CC BY
28
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
^^ —
ОПРЕДЕЛЕНИЕ АЦЕТИЛЕНА В ВОЗДУХЕ МЕТОДОМ ИНФРАКРАСНОЙ СПЕКТРОСКОПИИ
Доцент Р. В. Линдваль, лаборант И. В. Ермакова
Из Казанского химико-технологического института
Определение ацетилена в воздухе производственных помещений ацетиленовых станций, производства карбида кальция, производств, использующих ацетилен в качестве исходного продукта в технологическом процессе и т. п., необходимо с точки зрения техники безопасности и гигиены. Предельно допустимая концентрация ацетилена в воздухе не установлена. Всесоюзное совещание по вопросам промышленной вентиляции рекомендовало считать допустимой концентрацией 0,5 мг/л (0,043 об.®/о) (Е. А. Перегуд, М. С. Быховская, Е. В. Гернет, 1962).
Для определения ацетилена в воздухе в настоящее время применяют колориметрический метод (М. С. Быховская, С. Л. Гинзбург, О. Д. Хализова, 1961), который позволяет определить ацетилен при содержании его до 0,003 мг в 1 мл колориметрируемого раствора. Однако анализ бедных ацетиленом воздушных смесей требует отбора большого количества воздуха и много времени. Кроме того, сопоставление различных по оттенку растворов (коллоидного раствора ацетиленида меди в реактиве Илосвая и раствора солей кобальта и хрома в колориметрической шкале) подчас весьма затруднительно (М. Н. Бублаев, 1953; М. П. Корш, 1957).
В настоящей работе показана возможность определения малых количеств ацетилена в воздухе методом инфракрасной спектроскопии. В спектре ацетилена (рис. 1) имеется сильная полоса поглощения при 730 см~\ обусловленная колебаниями Н—С—группы (Г. Герцберг, 1949).
На однолучевом инфракрасном спектрофотометре при использовании стандартной газовой кюветы с толщиной слоя 16,8 см минимальная определяемая концентрация ацетилена составляет 0,002 об.%, или 0,023 мг/л. Для снятия спектров в области 700—800 см~1 применяли призму из хлористого натрия. Окна газовой кюветы были также из хлористого натрия. Рабочая ширина щели была равна 400 мк. Эффективная спектральная ширина щели 3,4 см~1. Рассеянный свет в области 730 см~1 учитывали измерением интенсивности рассеянного света, прошедшего через пластинку фтористого лития; он был равен 7,5%. Поправка на рассеянный свет была также определена снятием спектра чистого ацетилена (р = 766 мм рт. ст.) в этой области. В этом случае рассеянный свет составил 4%. Последний способ, очевидно, более верен, так как фтористый литий не полностью поглощает лучи данных длин волн.
Ацетилен очищали от примесей путем пропускания через растворы бихромата натрия в концентрированной серной кислоте и осушали концентрированной серной кислотой и хлористым кальцием.
»I •
4* 51
Для построения градуировочной кривой были сняты спектры газовых смесей, содержащих 0,050; 0,040; 0,030; 0,020; 0,010; 0,008; 0,006; 0,004; 0,002% ацетилена по объему. Методика составления смесей была следующей. Вначале газометр полностью заполняли сухим азотом,
5000то 3000 2500 ZOOO 150014001300 ¡200 1100 1000 950000 850 »00 750 700
Рис. 1. Инфракрасный спектр ацетилена.
Давление (в мм рт. ст.) указано у кривых.
<5 £
<о сэ
а: §
<Ъ
Б
0,200 -
0,150
0,100
0,050
/-о
0,02 0,03
Концентрация 2 - о 3-х 4
С %
Qß5
- д
Рис. 2. Калибровочная кривая определения ацетилена в воздухе.
/ — первая серия опытов; 2 — вторая серия опытов; 3 — третья серия опытов; 4 — четвертая серия опытов.
затем вводили рассчитанное количество ацетилена. После этого давление в газометре доводили до 2 ата введением азота. Концентрация аце-тилена при этом становилась равной 5 об.%. После откачки этой газовой смеси до 76 мм рт. ст. остаточных и последующего доведения давления в газометре вновь до 2 ата концентрация ацетилена в смеси становилась равной 0,25 об.%. Затем откачивали смесь из газометра до 400 мм
рт. ст. остаточных и вновь доводили давление в нем до 2 ата сухим азотом. Этой смесью (0,05 об.% С2Н2) заполняли газовую кювету до 1 ата.
После снятия спектра этой смеси часть ее откачивали из кюветы и заменяли сухим азотом, получая таким образом все более бедную ацетиленом смесь. Так были сняты спектры смесей с содержанием ацетилена вплоть до 0,02 об.%. Для измерения интенсивности полосы ацетилена при 730 см~1 был использован метод основной линии [Райт (Wright), 1941].
На рис. 2 показана полученная градуировочная кривая, выражающая зависимость оптической плотности в минимуме полосы поглощения (730 см~1) от содержания ацетилена в воздухе. Прямолинейный характер графика указывает на соблюдение закона Бугера—Ламберта—Вера. Значение молярного коэффициента экстинкции е при данной полосе равно 529 л/см-моль. Относительная ошибка определения ацетилена в интервале концентраций от 0,002 до 0,050 об.°/о характеризуется следующими данными (табл. 1).
С целью сопоставления ряд газовых смесей был проанализирован и спектральным, и колориметрическим методом (табл. 2).
Таблица 1
Точность определения ацетилена в воздухе
Концентрация ацетилена в приготовленной смеси Концентрация ацетилена, найденная по калибровочному графику Отклонение Относительная ошибка (в %)
в об. %
0,006 0,006 0,000 0
0,010 0,012 0,002 20,0
0,020 0,023 0,003 15,0
0,030 0,030 0,000 0
0,0354 0,034 0,0014 4,0
0,040 0,041 0,001 2,5
0,047 0,048 0,001 2,1 1
Таблица 2
Результаты спектрального и колориметрического определения концентрации ацетилена (в об.*/е)
онцентрация ацетилена в приготовленной смеси Концентрация ацетилена, найденная при спектральном анализе Концентрация ацетилена, найденная ко лориметриче--ски
0,005 0,003
0,037 0,036 0,028
0,041 0,041 0,028
0,042 0,0425 0,028
0,050 0,021
Содержание ацетилена в исходном газе определяли по А. Е. Волкову (1953) на газоанализаторе ВТИ, концентрацию ацетилена в газовых смесях — по М. И. Богданову (1959).
Данные табл. 2 показывают, что колориметрический метод дает несколько заниженные результаты. Однако детальная сравнительная характеристика методов определения следовых количеств ацетилена в воздухе, очевидно, является предметом специального исследования.
Таким образом, разработана методика количественного определения малых количеств ацетилена в воздухе методом инфракрасной спектроскопии в пределах 0,002—0,05 об.%.
ЛИТЕРАТУРА
Перегуд Е. А., Б ы х о в с к а я М. С., Г е р н е т Е. В. Быстрые методы определения вредных веществ в воздухе. М., 1962, стр. 148.— Богданов М. И., К'о-лобихин В. А., Исакова Н. А. Анализ продуктов производства дивинила из бутана. Л., 1959, стр. 98.—Быховская М. С., Гинзбург С. Л., X а л и з о-в а О. Д. Методы определения вредных веществ в воздухе и других средах. М., 1961, стр. 42. — Бублаев М. Н. Заводск. лабор., 1953, т. 19, № 6, стр. 668. — Волков А. Е. Труды Научно-исслед. и проектного ин-та азотной промышленности.
М. — Л., 1953, в 2, стр. 175. — К о р ш М. П. Заводск. лабор., 1957, т. 23, № ц, стр. 1299. — Герцберг Г. Колебательные и вращательные спектры многоатомных молекул. М., 1949, стр. 212. —Pierson R. Н., Fletcher А. N.. Gantz Е. S. С, Analyt. Chem., 1956, v. 28, p. 1218.—Wri ght N.. Industr. Engng. Chem. 1941, v. 13, p. 1.
Поступила 30/XII 1962 r.
ft ft ft
ОПРЕДЕЛЕНИЕ АЭРОЗОЛЕЙ ПЛУТОНИЯ В ПРИСУТСТВИИ
ЗНАЧИТЕЛЬНЫХ КОЛИЧЕСТВ УРАНА
А. М. Воробьев, В. П. Кузьмина (Москва)
В связи с тем что предельно допустимые концентрации урана и плутония на один порядок отличаются друг от друга \ представляет интерес раздельное определение этих элементов в воздушной среде.
В настоящее время описано множество методов отделения урана и плутония, однако определение их в воздухе не нашло в литературе достаточного отражения. Предлагаемый нами способ отделения плутония от больших количеств урана состоит в комбинации экстракционного метода с использованием теноилтрифторацетона (ТТА) и висмут-фосфатного метода. Плутоний (IV) в отличие от урана (VI) прекрасно извлекается ТТА из 1 М раствора азотной кислоты, а также количественно соосаждается с фосфатом висмута из той же среды (Хайд Эрл К., 1956).
Отбор проб воздуха производят на фильтры из ткани типа ФПП-15 или ФПА-15, закрепленные в специальные плексигласовые зажимы. При отборе проб на аэрозоли воздух протягивают со скоростью 50 л/мин. Объем протянутого воздуха определяется возможным количественным содержанием аэрозолей в воздухе. При небольшом содержании аэрозолей необходимо протягивать не менее 10 мг воздуха. Для каждой новой партии ткани Петрянова необходимо производить проверку на проскок аэрозолей. Для этого последовательно присоединяют второй фильтр и после отбора пробы воздуха измеряют активность на обоих фильтрах. Отношение активности второго фильтра к суммарной активности фильтров есть величина проскока. При дальнейших анализах результаты увеличиваются на величину проскока.
Фильтры из ткани ФПП-15 после отбора пробы переносят в фарфоровые тигли, смачивают концентрированной азотной кислотой и сжигают в муфеле при 800° в течение 20—30 минут. После охлаждения тиглей остаток смачивают смесью 3 мл концентрированной азотной кислоты и 1 мл пергидроля, а затем 1 мл пергидроля, выпаривая каждый раз на песчаной бане почти досуха.
Фильтры из ткани ФПА-15 можно не сжигать в муфеле, а обрабатывать 3 раза смесью 3 мл дымящей азотной кислоты и 1 мл пергидроля и 1 раз — 1 мл пергидроля, выпаривая каждый раз на песчаной бане почти досуха.
Затем остаток растворяют в 2 мл 1 М раствора азотной кислоты, раствор переносят в центрифужную пробирку с притертой пробкой (лучше применять пробирки на 15 мл, диаметром 16 мм, высотой 105 мм). К раствору добавляют 0,1 мл 5% раствора гидроксиламина и выдержи-
! Санитарные правила работы с радиоактивными веществами и источниками ионизирующих излучений. Гоеатомиздат. М., 1960.
