CC BY
8
всего приближенное значение апертуры объектива можно определить следующим образом. На предметный столик микроокопа помещают диафрагму В (рис. 2) с маленьким отверстием. Под столиком помещают на некотором расстоянии от диафрагмы В шкалу, предварительно удалив конденсор и зеркало. Микроскоп фокусируют на отверстие диафрагмы и удаляют окуляр. Через тубус микроскопа- в объективе видно изображение отрезка шкалы, длина которого ограничивается краевыми лучами st и S2. Определяют длину s этого? отрезка и измеряют расстояние шкалы
ют диафрагмъг. Из полученных данных находятся = где и —
апертурный угол, и по тригонометрической таблице определяют соответствующее ему значение sin и. Это и будет искомая апертура объектива ti sin и, так как показатель преломления воздуха п= 1.
Наш объектив мы диафрагмировали до апертуры 0,09, что соответствует глубине фокуса 62 (вычисленной по вышеприведенной формуле.
Чтобы убедиться в том, что в диафрагмированном объективе глубина фокуса не менее вычисленного значения, был поставлен такой опыт. На верхней и нижней поверхности покровного стекла толщиной в 130 [х были получены с помощью счетчика Оуэнса I две взаимно пересекаю-шиеся пылевые полосы. Препарат монтировался обычным способом на предметном стекле и рассматривался при темнопольном освещении. С недиафрагмированным объективом« отчетливо можно было видеть только одну полоску; -при фокусировке микроскопа на другую полоску изображение первой размывалось. Когда же в объектив помещалась подобранная нами диафрагма, обе полоски попадали ib поле зрения одно-в ре мен но, из чего можно было заключить, что глубина фокуса объектива была не меньше вычисленной.
Следует, однако, заметить, что диафрагмирование объектива понижает его разрешающую силу и поэтому не должно далеко выходить за пределы», обеспечивающие необходимую глубину фокуса объектива.
Приведем пример определения числа частиц в воздухе с помощью ультрамикроскопа. Число частиц в 1 см3 воздуха вычислялось по формуле:
a s
где п — среднее из 50 отсчетов ультрамикроскопа, а — глубина конуса Тиндаля, в наших опытах составлявшая 55 у> = 55 «Ю-4 см, и 5 — площадь поля зрения, выраженная в квадратных сантиметрах. Диаметр поля зрения микроскопа равнялся 624 р. = 624 • 10~~4 см, и среднее из отсчетов ультрамикроскопа было 0,94. Число частиц в 1 см3 воздуха:
0,94____¡1
3,14 (312- Ю-4)2-55- Ю-4 = 55 915'
С. Ф. ЯВОРОВСКАЯ
Уточнение методики определения углеводородов в воздухе путем сжигания
Из лаборатории гигиены труда Ярославской железной дороги
Каталитическое сжигание содержащихся оз воздухе паров углеводородов является наиболее простым» и распространенным методом анализа. К сожалению, в основных руководствах по газовому анализу воз-
4ш %
духа -промышленных предприятий (Житкова, Гродзовский) недостаточно полно освещены некоторые возникающие при этом! вопросы. Задача настоящей работы — аз известной мере восполнить данный пробел.
В проведенных ¡нашей лабораторией опытах мы пользовались для сжигания углеводородов установкой, изображенной на рис. 1. В трубчатую электрическую печь № 2 вставлены фарфоровые и кварцевые трубки с внутренним! диаметром 2—3 мм, в которых происходит сжигание углеводородов до углекислого газа. Длина накаленной части 40 см, что оказалось вполне достаточным. Результаты,' полученные при пропускании тазовой пробы через две последовательно соединенные трубки (т. е. длина пути газового тока при красном накале, равная 80 см), совпали в пределах ошибки определения с данными, полученными при пользовании одной трубкой. К одному концу трубки присоединяется газовая
Рис. 1. Установка для сжигания углеводородов
пипетка с исследуемой пробой, к другому — поглотители Реберга с растворами Ва(ОН)2. '
Воздух из пипетки вытесняется воздухом, очищенным от влаги, углекислого газа и углеводородов. При этом мы пользовались поглотительной системой, состоящей из и-образной трубки с пемзой, пропитанной концентрированной серной кислотой, и трубок с силикагелем!, с твердым' едким» кали и с пемзой, пропитанной концентрированным' раствором« едкого натра. Правое колено последней трубки на % заполнено ватой, препятствующей попаданию в трубку для сжигания капелек щелочи.
Исследуемый воздух поступает из газовой пипетки непосредственно в трубку для сжигания, поэтому найденное количество углекислого газа, обозначаемое в дальнейшем везде через СО*общ., состоит иэ сум'мъг углекислого газа, образовавшегося (в результате сжигания углеводородов, и углекислого газа, содержащегося в атмосферном воздухе. Количество его, обозначаемое через СОгвозд., определяется отдельно при пропускании газовой пробы через холодную трубку. Мы пользовались газовыми пипетками емкостью около 100 см8. Часть работы была проведена с пипетками, которые закупоривались стеклянными палочками и зажимами, т. е. не имели притертых стеклянных кранов. После установления наличия потерь углеводородов из такого рода пипеток вследствие диффузии этих газов через резиновые трубки (о чем сказано дальше)
отбор проб производился только в газовые пипетки со стеклянными пришлифованными кранами. Краны покрывались приготовленной в нашей лаборатории вакуумной смазкой из вазелина, парафина и натурального каучука. При установке имеется приспособление для нагрева газовых пипеток (рис. 1). Оно представляет собой небольшую цилиндрическую печь из асбеста с «ихромовой обмоткой. Размеры ее соответствуют размерам! газовьих пипеток. Температура печи регулировалась с помощью реостата и обычно поддерживалась в пределах 160—170°.
Первоначально поглощение СО2 производилось в двух эпруветках {поглотителях Реберга), но вскоре мы к ним прибавили третью. Продувка эпруветок и наполнение их раствором Ва(ОН)2 производились без их отъединения от остальной системы. Пуск тока воздуха через газовую пипетку осуществлялся простым! переключением зажимов (рис. 1). Сперва наполнялась раствором; Ва(ОН)2 ближайшая к системе эпруветка. Этим» исключался подъем) раствора щелочи в капиллярной трубке поглотителя, часто наблюдающийся при наполнении эпруветок в обратном порядке.
При пропускании через газовую пипетку с пробой 1 л чистого воздуха в-течение 50—60 минут поглощенный СО2 распределялся по поглотителям" (табл. 1).
Таблица 1
Бензол Бензин со4 со4 в эпруветках в мг/л С0*общ.
в мг/л в мг/л в мг/л в мг/л
1-я 2-я 3-я
1.3 2.4 т 2,5 2,3 11 12 15 11 27 28 25 25 62 60 60 64 6,0 9,5 6,0
Из приведенных примеров видно, что даже при С02=9,5 мг в 1 л воздуха в третьей (т. е. шервой от системы) эпруветке поглощается не меньше 60% всего количества СО2.
При опытах мы пользовались точно 0,02 п раствором соляной кислоты и 0,015 п ^неточно) раствором барита. Титрование производилось с помощью бюретки Шилова, причем фенолфталеин (3 капли) вносился непосредственно перед титрованием. Мера эта обусловлена тем обстоятельством, что внесение фенолфталеина довольно значительно понижает титр Ва(ОН)2, прибавление же его перед самым титрованием не влечет за собой понижения титра Ва(ОН)2.
Для осуществления более полного сгорания углеводородов были применены в качестве катализаторов: окись меди гранулированной, платинированная нихромовая проволока диаметром« 0,3 мод и платиновая проволока диаметром 0,2 мм. После первой же проверки титра Ва(ОН)2 при пропускании чистого воздуха через трубку с раскаленной окисью меди выяснилось, что СиО поглощает углекислый газ, который при накаливании постепенно отдает, поэтому применение ее в качестве катализатора затруднительно. Два других катализатора на титр Ва(ОН)2 не влияют. Платинирование нихромовой проволоки тинктурой Кундта производилось каждые 3 месяца. В большинстве случаев опыты проводились при 800°. .
Навески испытуемого вещества брались в стеклянных цилиндрических и шарико-образных ампулах (рис. 2). Более удобным оказался второй вид ампул, изготовлявшихся из тонкостенных стеклянных капилляров.
Определенное таким образом количество испытуемого вещества вводилось в дозировочную бутыль непосредственно или с помощью вспомогательного сосуда типа трубки Артла (рис. 3). Дозировочная бутыль почти во всех случаях эвакуировалась насосом! Камовского.
Гигиена и здоровье, № 8—9
Пробы воздуха из бутыли отбирались в газовые пипетки, причем воздух из нее обычно вытеснялся водой (насыщенный ¡раствор поваренной соли особых преимуществ не дал).
Первоначально отбор проб производился при пропускании через газовую пипетку десятикратного объема воздуха из дозировочной бутыли; эта весьма медленная процедура была заменена нами отбором проб воздуха в газовые пипетки, непосредственно перед наполнением эвакуированные насосом Камовского до остаточного давления в 3 мм. Конечно, при вычислении результатов вводилась поправка на оставшийся в пипетке воздух.
При сжигании проб, отобранных обоими способами, и получаются результаты, различающиеся между собой в допустимых пределах. Отбор продуванием: давал более высокие показатели, чем при эвакуированных пипетках (на 5—7%).
ц
гг/лит
Щ Ш
ш
Рис. 2. Ампулы для
навесок
Рис. 3. Дозировочная бутыль
Специальная проверка показывает также, что наименьшие колебания в содержании определяемого углеводорода происходят при отборе через 2 часа при предварительно эвакуированной бутыли.
Перейдем) к экспериментальной части. В качестве исследуемых веществ применялись очищенные бензол, бензин и скипидар.
Ввиду того что забор проб воздуха на углеводороды следует производить одновременно в две газовые пипетки (ССЦглев. =С02обШ.— С02возд.)> было прежде всего изучено, какое соединение пипеток является более рациональным»: последовательное или параллельное. Результаты (сжигания бензола) показаны в табл. 2.
Как видно из табл. 2, погрешности определений при? последовательном' и параллельном соединении газовых пипеток почти одинаковы. 1 ( /
Таблица 2
Соединение пипеток
Последовательное
1-я пипетка
СО, в мг/л
2-я пипетка
СО, в мг/л
Разница
в %
Параллельное
1-я пипетка
СО,
В МГ/Л
2-я пипетка
СО, в мг/л
Разница
в %
Каучуковые трубки
Краны
3,96 2,78
5,55 4,78 5,76 5,63 5,40
3,58 2,45
5,91
4.91
4.92 5,58 4,97
9,5 12,0
6,5 2,7 14,0 1,0 8,0
Среднее
7,7
2,61 2,12
5,30 5,98 5,64
2,83 2,38
5,81
5,07 5,63
8,0 12,0
+ 9,6 —15,0 0
Среднее
8,9
Дни 1 2 3 Ь 5 6 7 Я 9 Ю 11 12 13 14 15 17 13 21 23 25 27
Рис. 4. Потери углеводородов в пипетках без кранов и с кранами
/ _ ^
гревание. Поэтому для нагрева нами была смонтирована цилиндрическая
муфта-печка. Влияние ¡нагрева пипеток проверялось ¡на бензоле и скипидаре при совершенно одинаковых остальных условиях (температура печи для сжигания, катализатор и т. д.). Оказалось, что нагревание пипеток ощутимого эффекта не дает.
Так как часто в практических условиях приходится забирать большое количество проб на углеводороды при сравнительно небольшой пропускной способности лаборатории (максимум" 4 анализа в день), воз-пик вопрос, как долго может храниться в газовой пипетке воздушная
х ■ бензол о-.....—бензин и----Скипидар -Углекислый газ
Рис. 5. Потери углеводородов в пипетках с кранами
проба, С этой целью была проведена серия опытов с пипетками без стеклянных кранов и с кранами. В нескольких сериях газовые пробы выдерживались 30 дней и более. В диаграммах на рис. 4 и 5 приводятся
результаты опытов (в м»г СОгобщ.), проведенных при одинаковых условиях, но при различных сроках хранения проб.
Как видно из приведенных данных, бензол очень легко диффундирует через резиновые трубки. Например, в одном случае на 35-й день
С а рактической точки зрения более правильным является последовательнее соединение, так как при неодинаковом диаметре отверстий пипеток протягиваемый через них воздух может распределиться неодинаково.
Далее, нами изучалось влияние нагрева пипеток с пробой. Рекомендуемом Житковой способ нагрева газовых пипеток та песчаной бане или плитке неудобен тем, что при нем получается только местное на-
СОг
8мг '
10
присутствия бензола ов пробе не обнаружено. В пипетках с кранами потери незначительны.
Влияние температуры печи для сжигания на результаты анализов ясно из диаграммы на рис. 6, иэ которой видно, что кривые для бен-
' . » зола и скилидара
поднимаются круче, чем для бензина.
Далее выяснялась достигнутая полнота сгорания углеводородов и ее зависимость от температуры. При, определении содержания исследуемых углеводородов для разных дозировок лишь в немногих случаях удалось получить для бензола число, близкое к теоретическому, т. е. вычисленному из взятой навески. Для бензина и особенно
t-H- H+H -
444—н—1-4
в
ТТгН---HT"T~H~'TtT* b-A-^^t
-и I [ | I —444- -Ь 4+- J. 4- Ттр|---rr
4
2
бензол о----бензин □-----Скипидар
I
Рис. 6. Влияние температуры на результаты анализов
скипидара даже максимальные числа серий опытов лежат много ниже- исходного содержания названных углеводородов. Это можно объяснить как неполным испарением) взятой навески, так и слишком низкими температурами печи
% 100
90
60
70
60 50
40
30
го
w
"Г
TI и и
И'1111
Шее;
—-+
-И4 - И
■{мни i-PTF
TI tТIiI 4-f-K.
шшш im
: :
444
г
I 1
±
140<
11 4
\h
' "1--I t t 1
' Н4
Т*1г
♦
г
г
1Г±
□----скипидар
!-У0от ВЛи навески
II- % Ofü летучей части 11111111111111111111111111111
Рис. 7. Полнота сгорания в зависимости от температуры
для сжигания (выше 820—850° температуру печи поднять не удавалось). Пермякова-Яковцевская, сжигая углеводороды над платиновой спиралью (в фарфоровой трубке при 900—950°, получала для бензола от 82 до 96% заданных ею концентраций. Так как бензин и скипидар не являются однородными веществами, содержание бензина вычислялось в пен тане, скипидара — в тшнене, главных их компонентах. Из диаграммы на рис. 7, показывающей зависимость между найденным) содержанием
углеводорода .в процентах к исходному и температурой сжигания, видно, что кривая для бензина поднимается круче, чем! для бензола и скипидара. Отсюда следует, что для бензина легче добиться полного сгорания, чем для бензола и скипидара.
Мы исследовали также роль двух катализаторов — платиновой проволоки и платинированного нихрома, проверявшихся на бенэоле и бензине. Для сжигания с этими катализаторами и без них мы брали трубки одинаковой длины и диаметра. Большинство опытов проводилось с одной и той же поглотительной системой и при одинаковых условиях (пипетки, температура, продолжительность хранения пробы). Выяснилось, что для бензола сжигание без катализатора дает заметно пониженные показатели по сравнению с платиновой проволокой. При сжигании с платинированным! нихромом в среднем отклонения не превышают обычной ошибки определения. Далее, можно сделать заключение, что до 5 мг СО2 общ. — приблизительно 1 мг бензола — чи£ла, полученные при сжигании бензола с платиновым и нихромовым катализаторами, совпадают. Выше этой величины начинаются заметные отклонения.
Для установления точности применяемой методики в табл. 3 приведены некоторые показатели по отдельным сериям сжиганий, вполне между собой сравнимые. Для каждой группы опытов вычислены среднее арифметическое и средняя ошибка (в процентах).
'Таблица 3
1 * Условия опытов # Количество опытов Среднее арифметическое (в мг 1л) и средняя ошибка в %
• Бензол •
Газовые пипетки с резиновыми трубками красными и черными .................... Сжигание над платиной............... Газовые пипетки с резиновыми трубками только черными..................... ч Сжигание над платиной ............... Газовые пипетки с притертыми кранами. Сжигание Газовые пипет<и с притертыми кранами. Сжигание над платиной ................... То же, но дозировочная бутыль не эвакуировалась . То же, но дозировочная бутыль эвакуировалась . . 0 6 3 4 {'2 и 8 11 4 1,034- 9,7 0,56 + 18 1,23+ 5,8 0,51 + 17 0,987,3 1,26+- 6,8 0,67+ 8,5 2,16± 3,7 0,988,6 1,22+ 1,8
Бензин \ • V
Газовые пипетки с кранами. Сжигание'над платиной. Дозировочная бутыль не эвакуировалась ..... Газовые пипетки с кранами. Сжигание над платиной. Дозировочная бутыль эвакуировалась ....... То же, но из дозировочной бутыли воздух вытесняется насыщенным раствором ШС1....... То же, но воздух из бутыли вытесняется водой . . . 10 ( 7 1 з 6 6 1,12+16,7 1,37+ 4,5 1,80 ± 4,3 1,83+ 4,3 1,70 +, 4,3
Скипидар <
Газовые пипетки, с кранами. Сжигание над платиной. Воздух из дозировочной бутыли вытесняется насыщенным раствором ШС1........... То же........................ » » % • 7 7 6 1,00+ 4,4 0,90 + 14 0,58 ± 4,3
Средняя ошибка во всех сериях опыггов равнялась: для бензола при применении пипеток с каучуком 11,5%, а с краном 5,8%, при применении пипеток с кранами для бензина 6,8% и скипидара 7,5%.
#
Сравнение полученных 'результатов показывает, что точность определения для бензола, бензина и скипидара почти одинакова, газовые же пипетки с резиновыми трубками, вдвое снижают точность анализов.
Выводы
1. Наименьшие колебания в результатах наблюдаются при дозировке углеводородов в эвакуированной бутыли с отбором проб через 2 часа.
2. При хранении газовых проб в пипетках с резиновыми трубками происходят большие потери углеводорода. Газовые пипетки с притертыми кранами дают незначительные (потери даже в течение месяца.
3. При 800° не происходит полного сгорания бензола, бензина и скипидара. Бензол полностью сгорает при температуре, близкой к 900°.
4. Сжигание газовых проб с одинаковым содержанием углеводорода над платиновым и нихромювым» катализаторами при содержании бензола около 1 М1г/л дает одинаковые результаты. Сжигание без катализаторов снижает результаты на 12%. При бензине влияние катализаторов выражено неясно. -
5. Точность методики при пользовании газовыми пипетками без кранов близка к 10%, а с кранами может быть принята равной 5—6%.
й I I [1 V ' - I '
Н. С. РОЖДЕСТВЕНСКИМ
/ I ■ II
* с. Ч
Быстрый упрощенный метод получения
силикагеля
I •
«
Из Центрального института коммунальной санитарии
Силикагель имеет широкое применение в лабораторной практике вследствие высокой адсорбционной способности. Он употребляется для улавливания газообразных углеводородов .при количественном определении их .и для очистки масел.
В целях ускорения процесса получения силикагеля было применено нагревание реакционной массы на водяной бане, что сократило длительность коагуляции и созревания силикагеля 'до 2—3 часов вместо 200, требуемых при обыкновенной температуре.
Предлагаемый нами способ заключается в следующем). Берут 450 мл 11% продажного натронного- жидкого стекла и медленно при сильном перемешивании приливают к 33 мот (концентрированной соляной кислоты) (¡удельный вес 1,19) до слабо кислой реакции. Полученный раствор ставят на кипящую водяную баню на 2—3 часа1. М'ассу силикагеля, полученную после созревания, разламывают .на куски средней »величины и подвергают промывке. Промывать следует горячей или холодной
дестиллированной водой с небольшим! количеством аммиака до исчезновения реакции на Се'. После промывки полученный силикагель под-
____ •
1 Жидкое стекло ¡может быть приготовлено в лаборатории. Для этого берут 20°/о раствор МаОН и к нему прибавляют в виде порошка 5102, при этом соотношение долж-но быть таким: на 1 г/моль ЫаОН должно быть прибавлено 3 г/моль БЮг.
- /
30
