CC BY
6
Вместе с тем происходило расчленение практической санитарии на самостоятельные отрасли — коммунальную, промышленную, пищевую, школьную, транспортную и военную, а также эпидемиологию и микробиологию. Потребовалась и осуществлялась специализация санитарных врачей.
Сложный и боевой путь прошла санитарная служба с первых дней ее организации; видную роль в становлении и развитии этой службы сыграл первый нарком здравоохранения, большевик-ленинец, врач-ученый Николай Александрович Семашко.
Поступила 13/У1П 1974 г.
методы исследования
\
УДК 613.632.4-074:54В.17:543.258
И. И. Почина
КУЛОНОМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ АЗОТСОДЕРЖАЩИХ СОЕДИНЕНИИ В ВОЗДУХЕ
Научно-исследовательский институт гигиены труда и профзаболеваний, Ленинград
Для динамических измерений микроконцентраций азотсодержащих веществ нам оказалось наиболее перспективным использовать кулонометри-ческий метод, отличающийся высокой чувствительностью и простотой аппаратурного оформления. Ранее нами были подобраны условия для непрерывного определения двуокиси азота в воздухе, основанные на предварительном взаимодействии ее с йодидом кадмия и кулонометрическом измерении выделяющегося в результате реакции свободного йода (Н. Ш. Вольберг и И. И. Почина). На этой основе представилось целесообразным разработать метод определения азоторганических соединений после их сожжения до двуокиси азота.
Задачей настоящего исследования являлся выбор условий для получения максимального выхода двуокиси азота при сожжении азоторганических соединений. Поскольку сожжение в токе кислорода требует усложнения аппаратуры, что существенно затруднит создание переносного газоанализатора, необходимо было попытаться подобрать такой катализатор, который обеспечивал бы наиболее полное сожжение азоторганических соединений.
Для исследований была собрана установка, схема которой представлена на рис. 1. Газовоздушная смесь, содержащая азоторганическое соединение, поступала в кварцевую трубку с катализатором (/), помещенную в электропечь (2). Затем смесь проходила через слой (3) йодида кадмия, нанесенногэ на фторопласт, нагретый до 200°. Температуру печей измеряли и поддерживали на заданном уровне электронными потенциометрами типа ЭПВ2-11А с термопарами платина — платинородий. Исследуемый воздух засасывался в установку при помощи побудителя расхода (7), скорость воздуха измеряли и регулировали реометром (6). Возникающий в кулонометрической ячейке (5) ток регистрировали на ленте автоматического самопишущего микроамперметра Н-373/1 (8). Чистоту разбавляющего воздуха обеспечивали применением циркуляционной системы. В качестве модельных веществ использовали азоторганические соединения различных классов — нитрометан, нитроэтан, 2-нитропропан, диэтиламин, пиридин, анилин, диметиланилин и диэтиланилин.
Азоторганические соединения сжигали в кварцевой трубке диаметром 5 мм с длиной зоны накала 60 мм. В качестве катализатора был использован
Анализируемый
Рис. 1. Схема установки для кулоно-метрического определения азоторга-
нических соединений. 4 — электропечь для нагрева Поднда кадмия. Остальные обозначения в тексте.
320 340 360 380 400 420 440 460 Температура сожжения (В град)
Рис. 2. Влияние температуры сожжения на степень конверсии азоторга-нических соединении по двуокиси азота.
1 — нитропарафины; 2 — диметнл- и диэ-тиланилин; 3 — анилин; 4 — днэтиламин; 5 — пиридин.
СоэО 4, нанесенный на диатомитовый носитель (ТНД). Для приготовления катализатора носитель (фракции 0,3—0,5 мм) равномерно пропитывали 50 % водным раствором нитрата кобальта, высушивали в сушильном шкафу, прокаливали при 600—700° в течение 1 ч и тщательно продували очищенным воздухом до полного прекращения выделения паров 1Ч02 (Н. Ш. Вольберг, 1963). Скорость протягивания газовоздушной смеси составляла 100 мл/мин. Выход вещества оценивали по току в цепи кулонометрической ячейки при постоянной подаче исследуемого вещества.
Экспериментально выясняли, какое количество катализатора необходимо для того, чтобы достигнуть полного переведения азоторганических соединений в N02, а также оптимальную температуру сожжения. В опытах установлено, что для достижения максимального эффекта достаточно 0,4 мл катализатора.
Из данных, представленных на рис. 2, видно, что оптимальная температура сожжения, обеспечивающая максимальный выход для нитропара-финов, диэтиламина и пиридина, составила 360°, для диметил- и диэтил-анилина — 380°, а для анилина — 400°; при этом, если для нитропарафинов, диэтиламина, диметил- и диэтиланилина возможен разброс температуры 350—380, 350—370 и 360—400° соответственно, то для пиридина и анилина при 360 и 400° получены довольно острые пики. Поскольку колебания оптимума температуры сожжения исследуемых азоторганических вещестз незначительны (от 360 до 400°), метод может быть использован в качестве группового. При этом, по-видимому, целесообразно использовать температуру сожжения, равную 390°.
Проверку метода в целом осуществляли в динамических условиях на заданных концентрациях исследуемых веществ в пределах от 1 до 40 мг/м3. Для этого был использован диффузионный дозатор с оптическим измерением расхода вещества (Н. Ш. Вольберг, 1969).
Концентрации азоторганических соединений (в мг/м3) рассчитывали по генерируемому в ячейке току по следующей формуле:
м
С = 0,622-10-».^Г (/ —/0).1000,
Кулонометрнческое определение азоторганических соединений
Вещество п * (в %) 5 (в %) е- (в %) еа (в %> (а = 0,95) (в ОТК.%) X
Нитрометан 22 76 3,6 0,757 1,57 2,06
Нитроэтан 12 76 2,0 0,578 1,27 1,67
2-Нитропропан 33 76 2,8 0,486 0,99 1,3
Диэтиламин 24 72 2,6 0,526 1,09 1,51
Пиридин 25 65 3,2 0,632 1,3 2,0
Анилин 33 65 2.0 0,343 0,7 1,1
Диэтиланилин 17 70 2,4 0,585 1,22 1,75
Диэтиланилин 8 71 0,54 0,193 0,458 0,65
где 0,622-10~3 — число Фарадея, выраженное (в мкг/мкА-мин); М — молекулярный вес определяемого вещества (в г); п—число электронов в реакции; V — расход анализируемого воздуха (в мл/мин); / — ток в цепи ячейки при подаче исследуемого соединения (в мкА); /0 — фоновой ток (в мкА).
Результаты статистической обработки полученных данных представлены в таблице.
Из таблицы видно, что выход тока для представителей наиболее плохо конвертируемых до двуокиси азота веществ — диэтиламина, диметил- и днэтиланилина мало отличается от результатов, полученных в отношении нитросоединений, и составляет 72, 70 и 71 % теоретического соответственно, тогда как в отношении пиридина и анилина он оказался несколько ниже (65%).
Статистическая обработка показала хорошую воспроизводимость полученных результатов. Коэффициенты вариации не превышают ±2 Уо. Однако отклонения величин выхода тока от расчетных указывают на необходимость экспериментальной проверки метода для каждого вещества.
Если принять за показатель чувствительности метода утроенную величину дрейфа фонового тока за 10 ч непрерывной работы (1±0,1 мкА) при скорости просасывания воздуха 100 мл/мин, то минимально определяемая концентрация исследуемых веществ составит 0,1 мг/м3. Инерционность системы — около 10 мин.
Таким образом, полученные данные свидетельствуют о возможности непрерывного кулонометрического определения азоторганических соединений в воздухе после их сожжения до N02 в кварцевой трубке (6=5 мм), содержащей слой катализатора Со304, при скорости протягивания газовоздушной смеси 100 мл/мин и температуре 390 .
Высокая чувствительность и удовлетворительная точность позволяют определять микроконцентрации азоторганических соединений при предварительной калибровке по определяемому веществу с точностью ±1,5% и без калибровки с точностью ±5,5 %. Выбраны оптимальные режимы работы отдельных частей установки, что создает предпосылки для конструирования непрерывно действующего переносного газоанализатора на азоторганиче-ские соединения.
ЛИТЕРАТУРА. Вольберг Н. Ш., Почина И. И. Труды Главной геофизической обсерватории им. А. И. Воейкова, 1974, в. 314, с. 148. — Вольберг Н. Ш. В кн.: Гигиена труда и охрана здоровья рабочих в нефтяной и нефтехимической промышленности. Уфа, 1963, т. 2, с. 527. — Вольберг Н. Ш. Труды Главной геофизической обсерватории им. А. И. Воейкова, 1969, в. 238, с. 229.
Поступила 26/111 1974 г.
