Аналіз оксиду азоту (П) - Вплив хімічного заводу з виробництва добрив на навколишнє
1. Конверсійно-фотометричний метод
Запропоновано конверсійно-фотометричний метод визначення оксиду азоту (II) у газових сумішах (повітря), заснований на сумарній взаємодії продуктів реакції оксиду азоту(II) з оксидом йоду(V), що протікає за рівнянням:
Завдання сумарного визначення NO2 та I2 вирішено шляхом застосування індикатора, чутливого до обох зазначених компонентів. Таким індикатором виявився водно-спиртовий розчин іодиду холіму, яким просочена стрічка, виготовлена з хроматографічного паперу.
Для визначення мікроконцентрацій оксиду азоту використовують установку, де основним блоком є серійний стрічковий газоаналізатор ФЛ5501М. Дія його заснована на вимірюванні інтенсивності забарвлення сполук, що утворюються при взаємодії чутливого індикатора з аналізованим компонентом, та концентруванні забарвлених продуктів реакції на індикаторній стрічці.
У перетворювачі, що містить 8 г I2О5, автоматично підтримують температуру 130 ± 2 °С.
2. Колориметричне визначення
Принцип методу. Метод заснований на окисленні оксиду азоту до діоксиду хромовою кислотою, нанесеною на твердий сорбент, та подальшому визначенні діоксиду азоту за утворенням азобарвника з реактивом Гриса - Ілосвая.
Мінімальна концентрація, що визначається 0,065 мкг в аналізованому обсязі.
Визначення заважає діоксид азоту, вплив якого усувають у процесі відбору проби. Вплив окислювачів, присутніх зазвичай у атмосферному повітрі, незначний.
Сорбент.Інертний пористий носій типу ТС-М, промитий гарячою водою та висушений, з розміром зерен 0,32-0,5 мм змочують 20% водним розчином триетаноламіну, поміщають у чашку та сушать 40-60 хвза 90-95 °С. Сухий сорбент має розсипатися.
Стабілізатор вологості.До 40 г безводного ацетату натрію повільно, по краплях, при постійному перемішуванні додають 13 мл води. Отримують гранульовані кристалічні зерна.
Окислювач.Інертний пористий носій з розміром зерен 0,32-0,50 мг змочують розчином, що містить 17 г триоксиду хрому в 100 мл води. Надлишок розчину зливають, реагент висушують при 105-115 °З зберігають у склянці з притертою пробкою.
Фільтр- скляна трубка (внутрішній діаметр 20 мм, довжина 150 мм) заповнена 15 мл сорбенту для діоксиду азоту, 15 мл гранульованого порошку стабілізатора вологості, 10 мл окислювача. Сорбенти розділені між собою тампонами зі скловати.
Поглинальний розчин.40 г. іодиду калію розчиняють у 500 мл води. Отриманий розчин повинен бути безбарвним. Зберігають у банку із темного скла. Термін зберігання – два тижні.
Сульфіт натрію,0,06% розчин. Готують перед вживанням.
Оцтова кислота,12% розчин. 64 мл концентрованої кислоти наливаю в мірну колбу на 500 мл і доводять водою до мітки,
Сульфанілова кислота.0,5 г сульфанілової кислоти розчиняють у 150 мл 12% розчину оцтової кислоти. Розчини зберігають у банку із темного скла
а-Нафтиламін.0,2 г реактиву розчиняють у 20 мл води при нагріванні на водяній бані до утворення лілових крапель на дні колби. Розчин обережніше зливають у темну склянку, залишаючи осад у колбі, та доливають до розчину; 150 мл 12% розчину оцтової кислоти.
Складовий реактив(реактив Гриса - Ілосвая). Перед аналізом змішують розчиниа- нафтиламіну та сульфанілової кислоти щодо 1: 1.
Вихідний стандартний розчин нітритунатрію.2-3 г. NaNO2 розчиняють і сушать при 50-60 °С протягом 2 год. Наважку 0,1500 р. розчиняють у мірній колбі на 100 мл. 1 мл одержаного розчину відповідає 1 мг NO2.
Відбір проб. Для визначення разової концентрації досліджуване повітря зі швидкістю 0,25 л/хв протягують протягом 20 хв через систему, що складається зі скляної трубки-фільтра, заповненої сорбентом для поглинання NO2 стабілізатором вологості та окислювачем, і U -подібного поглинального приладу, що містить 6 мл 8% розчину іодиду калію
Хід визначення. Після відбору проб поглинальний розчин доводять до початкового обсягу. Відбирають 5 мл досліджуваного розчину колориметричну пробірку, додають 0,5 мл складеного реактиву і струшують. Через 20 хв в пробірку вносять 5 крапель 0,06% розчину сульфіту натрію і ретельно збовтують. Вимірюють оптичну густину розчину в кюветі з товщиною шару 10 мм при довжині хвилі 540 нм щодо води. Одночасно вимірюють оптичну густину контрольного розчину, для чого 5 мл поглинального розчину обробляють аналогічно аналізованої пробі.
Концентрацію визначають за градуювальним графіком, з поправкою на оптичну щільність контрольного розчину.
3.Хемілюмінесцентнийаналізатор оксиду азоту
Здатність атомів і молекул поглинати енергію, що надходить до них ззовні, викликає новий енергетичний стан речовини, яка називається збудженою. Надмірна енергія, отримана при збудженні, може бути витрачена на відрив електронів - іонізацію речовини; на будь-які фотохімічні реакції; може перейти у теплову енергію. Крім того, збуджені атоми або молекули здатні віддавати свою надмірну енергію або частину її у виглядісвітла. Як правило, більшість твердих речовин при сильному нагріванні світиться.
На основі хемілюмінесценції розроблено аналітичні методи та високочутливі прилади
Принцип дії хемілюмінесцентних газоаналізаторів полягає у фотометруванні світла, що виділяється в результаті взаємодії речовини з хемілюмінесцентним індикатором.
Принцип методу: аналіз заснований на реакції оксиду азоту(II) з озоном, що супроводжується виникненням хемілюмінесценції.
Максимум випромінювання відповідає довжині хвилі 800 нм. Частина випромінювання знаходиться в інфрачервоній ділянці.
Аналізоване повітря через сопло-змішувач потрапляє в реакційну камеру, де взаємодіє з озоном. Світло посилюється фотоумножителем і реєструється електрометром. Спектральна область вимірювань ФЕУ тягнеться від 380 до 800 нм з максимумом чутливості при 550 нм.
У приладі знаходиться балон (на 5 л) із киснем. Перш ніж кисень потрапляє через редуктор у сопло-змішувач та реакційну камеру, він піддається впливу коронного розряду в озонаторі для створення необхідної концентрації озону.
Витрата кисню встановлюється за допомогою вентиля-дозатора і ротаметра.Електричне живлення аналізатора забезпечується від блоку батарей через дільник напруги на фотоумножитель і через перетворювач напруги на озонатор. Озонатор може включатися безпосередньо в мережу на 220 В. Протягування повітря, що відбирається зі швидкістю 1 л/хв через аналізатор забезпечується аспіратором.Прилад змонтований в ящику, що закривається. При постійній реєстрації концентрації оксиду азоту до електрометр підключається електронний самописець.
Концентрація озону в кисні після проходження через озонатор залежитьвід напруги на трансформаторі, коефіцієнта трансформації та витрати кисню. Концентрація озону 5,1 мг/л відповідає напруга на первинній обмотці 17,3 В.