CC BY
7
ЛИТЕРАТУРА
Быховская М. С., Гинзбург С. Л., X а л и з о в а О. Д. Методы определения вредных веществ в воздухе. М., 1966, с. 298.— Перегуд Е. А., Гернет Е. В-Химический анализ воздуха промышленных предприятий. М.—Л., 1965, с. 36.
Поступила 4/1II 1970 г.
УДК 614.72:665.637.21-074
СУММАРНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ В ОБРАБОТАННОМ ВОЗДУХЕ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ СИНТЕТИЧЕСКИХ ЖИРНЫХ КИСЛОТ
JI. И. Панченко, Н. А. Шелковская
Процесс окисления парафиновых углеводородов молекулярным кислородом до жирных кислот является сложным комплексом химических реакций. В процессе производства синтетических жирных кислот (СЖК) воздушная среда может загрязняться как основными продуктами производства — высокомолекулярными кислотами, так и побочными продуктами — низкомолекулярными кислотами, альдегидами, эфирами, спиртами. Основным источником загрязнения при производстве СЖК является отходящий воздух со стадии окисления парафина. Контроль за состоянием воздушной среды требует определения количества вредных примесей и состава их в отработанном воздухе.
Описан ряд методов определения органических веществ в воздухе: сжигание, эмульсионный метод и др. Эти методы рассчитаны на присутствие в воздухе небольших количеств органических примесей. В указанных условиях количество органических веществ составляет 50—100 г/м3, поэтому указанные методы не всегда применимы.
Схема установки для определения органических веществ в отработанном воздухе.
Для определения органических веществ в отработанном воздухе при производстве СЖК мы использовали методику определения углеводородов (М. С. Быховская и соавт.), видоизменив ее. Задача проведенной нами работы заключалась в расширении диапазона определения органических веществ, в установлении полноты их сжигания и состава СЖК в отработанном воздухе.
Исследования проводились на лабораторной установке (см. рисунок). Метод основан на сжигании органических веществ в токе чистого воздуха в присутствии катализатора, поглощении образующейся двуокиси углерода раствором гидрата окиси бария и определении количества угольного ангидрида по уменьшению титра барита.
Сжигание производили при 800° в стальной трубке (3) диаметром 8—10 мм, заполненной катализатором, в качестве которого использовали активированную окись меди. Количество гидрата окиси бария в поглотителях увеличили с 2 до 20 мл, а крепость раствора барита — с 0,05 до 0,02 н. Это позволило сжигать большие навески от 3 до 20 мг, уменьшить количество подсоединяемых поглотителей для поглощения угольного ангидрида и соответственно сократить время анализа.
В зависимости от величины навески ставили от 2 до 6 поглотительных сосудов. Наполнение поглотителей, титрование барита, проверку трубки на чистоту выполняли в соответствии с опубликованной методикой (М. С. Бы-ховская, и др.).
Для исследования брали органические кислородсодержащие вещества, наличие которых предполагалось в отработанном воздухе после окисления парафина. Навеску органического вещества вносили в пипетку (13) с притертой пробкой, выполненной в виде капельницы. Вначале пипетку взвешивали, затем вещество брали на кончик капельницы, вводили в пипетку и снова взвешивали. После установления чистоты трубки присоединяли к ней пипетку, поместив ее между счетчиком пузырьков (5) и краном (11). Исследуемое вещество вытесняли из пипетки чистым воздухом водяным аспиратором (7,7 г). Верхний открытый конец бутыли (7) соединяли через тройник (12) с очистительной системой (6), вторую бутыль (71) с водой помещали выше и создавали напор воздуха. Через тройник сбрасывали воздух во время перекачки воды из одной бутыли в другую. Зажимом (8) регулировали скорость подачи воздуха через систему, трехходовым краном (10)— подачу воздуха к пипетке с исследуемым веществом или к поглотителям (1,1 '), другим краном (101)— подачу воздуха из печи сжигания или из очистительной системы. Трехходовым краном (11) регулировали подачу вещества на печь сжигания (2). Температуру в печи поддерживали равной 800°. Результаты анализов приведены в таблице.
Результаты определения органических кислотосодержащих веществ
о о, Двуокись углерода
ГГ 3 (О Абсолют- Относи-
Вещество Ä ш я" ная ошиб- тельная
О л а вычислено найдено ка ошибка
Муравьиная кислота . . . 12,21 11.68 11,55 0,13 — 1.1
Этиловый спирт ..... 6.1 11,60 11,77 0,17 + 1.46
7,8 14,90 15,27 0,37 +2,48
14,8 28,20 26,31 1,89 —6,7
7,1 13,60 14,08 0,48 +3,52
6,4 12.26 12,23 0,03 —0,34
38,7 74,00 74,49 0,49 +0,66
Метилацетат ...... 4,0 6,98 7,15 0,17 +2,43
4,0 7,10 6,93 0.17 —2,39
2,6 4,63 4,84 0,21 +4,53
9,0 16,05 15,53 0,52 —3,22
2,4 4,28 4,49 0,22 +5,11
5,8 10,34 10,04 0,29 —2,86
1.2 2,14 2,16 0,02 1,2
2,9 5,17 5,12 0,04 —1,5
4,4 7.84 7,81 0,03 —0,38
Ацетон......... 5,6 12,7 12,21 0,49 —3,85
Смесь:
муравьиная кислота 8,2 5,450 5,423 0,027 —0,495
этиловый спирт . . . 7,4 5,052 5,060 0,008 +0,001
метилацетат..... 6,5 5,520 5,580 0,060 +0,01
ацетон........ 6,9 5,85 5,830 0,020 —0,03
По изложенной методике произведен анализ отработанного воздуха после окисления парафина до кислот. В данной установке в отличие от описанной ранее, изменен узел ввода пробы отработанного воздуха, что
дает возможность сжигать небольшие количества газа и сократить время анализа (на схеме этот узел отмечен пунктиром). При работе с пробами отработанного воздуха пипетку (13) снимают, краны (//) и (10) соединяют.
Пробу газа отбирали в пипетку или стеклянную бутыль (4) и соединяли через кран (11) с системой сжигания. При этом очистительную часть отключали поворотом крана (10), газ выдавливали в трубку сжигания раствором поваренной соли, насыщенной исследуемым газом. Склянка с раствором соли (4) и склянка с газом (41), поставленные на разных уровнях, сообщались между собой сифоном, перекрывающимся зажимом (9). Пропустив определенное количество газа, пробу отсоединяли краном (11) и подключали очистительную часть. Систему продували через печь в течение 30 мин., затем титровали в токе чистого воздуха. Если количество соляной кислоты, израсходованное на титрование после сжигания пробы, отличалось от количества, израсходованного на контрольный анализ на 0,05 мл, то сжигание считали полным.
Установлено, что в состав отработанного воздуха СЖК входит двуокись углерода, присутствие которой систематически завышало приблизительно в 2 раза результаты определения суммарного количества органических веществ методом сжигания. Поэтому количество двуокиси углерода необходимо было учитывать при расчете количества органических веществ в газе. Мы определяли двуокись кислорода по методике, учитывающей совместное присутствие двуокиси кислорода и других газов с кислотными свойствами (Губен — Вейль).
Метод определения двуокиси углерода состоит в следующем. Исследуемый газ отбирают в пипетку, которую затем охлаждают для создания в ней разряжения. Через воронку вводят в пипетку такое количество 0,5 н. раствора едкого кали, которое достаточно для поглощения двуокиси углерода и других кислотных компонентов. Содержимое пипетки переносят в коническую колбу. К раствору в конической колбе прибавляют несколько миллилитров 10% хлорида аммония и по каплям — избыток хлорида бария. Выпавший осадок карбоната бария отфильтровывают и растворяют в определенном количестве 0,1 н. раствора соляной кислоты. Избыток соляной кислоты оттитровывают щелочью. По количеству щелочи определяют количество соляной кислоты, потребовавшееся для разложения карбоната бария. Умножая это количество 0,1 н. раствора соляной кислоты на фактор 1,113, определяют в миллилитрах количество двуокиси углерода в пробе газа.
Мы выбрали этот метод определения двуокиси углерода, а не метод прямого поглощения двуокиси углерода гидратом окиси бария, потому что в отработанном газе производства СЖК содержатся кислоты Ci—С5, которые, взаимодействуя с Ва(ОН)2, мешают определению С02. Метод прямого поглощения двуокиси углерода гидратом окиси бария и описанный метод ее определения основаны на реакции образования карбоната бария с той лишь разницей, что в последнем случае применяется метод обратного титрования для определения содержания ВаСОэ в растворе.
Таким образом, определяя двуокись углерода, мы вносим существенную поправку в определение содержания органических веществ в отработанном воздухе. Метод сжигания органических веществ на катализаторе с учетом двуокиси углерода был использован нами при оценке эффективности работы различных установок для улавливания органических примесей в отработанном воздухе производств.
ЛИТЕРАТУРА
Быховская М. С., Гинзбург С. Л.. X а л и з о в а О. Д. Методы определения врелных веществ в воздухе. М., 1966, с. 256.— Губен и Вейль. Методы органической химии. М., 1963.
Поступила 6/У 1 969 г.
