CC BY
37
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
=
щ
СПЕКТРОФОТОМЕТРИЧЕСКОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ БЕНЗОЛА, ИЗОПРОПИЛБЕНЗОЛА И а-МЕТИЛ СТИРОЛА В ВОЗДУХЕ
Кандидат биологических наук М. В. Алексеева, младший научный сотрудник Н. А. Крылова, кандидат биологических наук В. А. Хрусталева
Из Московского научно-исследовательского института гигиены имени Ф. Ф. Эрисмана
Химические методы часто не дают возможности определить органические вещества в смеси. Поэтому для решения этой задачи целесообразно применять метод спектрального молекулярного анализа, в ча-
220 225 230 235 240 245 250 255 260 255 270
М/71///0 0ОЛН6/ (6 /77//)
ф
Рис. 1. Спектральная характеристика бензола.
стности адсорбционную спектроскопию в ультрафиолетовой области спектра. Этот метод обладает специфичностью, точностью, а для некоторых веществ — и чувствительностью определения.
т
0,14
Перед нами стояли две задачи: 1) определения малых количеств бензола, изопропилбензола и а-метилстирола в воздухе; 2) отбор проб этих веществ в тот растворитель, который будет применен для количественного определения указанных веществ.
Спектрофотометрический метод заключается в том, что определяют оптическую плотность раствора исследуемого вещества при длине волны, соответствующей максимуму поглощения. При использовании
этого метода необходимым условием является подчинение исследуемого вещества в данном растворителе закону Бера. В качестве растворителя мы взяли этиловый спирт — этанол, работу проводили на спектрофотометре СФ-4.
Определение бензола. Спектр поглощения раствора бензола в основном находится в двух областях ультрафиолетового излучения. При 198 mji интенсивность поглощения очень большая (2=8000) 1, а при 230—270 m\i она значительно меньше (2=230). Спектрофотометр СФ-4, с помощью которого мы проводили определение, позволял снимать спектр только с >.=210 mji, поэтому для определения бензола мы использовали длину волны 211 тц.
Для снятия спектральной характеристики был взят сухой перегнанный бензол, из которого были приготовлены растворы в этаноле с содержанием бензола от 1 до 20 у/мл. Оптическую плотность этих растворов измеряли в области 210—300 тц,. На рис. 1 приведена спектраль-
| 0,1? I 0,10
§ ом % 0,06 % 0,04.
£ ода 1
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 концентрация (6t мл)
Рис. 2. Калибровочный график для определения бензола при \ = 211 т\х.
Таблица 1
Определение бензола в растворе этанола при X = 211 т{А по графику
ная характеристика бензола
Была построена кривая зависимости интенсивности поглощения от концентрации бензола при Х=2\\ mjm. Построенная кривая показала, что бензол, растворенный в этаноле, подчиняется закону Бера в пределах концентрации 1—7 у/мл. При увеличении концентрации до 20 у/мл отмечается отклонение от закона Бера, однако данная кривая может служить гра-дуировочным графиком (рис. 2). Мы использовали этот график для определения известного количества бензола в растворе этанола. Часть результатов определения приведены в табл. 1.
Приведенные данные дают основание считать, что калибровочный
график может быть использован для количественного определения бензола в концентрациях 1—20 у/мл. Этот график также указывает, что спектрофотометрический метод определения бензола малочувствителен.
Определение изопропилбензола. Для снятия спектральной характеристики использовали чистый перегнанный изопропилбен-зол, из которого готовили эталонные растворы с содержанием изопропилбензола в этаноле от 0,5 до 15 у/мл и измеряли их в ультрафиолето-
Ошибка V
Взято бен- Определено \
| зола Примечание
i (В 1/мл) (в 1/мл) в -\/мл в %
1.0 1.0 0 0 Каждое знамение
2,5 2,3 0,2 —8 является сред-
3,0 3,0 0 0 ним из 4 опре-
5,0 5; 3 0,3 +6 делений
7,0 7,2 0,2 +2,8
10,0 10,1 0,1 + 1
16,0 15,5 0,5 —3,3
20,0 19,5 0,5 —2,5
1 2 — молярный коэффициент погашения.
15 Г
вой области при длине волны 210—350 шц. Спектральная характеристика изопропилбензола приведена на рис. 3.
В результате многочисленных опытов был установлен максимум поглощения для изопропилбензола— длина волны 215 тц. В этой области растворы изопропилбензола подчиняются закону Бера. Отклонение от закона отмечается при концентрациях 9—15 у/мл. Данная кривая может служить калибровочным графиком для количественного определения изопропилбензола. Чувствительность метода 0,5 у/мл. В лаборатории были приготовлены пробы с известным содержанием изопропилбензола в этаноле. Определение проводили на спектрофотометре СФ-4 с применением калибровочного графика (рис. 4). Часть данных представлена в табл. 2.
г/о 2/2 ги гк г/з гго 222 22л гх 229 гзо
Длил/О 0ОУ7//АУ {3 шм)
Рис. 3. Спектральная характеристика изопропилбензола.
13 5 7 9 11 13
концентрация (0/ мл)
Рис. 4. Калибровочный график для определения изопропилбензола при X = 215 шц.
Определение а-м е т и л с т и р о л а. Для разработки метода определения а-метилстирола необходимо было снять спектральные характеристики. Они помещены на рис. 5. С этой целью работу проводи-
Таблица 2
Определение изопропилбензола по градуировочному графику при X = 215 гп(х
0,5 1,0 2,5 5,0 7,0 9,0 10,0 15,0 20,0
• & «1 0> о О X О §3 Ошибка Примечание
^ ml ^ £ х ® CD с w
а» ^ а - в i/мл В %
0,5 0,9 2,7 4,7 7,2 9,0 10,0 15,4 2Э,4
0 0,1 0,2 0,3 0,2 0
0,4 0,4
0
— 10 +8 —6 +3
о
+2,6 +2
Каждое значение является средним из 4 определений
Таблица 3
Определение а-метилстирола по калибровочному графику при А, =245 т\1
• К
X н ш О X Ошибка
W 25 ^ • CTJ V Л \ Примечание
1 * ? ■=* *
t а £ а: а -с в •\/мл »%
oi
0,1 0,1 0 0 Каждое
0,4 0,4 0 0 значе-
0,7 0,7 0 0 ние яв-
1.0 1,0 0 0 ляется
1,6 1,5 0,1 -6 средним
2.0 2,0 0 0 из 4 оп-
5,0 4,9 0,1 —2 ределений
8,0 7,85 0,15 —2
12 11 1,0 —8
3 Гигиена и санитария, № 1
33
ли со стандартными растворами чистого перегнанного а-метилстирола в этаноле. Экспериментально установлено, что для а-метилстирола имеется два максимума поглощения при длине волны 213 и 243—
245 тц, причем главный максимум лежит в области 245 гпц; его мы и использовали для определения а-метилстирола.
Опытами установлено, что растворы а-метилстирола подчиняются закону Бера при А,=245 mji и чувствительность метода лежит в пределах 0,1 у!мл. Для проверки метода были приготовлены искусственные пробы с различным содержанием а-метилстирола в этаноле и определены по калибровочному графику (рис. 6).
Часть данных представлена в табл. 3. Из табл. 3 видно, что спектрофотомет-рический метод может быть применен для определения малых количеств а-метилстирола.
Определение изопропилбен-зо л а и а-метилстирола при совместном присутствии. Метод раздельного определения изопропилбензола и а-метилстирола при совместном присутствии основан на определении оптической плотности раствора а-метилстирола при Х=225 тц. В этой области раствор изопропилбензола прозрачен, а раствор а-метилстирола интенсивно поглощает проходящий через него свет. Спектральные характеристики представлены на рис. 7.
Построен калибровочный график при А,=225 mji для концентрации а-метилстирола 0,5—10 у/мл (рис. 8) и при A,=215m|i для той же концентрации (рис. 9).
Для раздельного определения указанных веществ сначала определяют оптическую плотность раствора при А,=225 тц; например, она равна 0,084. Эта оптическая плотность соответствует а-метил стиролу, так как в этой области раствор изопропилбензола прозрачен. По графику, изображенному на рис. 8, находят количество а-метилстирола; оно равно 2 у/мл. Затем определяют оптическую плотность раствора при А,=215 шц, это оптическая плотность смеси, состоящей из этих веществ; она равна, например, 0,140. По графику, изображенному на рис. 9, находят значение оптической плотности для 2 у/мл а-метилстирола при Я = 215 шц; оно равно 0,15.
По разности двух плотностей находят оптическую плотность изопропилбензола при Л, = 215 Ш[х; она равна 0,025 (0,140—0,115). По графику, изображенному на рис. 4, устанавливают количество изопропилбензола в смеси. Оптической плотности 0,025 соответствует 0,8 у/мл изопропилбензола. Таким образом, определяемая смесь состояла из 2 у/мл а-метилстирола и 0,8 у!мл изопропилбензола.
В лаборатории создавали искусственные смеси а-метилстирола и изопропилбензола в этиловом спирте и производили определение с
Q4S-
QU-
Q42
Q40-
0.38
0.36
0,34-
4 ) Q32
1 Q30-
028-
% Чаи-
1 022■
| 020-
Ом-
1 OJS-
ан-
а/2'
% а/о-
ш-
QK-
<W2t
21S 225 235 245 255 2SS Д/шна боугнь/ fß г/mju)
Рис. 5. Спектральные характеристики а-метилстирола.
12 3 4 5 6 7 8 9 /0 концентрация (вм мл)
Рис. 6. Калибровочный график для определения а-метилстирола при X = 245 шц. -
2/5 225 235 245 255 265 275 Млина болны тм)
Рис. 7. Спектральная характеристика изопропилбен-зола и а-метилстирола для концентраций 10 \/мл.
12 3 4 5 6 7 8 9 /0 Концентрация (в¡мл)
/23* 5 6 7 8 9 /0 концентрация (б ( мл)
Рис. 8. Калибровочный график дляГ определения а-метилстирола при X = 225 гпц.
Рис. 9. Калибровочный график для определения а-метилстирола при X — 215 т(ц.
Таблица 4
Определение содержания изопропилбензола и а-метилстирола в смеси
графически
Изопропи-пбензол а-метилетирол ■ _
ошибка 4 • ошибка
взято (в т/лл) определено (в ч/мл) в 7 /м л в % взято (В -\/мл) определено (в т/мл) в 7 ¡м л В %
0,5 1.0 ' 2,0 5,0 6,0 8,0 10,0 0,55 0,9 1,9 4.7 6.4 7.8 9.5 0,С5 0,1 0 0,3 0,4 0,2 0,5 + 10 — 10 0 —6 +6,6 -2,5 -5 3 5 0,7 7,0 2,0 4,0 2 3.1 5,4 0,8 7,0 2,0 4,4 2.2 0,1 0,4 0,1 0 0 0,4 0,2 +3,3 +8 + 14 0 0 +ю + 10
использованием указанных калибровочных графиков. Часть данных представлена в табл. 4.
Из табл. 4 видно, что спектрофотометрический метод дает возможность раздельно определять а-метилстирол и изопропилбензол при их совместном присутствии.
Таблица 5
Поглощение бензола, изопропилбензола и а-мет ил стирола этиловым спиртом
со скоростью 0,5 л/мин
Вещество Концентрация (в 7/м3) Найдено
1-й поглотитель 2-й поглотитель 3-Й поглотитель % В 2-м поглотителе
Бензол 5 21,5 2,5 0 10
8 36 5 0 12
20 36 3 0 8
30 75 16 0 17
45 120 16 0 11
Изопропилбензол 0,5 2,5 0 0 0
1,7 8,5 0 0 0
3,2 24 0 0 0
5,0 23,7 3 0 4
7,0 19 2 0 10
а-метилстирол 0,1 0,5 0 0 0
2,0 10 0,3 0 3
4,0 29,5 1,25 0 4
6,4 62,5 1,75 0 2,7
9,0 29 0,9 0 3
Далее был разработан способ отбора проб из воздуха на бензол, изопропилбензол и а-метилстирола в этанол. Концентрации этих веществ создавали с помощью специальной установки. На основании опытов установлено, что пробы воздуха необходимо отбирать в три последовательно соединенных поглотительных прибора Зайцева, наполненные по 5 мл этанола, погруженные в водную баню со льдом, со скоростью 0,5 л/мин. Часть данных представлена в табл. 5.
ЛИТЕРАТУРА
Асатиани В. С. Биохимическая фотометрия. М., 1957.—Гиллем А. Э., Штерн Э С Электронные спектры поглощения органических соединений. М., 1957.— Ю и н г Г. В. Йнструментальные методы химического анализа. М., ^ ^ ^
* * *
ПОГЛОЩЕНИЕ ГАЗО- И ПАРООБРАЗНЫХ ВРЕДНЫХ ПРИМЕСЕЙ ИЗ ВОЗДУХА КИПЯЩИМ СЛОЕМ ТВЕРДЫХ
СОРБЕНТОВ
Кандидат химических наук С. Ф. Яворовская
Из Института гигиены труда и профзаболеваний АМН СССР
Для определения содержания токсических веществ в воздухе производственной атмосферы иногда требуется отбирать большие объемы воздуха Многие газо- и парообразные вещества, главным образом
