CC BY
6
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
УДК 614.72 : 678.7.03
СПЕКТРОФОТОМЕТРИЧЕСКИИ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ МАЛЫХ КОНЦЕНТРАЦИИ ДИВИНИЛА В АТМОСФЕРНОМ ВОЗДУХЕ В ПРИСУТСТВИИ ДРУГИХ ПРОДУКТОВ ПРОИЗВОДСТВА СИНТЕТИЧЕСКОГО КАУЧУКА
Канд. биол. наук М. Д. Манита, Г. X. Purin
Кафедра коммунальной гигиены Центрального института усовершенствования врачей,
Москва, и кафедра общей гигиены Омского медицинского института
им. М. И. Калинина
Перед нами стояла задача произвести количественное определение микроконцентраций непредельного углеводорода дивинила (1,3-бута-диена) в атмосферном воздухе в окружении завода, производящего синтетический каучук (CK), где основными мономерами являются дивинил (ДВ) и а-метилстирол (а-МС). Следовательно, определять ДВ предстояло в присутствии а-МС, а также изопропилбензола (ИПБ), бутана и бутиленов, входящих в состав промышленных выбросов.
Количественное определение малых концентраций ДВ производится различными методами: весовыми, титрометрическими, колориметрическими и хроматографическими. Однако все они отличаются недостаточной чувствительностью и специфичностью.
Ввиду того что дивинил, являясь ациклическим сопряженньщ диеном (СН2 = СН—СН = СН2), характеризуется довольно интенсивным избирательным поглощением в ультрафиолетовой области спектра (А. Гиллем и Е. Штерн), мы попытались исследовать ДВ по его спектрам поглощения. По данным указанных авторов, раствор ДВ в гексане имеет интенсивную полосу поглощения с максимумом Х = 217 ммку а его М.КП2\7Ммк = 20 900, что соответствует при концентрации ДВ 1 мкг/мл оптической плотности 0,39, а следовательно, может обеспечить высокую чувствительность определения.
Первые опыты проведены с целью выяснения возможности замены описанного в литературе (А. Гиллем и Е. Штерн) весьма летучего растворителя для ДВ — гексана менее летучими — этиловым спиртом и изооктаном, для чего были сняты спектры поглощения ДВ в этих растворителях.
Раствор ДВ в указанных растворителях готовился следующим образом. Газ ДВ из баллона емкостью 0,3 л с редуктором, содержащий дивинил-концентрат (99,3% чистого дивинила), конденсировался в стеклянной ловушке, помещенной в сосуд Дюара с охладительной смесью (температура <—5°), до жидкого ДВ. Затем 2—3 капли его переносились во взвешенную мерную колбу с притертой пробкой, заполненной примерно на 3Д объема растворителем. После вторичного взвешивания тем же растворителем объем в колбе доводился до метки. Из полученного таким образом исходного раствора определенной концентрации соответствующим разведением готовились растворы нужной концентрации.
Во всех опытах применялся 94—96% этиловый спирт с оптической плотностью, ?при 215—220 ммк равной соответственно 0,3—0.2 (по дистиллированной воде).
Оптически чистый изооктан для всех опытов готовился из изооктана эталонного^ (ГОСТ 4374-48), который очищался от примесей на колонке с силикагелем до оптической плотности 0,175 по дистиллированной воде при 215 ммк.
Опыты проводились со свежеприготовленными растворами; оптическую плотность испытуемых растворов измеряли с помощью спектрофотометра СФ-4 в кювете с толщиной слоя 1 см дифференциальным методом. Снятые спектры поглощения растворов ДВ в этиловом спирте и изооктане показали, что ДВ в спиртовом и изооктановом растворах имеет широкую полосу поглощения в ультрафиолетовой области спектра с главным максимумом Я = 218 ммк и вторым максимумом А, = 224 ммк. Интенсивность поглощения ДВ в изооктановом растворе значительно выше, чем в спиртовом. Учитывая это, мы проводили все дальнейшие опыты с изо-октановыми растворами дивинила.
Растворы ДВ в изооктане в пределах концентраций до 2 мкг/мл опдчиняются закону Бугера—Ламберта—Бера (рис. 1); оптическая плотность раствора ДВ с концентрацией 1 мкг/мл составляет в среднем при Л = 218 ммк 0,6, а при. Х = 224 ммк 0,4.
В связи с тем, что нам предстояло определять ДВ в присутствии бутана, бутиленовг ИПБ и а-МС, мы снимали и
изоокта-
Рис. 1.
1
Градуировочные кривые
в изооктане.
•X =218 ммк- 2-Х- 224 ммк.
дивинила
1,5мкг/мл2
спектры поглощения новых растворов этих веществ в пределах концентраций до-10 мкг/мл. В результате опытов установлено, что бутан и бутилены в ультрафиолетовой области спектра не поглощают; спектр поглощения ИПБ имеет полосу поглощения в ультрафиолетовой области до 220 ммк с максимумом, лежащим за пределами возможности используемого прибора; спектр поглощения а-МС имеет 2 широкие полосы поглощения в ультрафиолетовой области до 278 ммк: одну с максимумом, лежащим за пределами возможности прибора, и другую с максимумом Х = 245 ммк, следовательно, в пределах концентраций 1 —10 мкг/мл закон Бугера—Ламберта—Бера выполним как при ЯМакс. = 245 ммк, так и при Я = 224 ммк (рис. 2).
При сопоставлении спектров поглощения изооктановых растворов ДВ, а-МС и ИПБ видно, что, определяя оптическую плотность смеси этих веществ при А, = 224 ммк, можно получить суммарную оптическую плотность ДВ и а-МС (ИПБ при этой длине волны не поглощает), а при А, = 245 ммк может быть определена оптическая плотность в смеси только а-МС (ДВ и ИПБ не поглощают). Поэтому концентрация-(С) ДВ (в микрограммах на 1 мл) в данной смеси может быть определена путем измерения оптической плотности при 2 длинах волн — 224 и 245 ммк — и рассчитана с помощью формулы:
С
£224 — 0 >47-£045
0,4
или С = 2,5 (£224 — 0,47£245) •
Основанием для этого служит, во-первых, то, что оптическая плотность а-МС при 224 ммк составляет в указанных пределах концентраций (до 10 мкг/мл) в среднем 0,47 части оптической плотности а-МС при А, = 245 ммк (см. рис. 2), и во-вторых, то, что оптическая плотность. ДВ с концентрацией 1 мкг/мл при X = 224 ммк составляет из усредненных данных 0,4 (см. рис. 1).
Чтобы убедиться в возможности такого определения и установить точность его, мы готовили ряд смесей с известными концентрациями и в каждой замеряли оптическую плотность при Я = 224 ммк и >1 = 245 ммк, а затем по полученной оптической плотности с помощью» предложенной выше формулы рассчитывали концентрацию ДВ в каждой смеси. Исследования показали, что концентрация ДВ в смеси может быть определена с точностью ±2,6 о/о.
Следующие опыты проводились нами с целью выявления наиболее эффективного способа отбора проб воздуха для поглощения сильно летучего ДВ (температура кипения —4,5°). На основании этих опытов установлено, что лучшим способом является поглощение ДВ на твердый сорбент — силикагель марки МСМ зернения 1—2 мм.
Техника отбора проб воздуха на твердый сорбент состоит в следующем. Через и-образную стеклянную трубочку диаметром 2—3 мм, заполненную очищенным силикагелем в количестве 0,5 г и закрытую с 2 концов тампонами из стеклянной ваты, просасывается исследуемый воздух со скоростью 1 л/мин. При отсутствии запаха ДВ отбирается проба в количестве 8—10 л, при слегка ощутимом запахе его — 2—2,5 л, а при сильно ощутимом запахе а при сильно ощутимом запахе достаточно
1,0 2,03,0 4,0 5,0 6,0 7,0 %0 £¡0 Щ
Рис. 2. Градуировочные кривые а-МС
в изооктане.
/ — х «=245 ммк: 2 — =224 ммк.
отобрать 0,5—I л исследуемого воздуха.
Извлечение органических веществ из силикагеля изооктаном производят так: 4 мл изооктана помещают в пробирку (емкостью 4,5—4,6 мл) с притертой пробкой; туда же помещают силикагель из трубочки после отбора пробы воздуха; лосле тщательного перемешивания пробирку кладут на 30 мин. в горизонтальном положении и встряхивают время от времени; затем в полученном изооктановом растворе определяют оптическую плотность.
Оптическую плотность определяют на спектрофотометре СФ-4 в закрытой кварцевой кювете с толщиной слоя I см при 2 длинах волн Х = 224 ммк и Х = 245 ммк. Концентрацию ДВ в микрограммах на I мл рассчитывают по формуле:
С = 2,5(£224 — 0,47£245),
а концентрацию ДВ в миллиграммах на I м3 воздуха вычисляют с учетом полученной С, объема исследуемого изооктанового раствора и объема аспирируемого исследуемого воздуха.
Спектрофотометрический метод количественного определения ДВ апробирован в натурных условиях при выявлении ДВ в атмосферном воздухе в окружении завода, производящего СК. Обнаруженные максимальные концентрации ДВ составляют в летнее время 6,12—0,5 мг/м3 на расстоянии от источников выброса соответственно от 50 до 2000 м, а в осенне-зимнее время 3,8—0,1 мг/м3 на тех же расстояниях.
Таким образом, спектрофотометрическое определение ДВ в атмосферном воздухе в присутствии а-МС, ИПБ, бутана и бутиленов основано на измерении оптической плотности изооктанового раствора смеси при длинах волн 224 и 245 ммк в кварцевой кювете с толщиной слоя 1 см на спектрофотометре СФ-4. Концентрация ДВ в растворе рассчитывается по изложенной выше формуле.
Чувствительность спектрофотометрического метода 0,125 мкг/мл, точность ± 2,6%.
ЛИТЕРАТУРА
Г и л л е м А., Штерн Е. Электронные спектры поглощения органических соединений. М., 1957.
Поступила 13/1 1965 г.
УДК 614.71-074-78
ПРИСТАВКА К ПЫЛЕСОСУ ДЛЯ ОТБОРА ПРОБ
АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА
В. А. Семенов, Е. Н. Попов (Москва)
Изготовленная нами специальная приставка к пылесосам в сочетании с 8 ротаметрами дает возможность одновременно отбирать 8 проб атмосферного воздуха на расстоянии до 200 м от места работы пылесоса. Скорость отбора воздуха регулируется ротаметрами в интервалах от 0,5 до 10 л/мин.
Приставка (рис. 1) состоит из цельной трубки с утолщением в средней части, изготовленной из дюралюминия. К выступающей ча-
Рис. 1.
сти насадки (головке) привинчивается 8 патрубков (7) одинакового диаметра. На трубке расположен также один патрубок (2) большего диаметра. Этот патрубок и специальный винт (3) предназначены для регулирования степени разрежения в патрубках (1) во время работы пылесоса. Для устранения пульсаций воздуха при работе всей системы и увеличения разрежения в патрубках (1) внутренняя часть головки расширена. К патрубкам (/) посредством резиновых трубок присоединяется 8 ротаметров, находящихся в футляре из листового акрилата.
При включении пылесоса атмосферный воздух проходит через поглотители, ротаметры и патрубки (/, 2). Если в электросети уменьшилось напряжение или же необходимо увеличить скорость протягивае-
