CC BY
10
ЛИТЕРАТУРА. АлишоевВ. Р., БерезкинВ. Г. Успехи химии, 1967, т. 36, с. 1287. — БерезкинВ. Г., Г о р ш у н о в О. Л., ГейдрихМ. А. Пластические массы, 1965, № 11, с. 53. — М а д о р с к и й С. Л. Термическое разложение органических полимеров. М., 1967, с. 32. — М и щ е н к о М. Л., Ф а р б е р о в И. Л. Богданов И. Ф. В кн.: Газификация и пиролиз топлив. М., 1964, с. 13. — Павлов В. А. Литейное произв., 1967, № 6, с. 27.
Поступила 22/У1 1972 г.
УДК 628.321.1:[в14.71 + 613.1БВ
Э. В. Рыхтер
ОСНОВНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ РАБОТЫ жидкостных ПОГЛОТИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ
Пермский политехнический институт
Эффективность поглотительного прибора характеризуется его поглотительной способностью и сопротивлением. Чем выше поглотительная способность и меньше сопротивление, тем больше коэффициент эффективности. В общем виде он представляется формулой:
Л = * Ту . 0)
где'Р — коэффициент поглощения; Н — сопротивление поглотительного прибора (в мм или см вод. ст.); К — коэффициент размерности.
В том случае если принять сопротивление в сантиметрах водного столба, то К= 1 и формула (1) примет вид:
Р
Л = "я (2)
Для получения высоких значений коэффициента эффективности в тех случаях, когда это возможно, следует заполнять поглотительный прибор меньшим количеством поглотительного раствора. Для прибора «1Р», разработанного автором этой статьи, можно пользоваться экспериментальными данными табл. 1.
Таблица 1
Зависимость коэффициента Р от количества поглотительного раствора
Количе- Хлористый Сернистый Хлор Аммиак
ство по- водород ангидрид
глотитель-
ного рас- концен-
твора концентра- концентра- концентра.
(в мм) р ция (в мг/м») Р трация (в мг/м') Р ция (в мг/м») Р ция (в мг/м*)
1 1 30—40 0,43 16 . 0,8 2 0,91 6—100
2 1 20—30 0,70 20 0,95 2—4 0,97 83—100
3 1 10—20 0,75 30 0,95 19—22 0,98 32—80
4 1 4—10 0,81 20 1,0 10—15 0,98 20—60
5 1 2—40 1,0 10 1,0 9—10 1.0 30—120
Уменьшение количества поглотительного раствора с 5 до 1 мл при скорости аспирации 0,5 л/м, увеличивает коэффициент эффективности поглотительного прибора «1Р» с 0,92 до 0,99 при полном поглощении хлористого водорода (Р= 1).
В том случае, если поглощение газа, пара и тумана вредного вещества сопровождается химической реакцией, для определения коэффициента поглощения применима формула:
р=/оо=/(/с£^), (3)
3 Гигиена и санитария № 2
65
Таблица2
Зависимость коэффициента поглощения Р от концентраций поглотительного раствора и улавливаемого газа
Сернистый ангидрид
концентрация хлората калия концентрация газа коэффициент Р
в % моль/л мг/м* моль/л
I 0.0815 2 12 46 3,12-Ю-8 1,87-10-' 7,2 -Ю-7 0,333 0,416 0,434
2 0,163 6 12 46 9,36 -Ю-8 1,87-10-' 7,2 -10-' 0,440 0,500 0,600
3 0,2445 5 12 40 7,8 -Ю-8 1,87-10-' 6,25-10-' 0,620 0,650 0,680
4 0,326 5 9 12 7,8 -Ю-8 1,35 • 10-' 1,87-10-' 0,690 0,770 0,890
5 0,407 2 12 40 3,12-Ю-8 1,87-10-' 6,25-10-' 1.0 1,0 1,0
Таблица 3
Роль раздробления
воздуха и поглотительного раствора в механизме поглощения газов и паров в поглотительных приборах IV класса
Характеристика процесса Скорость аспирации (в л/мии) Значение коэффициента Р (в %) Результат
хлористый водород . 1« а— ® = <2 О. С.З ч о ь к о и и хлор
Раздробле- 0,01 6,7 11,8 0,85 Ничтож-
ние воз- ный
духа
Раздробле- 0,1 100 100 98 Практиче-
ние погло- 0,5 100 100 99 ски полное
тительного 1 100 100 99 поглоще-
раствора 5 100 100 99 ние газов
где коэффициент поглощения Р является функцией скорости химической реакции; К— коэффициент размерности, Сг — концентрация газа, пара или тумана вредного вещества, находящегося в исследуемом воздухе (в мг/м3 или молях); С2 — концентрация поглотительного раствора (в мг/л или молях); — начало, — конец химической реакции (в ч, мин и с2).
Если принять Сх и С2 в молях, а (/2—в с. то" К= 1 и формула (3) примет-вид:
V =
(
(5>
порядочное движение ^молекул
Из формул (4) и (5) следует, что поглотительная способность зависит не только от правильно подобранного-химически поглотительного раствора, его количества (см. табл. 1), концентраций (табл. 2) раствора и улавливаемого вещества, но также от времени протекания химической реакции (0- Чем меньше время протекания химической реакции, тем больше скорость химической реакции и выше коэффициент поглощения Р.
Поглощение газов и паров вредных веществ поглотительным раствором возможно только при условии выхода их молекул за пределы пузырьков воздуха, в котором эти вещества находятся. В пузырьках воздуха согласно кинетической теории газов, происходит непрерывное бес-сталкивающихся между собой и
газов,
ударяющихся друг о друга при столкновении. Подсчет показывает, что, несмотря на большие скорости движения молекул газов, они двигаются зигзагообразно, по пути, состоящему из прямоугольных участков, длина которых определяется продвижением молекул от одного столкновения до-другого. Для сернистого газа она ограничивается 0,0000332 см и для хлора — 0,0000271 см при температуре воздуха 20° и нормальном барометрическом давлении.
Поэтому раздробление воздуха на струйки, уменьшение его пузырьков, до 0,1—0,3 см в поглотительных^приборах I, II и III классов и до 0,004—
бб
•0,005 см в поглотительных приборах IV класса не имеет значения в механизме поглощения газов и паров поглотительным раствором, что подтверждается экспериментально.
Данные о поглощении хлористого водорода в концентрациях от 5 до 270 мг/м8 в дистиллированную воду, сернистого ангидрида в концентрациях от 4 до 300 мг/м3 в 5% раствор хлората калия и хлора в концентрациях от 8 до 500 мг/м3 в 0,02 н. раствор мышьяковистого ангидрида в и-образном поглотительном приборе с пористым фильтром № 2 приведены в табл. 3.
При скорости аспирации 0,01 л/мин, несмотря на раздробление воздуха на струйки с пузырьками его 0,004—0,005 см, улавливается в среднем только 6,7% хлористого водорода и 11,8% сернистого ангидрида; хлор почти совсем не поглощается (0,85%). Однако достаточно увеличить скорость аспирации до 0,1 л/мин и обеспечить этим раздробление поглотительного раствора, как тот же самый поглотительный прибор при той же концентрации поглотительных растворов и газов полностью улавливает хлористый водород и сернистый ангидрид, а также 98% хлора.
Раздробление поглотительного раствора у разных поглотительных приборов достигается при вполне определенной скорости аспирации. Из формул (4) и (5) следует, что если скорость аспирации будет бесконечно малой, то время протекания реакции становится бесконечно большим и при скорости аспирации, равной 0,время протекания реакции t равное. Следовательно, в этом случае скорость химической реакции V=0 и коэффициент поглощения Р=0.
При увеличении скорости аспирации растет скорость химической реакции (формула 5) и коэффициент поглощения Р (формула 4).
Из экспериментальных данных зависимости между коэффициентом поглощения Р и скоростью аспирации при улавливании сернистого ангидрида поглотительными приборами в 5% раствор хлората калия, при наполнении каждого поглотительного прибора 5 мл раствора, температуре воздуха и поглотительного раствора 20°, нормальном барометрическом давлении следует, что у всех поглотительных приборов III класса неустойчивый поглотительный эффект, так как удовлетворительное раздробление поглотительного раствора в них достигается в ограниченных пределах скорости аспирации.
Значительно лучше достигается раздробление поглотительного раствора в приборах IV, V и VI классов (см. рисунок). При скорости аспирации от 0,1 и до 2 л/мин в р-образном поглотительном приборе достигнуто 100% поглощение сернистого ангидрида. В приборах Алексеевой и Кауэра № 3 100% поглощение газа имело место в пределах скоростей 0,1—5 л/мин. В поглотительном приборе Гернет хорошее распыление и 100% поглощение достигается'при скорости аспирации 10—20 л/мин. В поглотительном приборе «1Р» хорошее раздробление достигается при скорости аспирации от 0,5 до 5 л/мин. В приборе «ЗР» такой же результат обеспечивается,
1.0
0.3
0.8
ч
<* м 0.7
8 0.S
£ * 0.4
§
5Г г> 0.3
<Л
02
3
0.1
0
f -Г- s^jpy у
°лт 1/ <7
7 л
1 V / 1
у / / 1 1
< . 1 1/ 1
Ш/ ^ j А
Скорость аспирации (в л/мин)
Зависимость коэффициента поглощения Р от скорости аспирации при поглощении газов и паров у поглотительных приборов IV, V и VI классов.
1 — прибор Кауэра 0,1 — 5 л/м. Алексеевой 0,1 — 5 л'мин; 2 — У-ооразный 0.1—2 л/мнн; Рыхтера «1Р» — 0,5—5 л/мнн: 3 — прибор «ЗР» — 1 — 15 л/мин; 4 — прибор «7Р» — 2 — 20 б/мин: 5 — прибор «ЮР» —
2 — 50 л/мин 5: в — прибор «12Р» — 3—100 л/мнн:
7 — прибор Гернет — 10 — 20 л/мнн.
3*
67
когда скорость аспирации варьирует от 1 до 15 л/мин, в приборе «7Р» — от 2 до 20 л/мин, в приборе «ЮР» — от 2 до 50 л/мин и в приборе «12Р» — от 3 до 100 л/мин. При названных скоростях аспирации в поглотителях автора этой статьи достигнуто 100% поглощение сернистого ангидрида.
Продолжительность химической реакции в зависимости от класса и конструкции поглотительного прибора приведена в табл. 4. Приняты следующие обозначения: й — средний диаметр пузырьков воздуха (в см); <2 — объемная скорость аспирации воздуха (в л в минуту); с\ — количество поглотительного раствора в 1 приборе (в мл); п — количество поглотительных приборов, установленных последовательно для получения Р = 1; I — длины пути прохождения воздуха через поглотительный раствор (в м); V — средняя линейная скорость прохождения воздуха (в м/с), при которой обеспечивается полное поглощение газа или пара, содержащегося в исследуемом воздухе, т. е. Р = 1; / —средняя продолжительность протекания химической реакции (в с).
Таблица 4
Продолжительность химической реакции в зависимости от класса и конструкции
поглотительного прибора
Хлористый водород Сернистый газ
о Поглотитель-
и я ч * ный прибор л <2 Я п 1 V г я п 1 о t
III Петри с оттянутым ■
концом 0,2 0,5 10 3 0,12 0,03 4 0,5 10 3 0,12 0,03 4
Петри с
шариком
с отвер- 0,03 3,3
стиями 0,1 0,5 10 2 0,10 0,03 3,3 0,5 10 2 0,10
Полежаева
(большой) 0,1 0,5 10 2 0,09 0,03 3 0,5 10 2 0,09 0,03 3
Зайцева 0,2 0,5 5 4 0,16 0,03 5,3 0,5 5 4 0,16 0,03 5,3
IV Кауэра 0.005 5 10 1 0,15 0,114 1.3 5 10 1 0,15 0,114 1.3
Алексеевой 0,004 5 20 1 0,20 0,27 0,73 5 20 1 0,20 0,27 0,73
V Гернет 0 5 5 1 0,095 0,25 0,38 5 5 1 0,095 0,25 0,38
VI Рыхтера, модель
1Р 0 5 1—5 1 0,08 0,8 0,1 5 5 1 0,08 0,3 0,1
7Р • 0 20 10 1 0,11 3.2 0,034 20 10 1 0,11 3,2 0,034
ЮР 0 45 10 1 0,10 9 0,011 45 10 1 0,11 9 0,011
По формуле (5) можно подсчитать скорости химических реакций.
Объективная оценка работы поглотительных приборов показывает, что по поглотительной способности приборы Алексеевой, Гернет, и-образ-ный, Кауэра и Рыхтера являются равноценными (Р = 1); поглотительные приборы Полежаева (Р=0,82—0,85), Петри (Р=0,81—0,83) и Зайцева (Р=0,63) значительно хуже.
По коэффициенту эффективности при скорости аспирации 0,5 л/м наивысшим показателем обладают поглотительные приборы автора «1Р» (т]=0,92—0,99), тогда как у приборов Полежаева Р=0,102, Петри Я=0,105—0,163 и Зайцева Р=0,077. Коэффициент эффективности у поглотителя «1Р» при скорости аспирации 5 л/м (т]=0,385) также значительно выше, чем у прибора Алексеевой (ч=0,022), и-образного прибора (т]=0,048) и прибора Кауэра (т]=0,014). При скорости аспирации 20 л/м у поглотительного прибора «7Р», разработанного автором, Т1=0,20, тогда как у прибора Гернет он равен т]=0,025.
Поглотительные приборы автора этой статьи рассчитаны по формулам и поэтому имеют небольшие сопротивления. Как видно из табл. 4, при
поглощении газов и паров продолжительность химической реакции (¿) меньше всего у поглотительных приборов автора этой статьи, а скорость химической реакции больше, чем у всех остальных приборов, как отечественных, так и зарубежных.
Поступила 11/ХП 1972 г.
УДК 628.19:[628.54:662.749.363.62]:6¡4.31-074:[639.2-|-633
Л. Р. Полищук, Л. А. Стемпковская
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПИРИДИНА В СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУРАХ^ И4 РЫБЕ
Киевский научно-исследовательский институт гигиены питания
Пиридин и его производные — один из распространенных компонентов сточных вод коксохимических предприятий. Он стоек к воздействию окислителей. Его ПДК в воздухе равна 0,005 мг/л, в воде — 0,2 мг/л.
До сих пор нет описания методов определения пиридина в пищевых продуктах. Поэтому нашей целью была разработка быстрого, достаточно точного, чувствительного и надежного метода исследования пиридина в сельскохозяйственных культурах и рыбе.
Колориметрический метод определения пиридина, основанный на реакции Кенига (АБшив и Нагескадеп; М. С. Быховская и соавт.; Ю. Ю. Лурье и А. И. Рыбникова), состоит в раскрытии пиридинового цикла при воздействии на пиридин бромистого или хлористого циана. Образующийся при этом глутаконовый альдегид, взаимодействуя с ароматическим амином, образует интенсивно окрашенные соединения (дианиды). Имеются различные модификации этой реакции. Наиболее чувствительной и наименее капризной является модификация, предложенная АвшиБ и Нагзс1^еп, — реакция образования дибарбитурата глутаконового' альдегида. По данным Р. В. Горской, реакция проходит количественно в широком диапазоне рН и дает возможность определять пиридин в присутствии значительного количества гомологов.
Положив в основу разрабатываемой методики указанную выше реакцию с барбитуровой кислотой, мы решали следующие химико-аналитические задачи. Применительно к объекту исследования подобрали оптимальные условия и соотношения реактивов при проведении реакции, а также светофильтр, обеспечивающий максимальную чувствительность определения. Изучили возможность приложения указанной реакции для определения пиридина в сельскохозяйственных культурах и рыбе (разработали условия количественного извлечения его из исследуемых объектов и получения экстрактов, свободных от примесей, мешающих определению).
Исследования показали, что оптимальными при проведении реакции являются следующие соотношения реактивов: 10—15 мл исследуемого раствора, 1 мл 1% раствора роданида аммония или калия, 1 мл 8% раствора хлорамина и 3 мл 1 % раствора барбитуровой кислоты. Оптимум рН лежит в пределах 6,0—6,5. При температуре реакционной смеси 40—45° развитие окраски заканчивается примерно в течение 30 мин. Наибольшая разность светопоглощения раствора образующегося комплекса и «холостого» раствора наблюдается в интервале 580—585 нм (желтый светофильтр — № 7 ФЭК-56). Закон Ламберта — Бера сохраняется в интервале концентраций 0,04—0,2 мкг пиридина в 1 мл колориметрируемого раствора.
Кроме того, установлено, что количественное извлечение пиридина из исследуемого объекта с получением растворов, свободных от примесей, мешающих определению, может быть достигнуто в результате отгонки его с водяным паром. При этом содержащийся в продуктах пиридин количественно переходит в первые 50 мл конденсата. Метод применим для всех
