SU783655A1

SU783655A1 - Apparatus for determining concentration of surfactant in water solutions

Info

Publication number: SU783655A1
Application number: SU792713942A
Authority: SU
Inventors: Юрий Михайлович Абраменко; Сергей Митрофанович Безручко; Георгий Павлович Бенинг; Геннадий Иванович Матвеев; Валентин Андреевич Могилко; Валентин Алексеевич Рыжиков; Павел Степанович Сотников
Original assignee: Предприятие П/Я А-1631
Priority date: 1979-01-17
Filing date: 1979-01-17
Publication date: 1980-11-30

Description

1one

Изобретение относитс к области физико-химических методов анализа и может быть использовано в лабораторных и полевьсс услови х дл быстрого анализа и контрол содержани повбрхностно-5 активных веществ (ПАВ) в водных источниках окружанвдей среды, в промышленных и бытовых стоках, в частности в процессе их очистки, а также дл анализа ПАВ в экстрактах из твердаах материа-. 10 лов.The invention relates to the field of physicochemical methods of analysis and can be used in laboratory and field conditions for rapid analysis and control of the content of surface-5 active substances (surfactants) in water sources around the environment, in industrial and domestic waste water, in particular purification, as well as for the analysis of surfactants in extracts from solid matter-. 10 lov.

Известно устройство дл определени поверхностного нат пени , состо щее из пр моугольной ванны Ленгмюра, подвижного барьера и пластинки Виль- гельми 1.A device for determining surface tension, which consists of a rectangular Langmuir bath, a movable barrier, and a Wilhelmy plate 1, is known.

Недостатком известного устройства вл етс малый диапазон измер емых конструкций при использовании его дл определени концентрации ПАВ. 20A disadvantage of the known device is the small range of measured structures when used to determine the concentration of surfactant. 20

Наиболее близко к изобретению устройство дл определени концентрации ПАВ в водных растворах, состо щее из непрерывной кольцевой ванны Ленгмюра с двум подвижными барьерами и плас- 25 тинкой Вильгельми 2. Кольцева форма ванны Леигмюра позвол ет уменьшить габариты установки по сравнению с пр моугольной ванной при одной и той же величине отношени начальной ЗОClosest to the invention is a device for determining the concentration of surfactants in aqueous solutions, consisting of a continuous annular Langmuir bath with two movable barriers and a Wilhelmy 2 plate. The ring shape of the Leigmur bath reduces the size of the installation compared to a rectangular bath with one the same ratio of initial ZO

(5р) и минимальной конической площади ( S поверхности, на которой можно производить измерени поверхностного нат жени .(5p) and the minimum conical area (S of the surface on which surface tension can be measured.

Однако и в этой установке отношение Bn/Sj не превыыает , что позвол ет измер ть концентрации растворимых ПАВ меньше 1 мг/л. Кроме того, при сплошной кольцевой фор,1е ванны . возникают затруднени при очистке поверхности от ПАВ, что приводит к . увеличению времени затрачиваемого, например, на раздельное определение ПАВ, образующих растворимые и нерастворимые монослои, когда производ т более одного оборота барьера по поверхности исследуемой жидкости, производ последовательное удаление монослоев различной природы. Это приводит также к снижению точности и удобства измерений .However, even in this setup, the Bn / Sj ratio does not exceed, which makes it possible to measure concentrations of soluble surfactants less than 1 mg / l. In addition, with a continuous ring odds, 1st bath. difficulties arise when cleaning the surface of surfactants, which leads to. an increase in the time spent, for example, on the separate determination of surfactants forming soluble and insoluble monolayers, when more than one barrier is turned over the surface of the liquid under investigation, monolayers of different nature are removed. It also leads to reduced accuracy and ease of measurement.

Целью изобретени вл етс увеличение скорости определени и диапазона концентраций ПАВ.The aim of the invention is to increase the detection rate and concentration range of surfactants.

Дл этого в ванне выполнены две поперечные перегородки, шлеющие высоту равную высоте кольцевых бортов ванны и образуквдие несообиающиес рабочий и вспомогательный отсеки, причем одна из поперечных перегородок, начина от бнутреннего кольцевого борта ванны, ,имеет выпуклый участок, обращенный вьтуклостью к рабочему отсеку. При такой конфигурации упом нутой фигурной перегородки наружный кольцевой борт ванны и примыкающа к нему фщгурна перегородка образуют суженку часть рабочег.о отсека, в которую помещают пластину Вильгельми. В резу (льтате .минимальна площадь, ограндаенна фигурной перегородкой, наруж ньм кольцевым бортом и подвижным барь epjoM, на которой производитс измереpi e поверхностного нат жени хсидкости дфтигает в предлагаемом устройстве 1/;100 - 1/200 от начальной площади ра бочего отсека. Соответственно диапазон измер емых концентраций раствоР1Ф4ЫХ ПАВк возрастает в л 10 раз по сравнению с прототипом . Вспомогательный отсек, образуемЦй двум поперечными перегородками, служит дл сброса в него поверхностной пленки ПАВ при охлаждении барьер ч4рез слухсебный участок рабочего отсека ванны. Тем самым вспомогательны otceK обеспечивает быструю очистку поверхности жидкости в рабочем отсек следовательно наличие его приводит к увеличению скорости измерени ксэнцентрации ПАВ в растворах по срав нёншо с прототипом. Предлагаемое устройство дл определени концентрации ПАВ представлен на чертеже, вид сверху. Устройство имеет кольцевую ванну Ленгмюра. разделенную на рабочий 1 и вспомогательный 2 отсеки двум поперечными перегородками 3 и 4. Перегородка 4 - фигурна , начина от внутреннего кольцевого борта 5 выполнена выпуклой в сторону рабочего отсека, так что эта перегородка и наружный кольцевой борт 6 ванкы образуют суженную часть рабочего отсека, куда помещаетс гофрированна пластинка Вильгельми 7. Исходное положение подвижного бар ера 8показано пунктиром. При пересе чении барьером перегородки 4, а имен но той ее части, котора направлена выпуклостью в сторону рабочего отсек уГс5л между ребром фронтальной грани барьера и касательной к выпуклой поверхности фигурной перегородки соста л ет около 60 в точказс их пересечени на всем прот зтении выпуклого участка. При меньших угла;: возможен вынос части поверхностных слоев ПАВ из рабочего отсека барьером на перегородку . Указанна величина угла пре дотвращает вынос ПАВ в растворе. Пр нахождении барьера в таком положении Что его фронтальна грань совпашает d линией, показанной штрих-пунктиром площадь участка рабочего отсека Ь.ц/ ограниченного фронтальной гранью ба ера, фигурной перегородкой и наружным кольцевым бортом, составл ет /150 общей площади поверхности рабоего отсека 5д. Устройство работает следуижшм обазом . Барьер 8 устанавливают в исходном оложении, а пластину Вильгельми 7 подн том положении (так, чтобы барьр мог свободно проходить под ней). рабочий отсек заливают дистиллироанную воду так, чтобы ее поверхность касалась нижней грани барьера. Выждав некоторое врем (1-2 мин), необходимое л выхода нерастворимых загр зн ющих ПАВ на поверхность воды, совершают барьером полный оборот. При движении барьера по поверхности воды ПАВ сгон ютс в суученную часть рабочего отсека ванны и, после прохождени барьером этой части рабочего отсека, выталкиваютс через обращенный вогнутостью к рабочему отсеку участок фигурной перегородки из участка наибольшего сужени рабочего отсека во вспомогательный отсек. В результате поверхность воды в рабочем отсеке очищаетс . Пластинку Вильгельми опускают в воду. Внос т исследуемую пробу водал в дистиллированную воду в рабочем отсеке и измер ют поверхностное нат жение . Затем привод т в движение барьер. По мере движени барьера поверзсностна концентраци исследуеролх ПАВ в суженной части рабочего отсека возрастает и поверхностное нат жение измен етс . По достижении заданного отношени например, равного 150, барьер останавливают и вторично измер ют поверхностное нат жение. По разности значений поверхностного нат жени определ ют искомую концентрацию ПАВ. Использование ванны Ленгмюра с суженной частью в месте нахог-одени пластинки Вильгельми позвол ет более чем в 10 раз расширить диапазон измер емых концентраций ПАВ в растворах по сравнению с диапазоном, возможньп дл обычных приборов Ленгмюра. Применение гофрированной пластинки Вильгельми позвол ет при этом сохранить чувствительность прибора на- прежнем уровне . Наличие вспомогательного отсека, кроме очистки, позволит проводить раздельное определение ПАВ, образующих растворимые и нерастворимые мономолекул рные пленки, а также сокращать врем на анализ за счет ускорени очистки в контрольных определени х. Испытани устройства показали, что в диапазоне концентраций ПАВ от 0,2 до 8 мг/л результаты определени концентрации растворимых ПАВ с помощью предлагаемого устройства и по стандартной химической методике совпадают в пределазс ошибки измерений, причем величины средней ошибки в химическом способе -оказались выше, чем в предлагаемом . Врем , затрачиваемое непосредственно на измерени в предлагаемом устройстве, в 3 - 5 раз меньше, чемTo do this, the bath has two transverse partitions, stitching the height equal to the height of the annular sides of the bath and the shape of the non-communicating working and auxiliary compartments, one of the transverse partitions, starting from the internal ring side of the bath, has a convex portion facing the working compartment. With this configuration of the above-mentioned figured partition, the outer annular bead of the bath and the adjacent partition wall form the suzhenka part of the working compartment in which the Wilhelmi plate is placed. In the cut (the flat is the minimum area surrounded by a figured partition, the outer annular border and the movable epjoM barrier, on which the measurement of the surface tension of the hydraulic tension is carried out in the proposed device 1 /; 100 - 1/200 of the initial working compartment area. Accordingly The range of measured concentrations of SOLV1F4YH SAWK increases 10 times in l as compared with the prototype. The auxiliary compartment formed by two transverse partitions serves to discharge the surface film of the surfactant into it when the barrier is cooled. Thus, the auxiliary otceK ensures quick cleaning of the liquid surface in the working compartment, therefore its presence leads to an increase in the measurement rate of surfactant xencentration in solutions compared to the prototype. The proposed device for determining the surfactant concentration is shown in the drawing, viewed from above. has a circular Langmuir bath divided into working 1 and auxiliary 2 compartments with two transverse partitions 3 and 4. Partition 4 is a figurine, starting from the inner a convex bead 5 is formed in the side of the working chamber so that the dividing wall and an outer annular bead 6 Wank form a constricted portion of the working chamber, which is placed corrugated Wilhelmy plate 7. The initial position of the movable bar EPA 8pokazano phantom. When the barrier intersects the partition 4, and specifically its part, which is directed by the convexity towards the working section uGsl between the edge of the frontal face of the barrier and the tangent to the convex surface of the figured partition, it is about 60 per point of their intersection throughout the convex portion. At smaller angles ;: it is possible to remove part of the surface layers of surfactants from the working section with a barrier to the partition. The specified angle prevents the removal of surfactants in solution. If the barrier is in such a position that its frontal edge coincides with d line, shown by dash-dotted line, the area of the working compartment section of the working compartment / limited by the frontal edge of the barge, the figured partition and the outer annular edge is / 150 the total surface area of the working compartment 5d. The device works in a consistent manner. The barrier 8 is installed in the original position, and the Wilhelmi 7 plate is raised in position (so that the barrier can freely pass under it). The working compartment is filled with distilled water so that its surface touches the lower edge of the barrier. After waiting for some time (1-2 minutes), the necessary l for the release of insoluble polluting surfactants to the surface of the water, make a full turn with the barrier. When the barrier moves along the surface of the water, the surfactant is driven into the sensible part of the working compartment of the bath and, after the barrier passes this part of the working compartment, is pushed through the section of the partitioned partition facing the working section to the auxiliary compartment. As a result, the surface of the water in the working compartment is cleaned. Plate Wilhelmi immersed in water. The test sample was introduced into a distilled water in the working compartment and the surface tension was measured. Then the barrier is set in motion. As the barrier moves, the surface concentration of the surfactant probes in the constricted part of the working compartment increases and the surface tension changes. Upon reaching a predetermined ratio, for example, equal to 150, the barrier is stopped and the surface tension is measured again. The desired concentration of surfactant is determined from the difference in the surface tension values. The use of the Langmuir bath with a constricted part at the location of the Wilhelmi plate allows for a more than 10-fold increase in the range of measured surfactant concentrations in solutions compared to the range possible with conventional Langmuir instruments. The use of the Wilhelmi corrugated plate allows at the same time to maintain the sensitivity of the instrument at the same level. The presence of an auxiliary compartment, in addition to cleaning, will allow separate determination of surfactants, forming soluble and insoluble monomolecular films, as well as reducing the time for analysis by accelerating the cleaning in the control determinations. Tests of the device showed that in the range of surfactant concentrations from 0.2 to 8 mg / l, the results of determining the concentration of soluble surfactants using the proposed device and using standard chemical methods coincide within the limit of measurement errors, and the average error in the chemical method turned out to be higher than in the proposed. The time spent directly on measurements in the proposed device is 3 to 5 times less than

в стандартном химическом методе, а с учетом требуемых подготовительнБК операций предлагаемое устройство позвол ет сократить врем на анализ ПАВ более чем в 10 раз.in the standard chemical method, and taking into account the required preparatory operations, the proposed device allows to reduce the time for the analysis of surfactants by more than 10 times.

Предлагаемое устройство позвол ет осуществл ть быстрый контроль загр знений ПАВ в окружающей среде в полевых услови х.The proposed device allows quick monitoring of surfactant contamination in the environment under field conditions.

Claims

Invention Formula

Apparatus for determining the concentration of surfactants c. aqueous solutions containing an annular Langmuir bath with a movable barrier and a Wilhelmy plate, characterized in that, in order to increase the detection rate and the range of surfactant concentrations, two transverse partitions are made, having a height equal to the height of the annular sides of the bath and forming an uncooperative working and auxiliary, compartments, with one of the transverse partitions, 1, starting from the inner annular rim of the bath, has a convex section that is convex to the working screen.

Sources of information taken into account in the examination

1, Ldam N.K. Physics and surface chemistry. M., OGIZ, 1947, p. 45.

2.Fromhers .. Dnstrumentation for handling, monomoGecu ar

at air-water interface, kc. Rev. Sci Ihstrtira, 1975, 46, 10, p. 1380-1385 (prototype).