нее помещают пьезоэлектрический кварцевый резонатор модифицированный (β-циклодекстрином и включают в схему высокочастотного кварцевого генератора, регистрируют аналитический сигнал, строят градуировочный график, по которому находят концентрацию паров автомобильного бензина. Для проведения следующего измерения проводят регенерацию сорбционного покрытия и вентиляцию ячейки детектирования пропусканием через нее осушенного лабораторного воздух до выхода сигнала пьезосенсора на начальный уровень.A method for determining gasoline vapors in air involves preparing a detection cell, for which the analyzed air is blown through a filter cartridge into the detection cell, then a modified piezoelectric quartz resonator (β-cyclodextrin) is placed in it and included in the high-frequency quartz oscillator circuit, an analytical signal is recorded, and a calibration signal is built a graph according to which the concentration of gasoline vapors is found. rbtsionnogo coating and detecting ventilation passage therethrough laboratory air dried to yield pezosensorov cell signal to the initial level.

На электроды пьезоэлектрического кварцевого резонатора АТ-среза с заранее измеренной частотой колебаний (f0) методом статического испарения капли наносят раствор β-циклодекстрина в этаноле, после экспонирования пьезосенсора в сушильном шкафу при 60°С измеряют частоту модифицированного резонатора (fпл). Массу пленки рассчитывают по уравнению Зауэрбрея [Sauerbrey G.G. Messung von plattenschwingungen sehr kleiner amplitude durch lichtstrom-modulation // Z.Phys. - 1964. - Bd. 178. -A solution of β-cyclodextrin in ethanol is applied to the electrodes of an AT-cut piezoelectric quartz resonator with a pre-measured oscillation frequency (f 0 ) by static evaporation of a drop, after the piezosensor is exposed in an oven at 60 ° C, the frequency of the modified resonator is measured (f pl ). The mass of the film is calculated according to the Sauerbrei equation [Sauerbrey GG Messung von plattenschwingungen sehr kleiner amplitude durch lichtstrom-modulation // Z. Phys. - 1964. - Bd. 178. -

Δf=-2.3·10-6·f02·m/А,Δf = -2.3 · 10 -6 · f 0 2 · m / A,

где m - масса модификатора, г; f0 - резонансная частота пьезосенсора, МГц; Δf=fпл-fo - изменение частоты резонатора, Гц; А - площадь поверхности модификатора, см2.where m is the mass of the modifier, g; f 0 is the resonant frequency of the piezosensor, MHz; Δf = f PL -fo - change in the frequency of the resonator, Hz; A is the surface area of the modifier, cm 2 .

Перед началом работы в течение 2 мин в ячейку через фильтрующий патрон продувают воздух, содержащий пары автомобильного бензина. После этого в детектор помещают подготовленный пьезосенсор и включают в схему высокочастотного кварцевого генератора. Сигнал пьезосенсора регистрируют каждую секунду до установления термодинамического равновесия в системе, о чем свидетельствует постоянство частоты колебаний кварцевой пластины пьезосенсора, и выводят на монитор персонального компьютера в виде кинетической кривой сорбции. Для проведения следующего измерения проводят регенерацию сорбционного покрытия и вентиляцию ячейки детектирования пропусканием через нее осушенного лабораторного воздуха до выхода сигнала пьезосенсора на начальный уровень до ввода пробы. Способ осуществим.Before starting work for 2 minutes, air containing gasoline vapors is blown into the cell through a filter cartridge. After that, the prepared piezosensor is placed in the detector and included in the circuit of a high-frequency crystal oscillator. The signal of the piezosensor is recorded every second until the thermodynamic equilibrium is established in the system, as evidenced by the constancy of the oscillation frequency of the quartz plate of the piezosensor, and displayed on a personal computer monitor in the form of a kinetic sorption curve. For the next measurement, the sorption coating is regenerated and the detection cell is ventilated by passing dried laboratory air through it until the piezosensor signal reaches the initial level before the sample is introduced. The method is feasible.

Продолжительность анализа с пробоотбором по полной схеме, включающей модификацию электродов пьезоэлектрического кварцевого резонатора и последующую регенерацию сорбционного покрытия, составляет 40 мин. Результаты определения приведены в таблице.The duration of the analysis with sampling according to the full scheme, including the modification of the electrodes of the piezoelectric quartz resonator and the subsequent regeneration of the sorption coating, is 40 min. The determination results are shown in the table.

В соответствии с требованиями безопасности предельно допустимая концентрация паров автомобильного бензина в воздухе составляет 100 мг/м3. Заявляемый способ позволяет определять пары автомобильного бензина (ГОСТ 2084-77. Бензины автомобильные) в воздухе на уровне ПДК.In accordance with safety requirements, the maximum permissible concentration of gasoline vapors in the air is 100 mg / m 3 . The inventive method allows to determine the vapor of gasoline (GOST 2084-77. Gasoline for automobiles) in the air at the MPC level.

Определение паров автомобильного бензина в воздухе, n=5, Р=0,95Determination of gasoline vapors in air, n = 5, P = 0.95

ТаблицаTable Введено, мг/м3 Introduced, mg / m 3 Найдено, мг/м3 Found, mg / m 3 Sr S r 50fifty 45,6±2,8845.6 ± 2.88 2,52,5 6060 56,6±2,5256.6 ± 2.52 2,32,3 7070 68,9±2,3568.9 ± 2.35 2,42,4 8080 78,3±1,8578.3 ± 1.85 1,81.8 9090 89,2±1,0889.2 ± 1.08 1,51,5

n - число определений;n is the number of definitions;

Р - доверительная вероятность;P is the confidence probability;

Sr - погрешность.Sr is the error.

Claims (1)

Способ определения паров автомобильного бензина в воздухе, характеризующийся тем, что для подготовки детектирующего устройства к работе электроды пьезоэлектрического кварцевого резонатора АТ-среза с частотой колебаний 9 МГц модифицируют раствором β-циклодекстрина в этаноле так, чтобы масса пленки после экспонирования пьезосенсора в сушильном шкафу при 60°С составляла 20 мкг, затем в течение 2 мин в ячейку через фильтрующий патрон продувают анализируемый воздух, содержащий пары автомобильного бензина, подготовленный пьезосенсор помещают в детектор и включают в схему высокочастотного кварцевого генератора, аналитический сигнал регистрируют в виде частоты колебаний кварцевой пластины пьезосенсора при установлении в сорбционной системе термодинамического равновесия, о чем свидетельствует постоянство частоты колебаний пьезосенсора во времени, строят градуировочный график, по которому находят концентрацию паров автомобильного бензина в воздухе.A method for determining gasoline vapors in air, characterized in that the electrodes of the piezoelectric quartz resonator of the AT-cut with an oscillation frequency of 9 MHz are modified with a solution of β-cyclodextrin in ethanol so that the film mass after exposure of the piezosensor in an oven at 60 ° C was 20 μg, then for 2 min the analyzed air containing gasoline vapors was blown into the cell through a filter cartridge for 2 minutes, placing the prepared piezosensor t into the detector and included in the circuit of the high-frequency quartz oscillator, the analytical signal is recorded in the form of the oscillation frequency of the quartz plate of the piezosensor when thermodynamic equilibrium is established in the sorption system, as evidenced by the constant frequency of the oscillation of the piezosensor in time, a calibration graph is constructed by which the concentration of gasoline vapors is found in the air.
RU2006140970/04A 2006-11-20 2006-11-20 Method of detecting automotive gasoline in air RU2312330C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006140970/04A RU2312330C1 (en) 2006-11-20 2006-11-20 Method of detecting automotive gasoline in air

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006140970/04A RU2312330C1 (en) 2006-11-20 2006-11-20 Method of detecting automotive gasoline in air

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2312330C1 true RU2312330C1 (en) 2007-12-10

Family

ID=38903946

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006140970/04A RU2312330C1 (en) 2006-11-20 2006-11-20 Method of detecting automotive gasoline in air

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2312330C1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Tomita et al. Detection of explosives with a coated piezoelectric quartz crystal
Ruys et al. Mercury detection in air using a coated piezoelectric sensor
RU2312330C1 (en) Method of detecting automotive gasoline in air
Shackelford et al. A piezoelectric detector for organophosphorus pesticides in the air
RU2328727C1 (en) Method for determining concentration limits of benzene vapor with air inflammation
RU2592209C2 (en) Rapid method for detection of acetone and phenol
Yuwono et al. Performance test of a sensor array-based odor detection instrument
RU2195643C1 (en) Method of monitoring corrosion of metallic uranium
RU2543687C1 (en) Method of assessing quality of nitrogen-containing mineral fertilisers with application of biosensors
Muller et al. Evaluation of coated QCM for the detection of atmospheric ozone
RU2281483C1 (en) Method for determining fumes of butyric acid in presence of palmitic acid and stearic acid in the air of work zone
Turnham et al. Coated piezoelectric quartz crystal monitor for determination of propylene glycol dinitrate vapor levels
RU2216730C1 (en) Method detecting ammonia in gas mixture with organic compounds
RU2315986C1 (en) Method of the quantitative determination of ammonia in the air of the industrial premises
RU2319958C1 (en) Method of determining microconcentrations of ammonia vapors in air
RU2211447C1 (en) Method of determining summary content of nitro-c1-c3-alkanes in working zone air
Alder et al. Detection of toluene diisocyanate in air with a coated piezoelectric crystal: Part 1. A Study of Coating Materials
RU2284031C1 (en) Method for determining fumes of acetaldehyde in the air of workzone
RU2363943C1 (en) Method of determining trace concentrations of ammonia
TWI220687B (en) A quartz crystal microbalance apparatus
RU2277237C1 (en) Method of determining vapors of pionic acid in air of working area
RU2179720C1 (en) Method of determining diethylamine in the air of residential areas
RU2240554C1 (en) Method of determining nonane in air
RU2396555C1 (en) Method of detecting methyl acetate vapour in presence of benzyl acetate in workplace air
RU2236672C2 (en) Method of determining nitromethane in air

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20081121