CC BY
10
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
S2
УДК 614.72:668.135.113-074
ЛИНЕЙНО-КОЛОРИСТИЧЕСКИЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРОВ БЕНЗОЛА, ТОЛУОЛА И КСИЛОЛА В ВОЗДУХЕ
П. Кольковски
Предложен ряд экспрессных методов определения паров бензола, толуола и ксилола в воздухе при помощи индикаторных трубок. Некоторые из этих методов неспецифичны (Е. Д. Филянская с соавторами, и др.).
Нами предлагается новая цветная реакция, основанная на взаимодействии бензола, толуола и ксилола с сульфатом церия, насыщенным сернистым ангидридом (П. Кольковски, 1967). На основе этой реакции разработан линейно-колористический метод1. Метод состоит в аспирации известного объема исследуемого воздуха через трубку, наполненную индикаторным порошком, который меняет цвет, превращаясь из оранжево-желтого в зеленый, а затем в бледно-бурый.
Исследования сводились к подбору подходящего носителя, получению индикаторного порошка, изготовлению эталонов индикаторных трубок и апробации методики. В качестве носителя были испробованы кварцевый песок, экспандированный перлит и силикагель с различными физико-химическими свойствами. Путем экспериментальных исследований установлено, что силикагель с размерами частиц 0,3—0,5 мм (поверхность которого 580 м2/г и максимальное распределение пор 58А) дает лучшие результаты (Клечко-Гурвич, 1962). Силикагель предварительно размалывают в шаровой мельнице, отсеивают и фракции размером 0,3—0,5 мм обильно промывают водой, потом заливают смесью азотной кислоты и воды в соотношении 1 : 1 и нагревают на водяной бане в течение 4—5 часов, временами перемешивая. Далее кислоту сливают, силикагель промывают дистиллированной водой до отрицательной реакции с нитратными ионами, высушивают при 100—110° в течение 2—3 часов и прокаливают в течение 4 часов при 500°. Приготовленный силикагель бесцветен.
Для получения индикаторного порошка с целью определения паров бензола силикагель с размерами частиц 0,3—0,5 мм обрабатывают 1 мл 3% раствора сульфата церия (раствор сульфата церия изготавливают в 1% растворе серной кислоты), хорошо перемешивают, после чет расстилают на стеклянной или фарфоровой поверхности слоем 5 мм и просушивают при 140—150° в течение 2 часов. Высушенный порошок помещают в эксикатор над концентрированной серной кислотой, после чего насыщают сернистым ангидридом с температурой до 120°. Сернистый ангидрид получают из дымящей серной кислоты при помощи специальной аппаратуры для насыщения (подробное описание аппаратуры будет дано в специальной публикации).
Приготовленный индикаторный порошок имеет оранжево-желтый цвет. Его сохраняют в запаянных стеклянных ампулах. Для получения индикаторного порошка с целью определения паров толуола ис-
1 НРБ. Авторское свидетельство № 11102 (1965) и № 11385 (1965).
пользуют 1% раствор сульфата церия при насыщении 12,5% сернистым ангидридом..
Для получения индикаторного порошка с целью определения паров ксилола используют 0,5% раствор сульфата церия, при этом на каждый грамм добавляют 1 мл раствора после высушивания его и насыщения сернистым ангидридом до 6,5%.
Мы ставили своей задачей получить более чувствительные индикаторные трубки, которыми можно было бы определять концентрации бензола, толуола и ксилола как в пределах допустимых концентраций, так и в концентрациях, превышающих их в несколько раз. Стеклянную трубку предварительно запаивают с одной стороны, потом ставят 2 — 3-миллиметровый тампон из стеклянной ваты. Насыпают индикаторный порошок с длиной слоя для бензола и толуола 70 мм, а для ксилола 50 мм. Сверху насыпают слой длиной около 25 мм размолотого стекла размером 0,5—0,7 мм, затем вкладывают тампон из стеклянной ваты и запаивают конец трубки после достаточного уплотнения индикаторного слоя.
Эталонирование изготовленных таким образом трубок происходит опытным путем. Для этого создают определенные концентрации бензола, толуола и ксилола. Тонкие стеклянные капилляры длиной около 50 мм с внутренним диаметром около 0,5 мм наполняют чистым бензолом, толуолом или ксилолом, запаивают с 2 концов и взвешивают на аналитических весах. По разнице веса полных и пустых капилляров устанавливают вес вещества. Потом капилляры ставят в специальный стеклянный сосуд (дозатор) так, чтобы один конец капиллярки, проходя через отверстие, доходил до трубки, а другой конец оканчивался в трубке. Зажимом закрывают наконечник, открывают стеклянный кран, дозатор с помощью резиновой трубки соединяют с эвакуированной бутылью. При переворачивании шлифта капилляр ломается и содержащийся в нем бензол, толуол или ксилол разливается в дозатор. Его •слегка подопревают, чтобы произошло полное испарение жидкости, содержащейся в капилляре. Потом осторожно открывают зажим наконечника; воздух, необходимый для выравнивания давления, переходит через дозатор, и пары поступают в бутыль. Дозатор соединяют с бутылью и используют ее для дозировки.
Для создания низжих концентраций бензола, толуола или ксилола .используют капилляры с меньшим внутренним диаметром или бензол, толуол, ксилол разбавляют тетрахлорметаном из расчета 1 : 10.
При дозировании использованы чистые, высушенные над хлоридом кальция и двукратно дистиллированные бензол, толуол и ксилол. Такое дозирование способствует созданию точных концентраций, Подобно этому, в 5 бутылях (по 10 л) создавались одинаковые концентрации бензола, толуола и ксилола. Индикаторные трубки соединяли с трубкой -сосуда и при помощи аспиратора отбирали для бензола и толуола 100 мл воздуха, а для ксилола 400 мл. Длину окрашенного столбика отсчитывали в миллиметрах. Для каждой концентрации проводили по 10 определений. Параллельно исследовали бензол, толуол и ксилол фотометрическими методами (М. С. Быховская со соавторами). При помощи индикаторных трубок можно определять концентрации бензола от 0,005 до 2,5 мг/л, толуола от 0,005 до 1,5 мг/л при аспирации 100 мл воздуха, ксилола от 0,05 до 2,5 мг/л при аспирации 400 мл воздуха.
Основываясь на различной длине окрашенных зон при одинаковых других условиях, мы разработали особый способ определения бензола, толуола и ксилола при их совместном присутствии.
При изучении паров бензола, толуола и ксилола индикаторными трубками в одинаковых других условиях (концентрация паров с объемом аспирированного воздуха) получают окрашенные зоны разной
длины. Отношение длины окрашенных зон, полученных при аспирации различного объема воздуха через индикаторную трубку, является постоянной величиной (объемный индекс). Объемный индекс при наличии только одного компонента в исследуемом воздухе варьирует в определенных границах. При известных соотношениях паров 2 компонентов объемный индекс варьирует в границах, неодинаковых с границами чистых компонентов.
С учетом объемного индекса мы провели раздельное определение 2 компонентов при их совместном присутствии. Для того чтобы иметь сравнимые результаты, при всех исследованиях применяют стандартный индикатор. Его свойства подобраны с таким расчетом, чтобы максимально удовлетворить требования отдельных определений. Этим обусловлены и различные цветные зоны, наблюдаемые при исследовании чистых компонентов по сравнению с их смесями.
Индикатор получают при обработке силикагеля 1,5% раствором сульфата церия в количестве 1 мл/г. После высушивания носитель насыщается триокисью серы— 12% по отношению к весу носителя.
Для того чтобы установить, в каких границах возможно определение 2 компонентов при их совместном присутствии, были изучены различные соотношения бензола, толуола и ксилола. Результаты этих исследований показывают, что объемный индекс смеси бензола и толуола имеет значение только при наличии первого из них в границах 1,81—2,02, а смеси паров бензола и толуола — в праницах 1,72—1,8. Объемный индекс при наличии паров бензола и ксилола: от 1,81 до 2,02 — для паров бензола, от 1,25 до 1,43 — для паров ксилола и от 1,5 до 1,76 для паров бензола и ксилола. Объемный индекс для смеси толуола с ксилолом в границах от 1,59 до 1,7 имеет значение для чистого толуола, от 1,25 до 1,43 — для чистого ксилола и от 1,57 до 1,66 — для смеси толуол — ксилол. При всех определениях соотношение исследуемых объемов составляет 1 :2 (сначала через индикаторную трубку аспирируется 100 мл воздуха, а потом 200 мл).
При определении различных комбинаций получают 2 различающихся по интенсивности и оттенку окрашивания цветных столба. Этот показатель предварительно можно использовать для качественной оценки наличия паров в исследуемом воздухе. Для паров бензола характерно голубое окрашивание с зеленоватым оттенком, для паров толуола — бурое окрашивание с зеленоватым оттенком и для ксилола— темно-бурое окрашивание. Отдельные цветные зоны хорошо разграничены.
В зависимости от концентрации смеси можно использовать 1 индикаторную трубку (при небольших концентрациях) и 2 (при высоких концентрациях).
В обоих случаях сначала аспирируют 100 мл воздуха, измеряют длину окрашенного столба в миллиметрах, потом аспирируют 200 мл воздуха и снова измеряют длину окрашенного столба. Частное этих 2 измерений, являющееся объемным индексом, есть количественный показатель соотношения компонентов. Раздельное определение 2 компонентов возможно только при общей концентрации их от 0 до 0,5 мг/л.
Метод апробирован в производстве, где используют бензол, толуол и ксилол. Для сравнения проведены определения фотометрическим методом. Получены воспроизводимые результаты. При сравнении предлагаемого метода с фотометрическим оказалось, что ошибка метода для бензола и толуола± 15%, а для ксилола±20%.
Чувствительность для бензола и толуола равна 0,005 мг/л и для ксилола — 0,05 мг/л.
Метод применим в присутствии различных жирных и ароматических углеводородов и окиси углерода.
ЛИТЕРАТУРА
Быховская М. С., Гинзбург С. Л., Хал и зова О. Д. Методы определения вредных веществ в воздухе, 1961, с. 54. — К л е ч к о - Г у р в и ч А. Л. Изв. АН СССР, отд. хим. наук, 1962, кн. 10, с. 1884. — К о л ь к о в с к и П. Ж. аналит. химии, 1967, №3, с. 457. — Филянская Е. Д., Козляева Т. Н., Воро-х о т и н И. Г. Линейно-колориметрический метод анализа вредных газов и паров в воздухе промышленных предприятий. М., 1958, с. 44; с. 95.
3 * г г Поступила 14/ХП 1967 г.
УДК 615.786:546.141:533.24
ОПРЕДЕЛЕНИЕ БРОМИДОВ В ПРИРОДНЫХ ВОДАХ И ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТАХ ФОТОМЕТРИЧЕСКИМ МЕТОДОМ
Л. М. Тамарченко
Кафедра неорганической и аналитической химии Казанского медицинского института
им. С. В. Курайюва
Для определения бромида в природных объектах наиболее широко применяют объемный йодометрический метод, основанный на окислении бромида в бромат и титровании йода, выделившегося при взаимодействии бромата с йодидом. Однако чувствительность этого метода с учетом конечных объемов анализируемых растворов не превышает 2—5^мкг, и для анализа требуется большое количество материала.
Колориметрические методы определения бромида основаны чаще всего на его окислении до свободного брома, который устанавливают либо по интенсивности окрашивания его в органическом растворителе, либо по образованию окрашенных бромированных соединений с некоторыми реагентами — флюоресцеином, фуксином и феноловым красным. Чувствительность и точность большинства этих методов не удовлетворяют требованиям, предъявляемым гигиенической практикой.
Мы предложили для анализа малого количества бромида фотометрическим методом использовать реакцию обесцвечивания раствора метилового оранжевого бромом, применяемую для индикации свободного брома в методе броматометрии. Оптическая плотность раствора кислотной формы метилового оранжевого связана с концентрацией прямолинейной зависимостью. Так как концентрация бесцветного бром-производного метилового оранжевого пропорциональна количеству брома, то по уменьшению оптической плотности можно выявить содержание брома в анализируемом растворе.
Нами использовался фотоколориметр-нефелометр ФЭК-56 с зеленым светофильтром (максимум пропускания 490 ммк). Все растворы мы готовили из химически чистых препаратов на бидистиллированной воде, освобожденной от примесей бромида. В качестве раствора сравнения использовали бидистиллированную воду.
Бромид, содержавшийся в анализируемой пробе, можно окислить до свободного брома с помощью такого окислителя, как хлорамин Т. Удобнее, однако, окислять бромид до бромата, который в кислом растворе восстанавливается избытком бромида до брома. При этом бром образуется в количестве, превышающем его первоначальное содержание в пробе в 6 раз, что позволяет значительно повысить чувствительность определения. В качестве окислителя мы использовали раствор гипохлорида калия с концентрацией свободной щелочи 0,1 н., приготовленный по методике В. И. Бахман.
