CC BY
5
Таким образом, использование в качестве уровней факторов и их интервала варьирования вероятностных величин расширяет возможности применения методов математического планирования эксперимента и интерпретации результатов при оценке комбинированного действия химических веществ.
Литература
1. Златев 3. Д., Каган Ю. С., Сова Р. Е., Светлый С. С. Методические рекомендации по планированию эксперимента и оценке эффекта комбинированного действия химических веществ при многократном воздействии. Киев.. 1977.
2. Златев 3. Д.. Сова Р П., Каган Ю. С.— Гкг. трудлм 1979, № 12. с. 45—47. |Р
3. Каган Ю. С. Общая токсикология пестицидов, Киев, 1981, с. 119—132.
4. Кустов В. В.. Тиунов Л. А., Валильев Г. А. Комбинированное действие промышленных ядов. М., 1975, с. 12—19.
5. Налимов В. В.. Чернов Л. А. Статистические методы планирования экстремальных экспериментов. М., 1965.
6. Павлове. Д.— Докл. ВАСХНИЛ, 1981, № 5, с. 37—39.
7. Рафалес-Ламарка 3. 3., Николаев В. Г. Некоторые методы планирования и математического анализа биологических экспериментов. Киев, 1971.
Поступила 08.04.85
УДК 613.632.4+вМ.721-073.524
И. В. Кораблее, В. М. Исаев, В. П. Арсенькин
РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ ИНДИКАТОРНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ДЛЯ ФОТОМЕТРИЧЕСКИХ ГАЗОАНАЛИЗАТОРОВ
ВНИИ химических реактивов и особочистых химических веществ, Москва
Среди большого разнообразия способов и средств, используемых для контроля в воздухе различных вредных веществ (ВВ), особое место занимают оптические методы. Наиболее распространенным из оптических методов анализа ВВ в промышленности является фотометрический с индикаторными элементами (ИЭ), обладающий преимуществами перед другими методами и имеющий широкую область применения [61.
Ленточные газоанализаторы [71 дают возможность осуществлять анализ в широком диапазоне концентраций различных ВВ на основе единой базовой модели прибора при высокой степени унификации конструкции. Последние разработки в этой области позволили увеличить ресурс работы приборов при одновременном повышении надежности и упрощения эксплуатации.
Интенсивный рост применения фотометрических газоанализаторов в СССР 11, 31 и за рубежом [4, 81 наблюдается в отношении как дешевых переносных приборов, так и дорогостоящих стационарных газоанализаторов, которые конкурируют между собой при выборе газоизмерительной техники.
Преимуществом автоматических ленточных фотометрических приборов для определения ВВ в воздухе производственных помещений являются высокая чувствительность, универсальность, надежность, простота в эксплуатации, экспрессность и экономичность газового анализа.
ИЭ, используемый в фотометрическом приборе,— первичный измерительный преобразователь микроколичеств ВВ в пропорциональное ему количество окрашенного вещества. Это преобразование происходит в результате химической реакции при взаимодействии ВВ из анализируемой газовой смеси с индикатором. Вторичным преобразователем в фотометрических приборах служит фотодатчик, преобразующий окрашенное соединение в электри-
ческий сигнал, являющийся мерой концентрами^ определяемого ВВ.
В качестве ИЭ в фотометрических приборах (ФКГ, ФГЦ, ФЛС, «Сирена» и др.) используются сухие индикаторные ленты на бумажной и хлопчатобумажной основах, порошки и таблетки.
Индикаторные ленты на хлопчатобумажной основе имеют неоднородную оптическую плотность из-за текстильных дефектов, требуют больших трудовых затрат при технологической обработке (отбраковка, отмывка, сушка и др.).
Лучшая основа для индикаторных лент, с точки зрения оптических характеристик, — бумажная лента. Она не требует предварительной технологической обработки, но обладает ограниченной механической прочностью, особенно при повышенной влажности анализируемого воздуха. Ограничивается также возможность использования агрессивных компонентов в индикаторных рецептурах.
Разработаны и исследованы новые индикаторные элементы для фотометрических приборов, в качестве которых использованы индикаторные ленЛГ ты на основе полимерной полиэтилентерефталат-ной (Г1ЭТФ) пленки толщиной 5—20 мкм, обладающей оптической однородностью, высокой прочностью и стойкостью, возможностью использования индикаторных пленок различной ширины (от 4,5 до 16 мм), минимальной толщины (от 6,5 до 35 мкм), дешевизной и недефицнтностью.
Состав индикаторной рецептуры для нанесения на полимерную основу несколько сложнее по сравнению с рецептурой индикаторного раствора для пропитки хлопчатобумажных и бумажных лент, так как дополнительно содержит носитель, адгезионную добавку и дополнительные растворители.
Выбор состава индикаторной рецептуры для нанесения на полимерную основу позволил наме-
Таблица I
Сравнительная характеристика ИЭ по чувствительности
Определяемое ВВ Диапазон измеряемых концентра -цпА. мг/м3 ПДК в рабочей зоне, мг/м' Время определен ни ПДК. мин Количество т. мг/смг Чувствительность ИЭ, £ СМ'/МГ
ИПЛ ИЛ
Аммиак 0.5—200 20 0,85 0,03 7 6,5
Хлор 0,2—4 1 1 0.033 6 5.5
Хлористый водород 1—200 5 4 0,04 5 4
Сероводород 5—10 10 I 0.02 10 8
Фтористый водород 0,5-5 0,5 5 0,005 40 33
тить пути по рациональному подбору компонентов рецептуры и возможность проводить процесс приготовления индикаторных полимерных лент (ИПЛ) с целью получения их оптимальных физико-механических и индикационных свойств 110].
Для равномерного распределения индикатора по поверхности пленки и получения большой развернутой поверхности в индикаторный раствор ^водится специальный носитель.
Проведены исследование и выбор носителя среди производных целлюлозы [11] различных видов: ацетил-, этил-, метил-, карбоксиметил- и нитроцеллюлозы.
Наиболее легко на ПЭТФ-пленке получается развернутая и равномерная поверхность при использовании в качестве носителя нитроцеллюлозы, остальные производные (кроме ацетилцеллюлозы) создают прозрачную лаковую поверхность, вследствие чего от применения последних при выборе рецептур индикаторных составов пришлось . отказаться.
В целях улучшения адгезии ПЭТФ-пленки в индикаторный раствор дополнительно вводили специальные адгезионные добавки (смолу, ТФ-37, нитростиромаль и др.) и подбирали такие растворители, которые способствуют как увеличению развернутой поверхности слоя, так и закреплению его на подложке (21.
При исследовании физико-химических свойств ИПЛ особое внимание обращали на подбор общих ¡(^растворителей, совмещающихся с носителем (нитроцеллюлозой) и индикатором без коагуляции и изменения цвета индикаторного раствора. Такими растворителями были выбраны метанол, ацетон, этилацетат и др.
Индикаторный раствор наносят методом полива через фильеру под небольшим давлением на непрерывно движущуюся ПЭТФ-пленку с последующим удалением растворителя в сушильной камере в потоке теплового воздуха при 50 иС и намоткой готовой ленты в рулоны.
Метод полива индикаторного состава на поверхность ПЭТФ-пленки позволил существенно сократить количество индикаторного раствора. Так, для приготовления ИПЛ длиной 100 м и шириной 16 мм необходимо 100 мл индикаторного раствора
вместо 1000 мл для получения индикаторных лент на хлопчатобумажной основе путем пропитки.
Толщина индикаторного слоя на ИПЛ после сушки и удаления растворителей составляет от 10 до 15 мкм.
Состав индикаторного раствора для изготовления ИПЛ на пары аммиака следующий (21: индикатора 1—2%, нитроцеллюлозы 5—10%, метанола 30—40%, нитростиромали 1—2%, ацетона (этил-ацетата) до 100%.
Приготовлены и испытаны образцы ИПЛ для определения в воздухе рабочих зон производственных помещений ВВ, таких как аммиак, хлор, хлористый и фтористый водород, сероводород.
Оценка чувствительности ИПЛ проведена с использованием фотометра объективного универсального (ФОУ) с общей погрешностью ±5%.
Сущность метода оценки чувствительности ИЭ, в том числе ИПЛ, заключается в следующем. Анализируемый воздух, содержащий ВВ, при постоянной объемной скорости Кпб концентрации С и времени т просасывается (обдувается) через рабочий участок ИЭ. Экстинкцию АО окрашенного пятна ИГ1Л измеряют на ФОУ. Для ИЭ существует связь между экстинкцией окрашенного пятна АО и количеством т определяемого ВВ.
Эта зависимость выражается формулой (91:
Д = (1)
где | — связующий коэффициент, названный нами условным коэффициентом экстинкции (в см2/мг).
При объективной оценке индикационных характеристик ИЭ вместо концентрации определяемого вещества мы предлагаем использовать величину т, выражающую количество определяемого ВВ в миллиграммах, проходящего через I см2 площади рабочего участка ИЭ:
т = Ст , мг/см», (2)
где С — концентрация ВВ в анализируемом воздухе (в мг/дм3); т — время просасывания анализируемого воздуха (в мин); 1/о0— объемная скорость воздуха (в дм3/мин); 5 — площадь окрашенного пятна на рабочем участке ИЭ (в см2).
При фиксированном значении экстинкции окрашенного пятна ИЭ в пределах АО 0,2 условный
Фотометрический газоанализатор с ком-пакт-кассетой, заправленный индикаторной полимерной лентой (опытный образец).
/ — фотодптчик: 2 — мнкроампермстр: 3 — секундомер. 4 — комг-акт-кассета с ИПЛ; 5 — ротаметр: 6 — рукоятки управления.
коэффициент экстинкции £ является величиной постоянной для каждого ИЭ и может служить мерой для количественной оценки чувствительности ИЭ.
Условный коэффициент экстинкции определяется по формуле:
AOS
Из формулы (3) следует, что чем больше условный коэффициент экстинкции тем выше чувствительность ИЭ. \
Чувствительность ИГ1Л оценивали при AD=0,2, Vo6 = l дм3/мин, S=0,5 см2. Время воздействия анализируемого ВВ на ИПЛ выбирали исходя из времени определения ПДК.
Из табл. 1 следует, что чувствительность ИПЛ, рассчитанная по формуле (3) и оцененная условным коэффициентом экстинкции выше, чем чувствительность индикаторных лент (ИЛ) на хлопчатобумажной основе. Для определения ПДК в воздухе ВВ фотометрическими приборами, снабженными ИЭ, условный коэффициент экстинкции должен быть в пределах 1—10 см2/мг. При |>10 см2/мг ИЭ имеет запас по чувствительности.
Таким образом, условный коэффициент экстинкции является критерием для анализа и обоснования требований, предъявляемых при разработке новых индикаторных элементов.
Фотометрический прибор, снабженный новыми индикаторными лентами на полимерной основе, обеспечивает большее (более чем в 5 раз) число анализов по сравнению с выпускаемыми в настоящее время ИЭ.
Разработанные ИПЛ испытаны в опытном образце переносного фотометрического газоанализатора.
Переносной газоанализатор основан на фотомет-
0
рировании рабочего участка индикаторной пленки в ждущем режиме.
Газоанализатор (см. рисунок) представляет собой полуавтоматический прибор, включающий малогабаритный (размером 40x20x10 мм) фотодатчик, который обеспечивает контроль изменения Экстинкции пятна рабочего участка индикаторной пленки и преобразование этого изменения в электрический сигнал, регистрирующий прибор—микроамперметр, секундомер, компакт-кассету (типа МК-60) с ИПЛ 15]. Технические данные прибора представлены в табл. 2.
Выводы. 1. Разработана технология нанесения индикаторов на лавсановую ПЭТФ-пленку толщиной 5—20 мкм, выполняющую функции основы индикаторной ленты.
2. Проведена оценка чувствительности ИПЛ по условному коэффициенту экстинкции. Установлено, что по чувствительности ИПЛ не уступают индикаторным лентам на хлопчатобумажной и бумажной основе. Погрешность определения вредной примеси с использованием ИПЛ ±10% от измеряв мой величины.
3. Разработанные ИПЛ более чем в 5 раз увеличивают ресурс работы газоанализаторов по сравнению с индикаторными лентами на хлопчатобумажной и бумажной основе.
Литература
1. Агранов X. И., Рейман Л. В.— В кн.: Методы определения газообразных загрязнении в атмосфере/Под ред. П. К. Лгасяна. М., 1979, т. 4, с. 117.
2. Арсенькин В. П., Исаев В. М., Богомолова Л. И., Булатицкий К. К. Индикаторный раствор для изготовления индикаторной ленты на аммиак. А. с. 833501 (СССР).
3. Голиков Ю. М.. Попов В. В., Степанов Э. Я., Ша-балина Я. И. — В кн.: Всесоюзная конф. «Физнко-хи-
*
Таблица 2
Технические данные прибора
Параметр N11, С1, HCl H.S HF
Диапазон измеряемых концентра-
ций, мг/м:| 0,5—200 0,2—4,0 5—100 1—200 0,5—40
[ 1 родолжител ьн ость он ределени я,
мин 3—0,03 5—0,25 5—0,08 L0—0,08 5—0,25
Число анализов с одной компакт-
кассетой 18 000
Количество воздуха, подаваемого
на обдув пленки, дм'/мин 1
Размеры индикаторной пленки:
длина, м 60
ширина, мм 4,25
Площадь обдуваемого пятна, см 0,02
Габаритные размеры, мм 230 X 230 X 100
Масса, кг 1
мические методы и инженерно-технические решения в газоаналитическом приборостроении». Тезисы докладов. Одесса, 1984, с. 115. j 4. Дубосарская В. Я■— Приборы и системы управлении, f М., 1983, № 6, с. 44.
5. Исаев В. М., Арсенькин В. П.— В кн.: Всесоюзная конф. «Физико-химнческие методы и инженерно-технические решения в аналитическом приборостроении». Тезисы до-кладов. Одесса, 1984, с. 151.
G. Кораблев И. В., Михеев И. Л., Волошина И. В.— В кн.: Анализ неорганических газов. Л., 1983, с. 113.
7. Крюков Г. И., Симкина С. Л.— Журн. Всесоюз.
хим. о-ва им. Д. И. Менделеева, 1970, т. 15, с. 493—
499.
8. Иазаренко А. А., Доманский В. И.— В кн.: Всесоюзная конф. «Состояние и перспектива развития аналитического приборостроении до 1985 г.». Тезисы докладов. Тула, 1975, с. 64.
9. Панков А. К., Исаев В. М., Арсенькин В. П.— Гиг. и сан., 1985, № 2, с. 44—46.
10. Сорокина Р. А.— Высокомолек. соединения, 1972, с. 1097.
11. Такахаси Гисаку. Пленки нз полимеров. Пер. с япок. Л., 1971.
Поступила 1&.04.8&
УДК 614.7:547.562.21-074
Н. Н. Сироткина, М. Н. Маруняк, В. С. Доброе
ГАЗОХРОМАТОГРАФИЧЕСКИЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФЕНОЛА
В ПОЧВЕ
Киевский филиал Института повышения квалификации руководящих работников и специалистов Министерства нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности СССР
В районах расположения ряда крупных промышленных предприятий резинотехнических изделий, нефтехимических и нефтеперерабатывающих ^заводов отмечается загрязнение почвенного покрова токсичными компонентами, входящими в состав промышленных выбросов этих предприятий.
Одним нз соединений, представляющих наибольшую опасность для почвенного и растительного покрова, является фенол. Известные методы анализа фенола в объектах окружающей среды основаны на применении газожидкостной хроматографии, позволяющей определять содержание фенола на уровне 10 мг/л И, 4, 61.
С целью увеличения чувствительности и избирательности газохроматографического определения фенола в ряде работ использована реакционная газовая хроматография, заключающаяся в том, что в молекулу фенола с помощью реакции гало-генирования вводятся атомы галогенов [31. Иногда
для лучшего разделения компонентов фенолы переводят в более летучие соединения — метиловые или триметилсилнловые эфиры 15, 7|.
Перечисленные приемы, как правило, разрабатывались авторами для анализа загрязненного атмосферного воздуха и сточных вод. Что же касается оценки содержания фенола в почве, загрязненной промышленными выбросами предприятий нефтепереработки, нефтехимии и других видов промышленности, то такие данные в литературе практически отсутствуют.
Нами проведена разработка метода газохроматографического определения фенола в почвенном покрове. В основе метода лежит газохроматогра-фический анализ равновесной паровой фазы.
Навеску почвы 30—100 г (в зависимости от содержания фенола) помещают в стеклянный сосуд, обрабатывают соответственно 30—100 мл 0,1 н. водного раствора К'аОН, затем встряхивают на
3 Гигиена и санитария Л* 9
— 65 —
