Г. Кристиан - Аналитическая химия, том 2 (1108738), страница 67
Текст из файла (страница 67)
Езызссняемзн~ З5О глдвд ж створ и дизлиз пров оььнстов окрушюцви сргды Рис. 26.4 Каскадный нмнакзор Вход образца 361 26.2. ОТБОР И АНАЛИЗ ПРОБ ВОЗДУХА Более сложные устройства — электростатические и термические преципитаторы — используют для сбора частиц размером 0,001 — 0,01 мкм. б) Отбор компонентов газовых смесей. Газ и пар можно собирать путем поглощенна жидкостью или на твердой поверхности, замораживанием или конденсацией, а также с помощью вакуумного контейнера. Разница между газом и паром состоит в том, что пар при обычных температурах и атмосферном давлении можно легко сконденсировать, а газ — нет.
Газоадсорбционные трубки работают по тому же принципу, что и описанные в гл. 20 термодесорбционные трубки; они используются для сбора летучих органических веществ. Трубка может быть заполнена одним сорбентом или смесью нескольких сорбентов. После сбора анализируемого вещества его необходимо экстрагировать или десорбировать при повышенной температуре. Для отбора локальных проб воздуха можно применять твердофазную микроэкстракцию (см.
гл. 18), выдерживая нить на воздухе до достижения равновесия. Если нить заключена в иглу шприца, образец необходимо пропустить через иглу. Кроме того, для отбора проб можно использовать описанные в гл. 20 приемы анализа паров летучих веществ, а также технику очистки и улавливания примесей. Мешки для сбора и хранения газовых проб используют для отбора проб газа и пара, в которых концентрация определяемого вещества ниже уровня чувствительности анализатора (рис. 26.6; производство фирм Те))оп и Теб1аг).
Обычно мешки заполняют не более чем на 80'.4. Заполненные мешки не следует транспортировать воздушным путем, кроме как в герметичных кабинах, поскольку понижение давления может привести к разрыву мешка. Примеры насосов и коллекторов для отбора и анализа проб воздуха можно найти на сайте ччч.акс)пс.сош. Кроме того, на этом сайте указаны стандарты ЕРА, АКТМ и государственных органов служб безопасности и гигиены труда в США: ОКНА, Н1ОКН. Анализ проб воздуха Большинство газов, представляющих интерес с точки зрения состояния окружающей среды, являются химически активными и могут быть селективно извлечены из определенного объема воздуха с помощью раствора соответствующего реагеита, а затем подвергнуты химическому или физическому анализу.
Газы, молекулы которых образованы ковалентными связями, за исключением неполярных двухатомных газов типа Оп Нз и С1п обычно имеют харакгеристичные спектры поглощения в инфракрасной области, а также могут поглощать в УФ-диапазоне. Газовый анализатор может селективно определять тот или иной газ при различных длинах волн. Существуют недисперсионные инфракрасные и ультрафиолетовые анализаторы, в которых имеются светофильтры для разных длин волн. Ниже описаны некоторые приемы, использующиеся для определения важных составляющих атмосферного воздуха.
Для определения следовых количеств веществ широко применяют газовую хроматографию. 26.2. ОТБОР И АНАПИЗ ПРОБ ВОЗДУХА 353 при возвращении в основное состояние излучают в диапазоне от 590 до 2600 нм. Закись азота Ы О часто преобладает среди оксидов азота в атмосфере; этот газ можно определить по поглощению в ИК-диапазоне или с помощью газовой хроматографии с детектором электронного захвата. Озон определяют по поглощению в УФ-диапазоне. При реакции озона с этиленом (СзНз) образуются возбужденные частицы СНзО*, испускающие фотоны при 430 нм; таким образом определяют концентрацию озона от О,1 до 1000 ррЬ. Для определения содержания в атмосфере ЯО известный объем воздуха пропускают сквозь раствор тетрахлоромеркурата натрия. В результате реакции образуется комплексный ион дихлоросульфитомеркурата(1?) — НдС1з80 з . Это соединение не окисляется кислородом воздуха, а в кислой среде реагирует с формальдегидом и парарозанилином, образуя окрашенную парарозанилинметилсульфоновую кислоту, поглощающую при 560 нм.
Данный метод высоко- чувствителен и практически свободен от влияния мешающих веществ. Однако определению мешают следовые количества таких металлов, как железо и магний, поэтому их следует предварительно либо удалить осаждением, либо связать с ЭДТА. Этот метод позволяет определить порядка 0,003 ррт диоксида серы в атмосфере. Мониторинг содержания ЯО можно осуществлять методом пламенной фотометрии с использованием воздушно-водородного пламени. В таком пламени из ЯО образуется атомарная сера, для которой характерны линии испускания при 384,0 и 394,1 нм. Общее содержание углеводородов в воздухе можно определить с помощью ИК-спектрофотометрии. Углеводороды собирают в конденсационную ловушку, погруженную в жидкий кислород. Поглощение углеводородов измеряют в 3-4-микрометровом диапазоне инфракрасной области, применяя ячейку с длиной пути 20 м.
Количество углеводородов выражают как содержание гексана в частях на миллион, а аналитическое оборудование калибруют по гексановому стандарту. Хлорфторуглероды являются устойчивыми химическими соединениями; их разделяют и определяют с помощью газовой хроматографии с детектором электронного захвата. Выхлопные газы анализируют путем установки сенсорных устройств в поток газа. Кроме того, их можно анализировать на расстоянии спектрофотометрическим методом с помощью светового пучка, который пересекает зону выхлопного газа и отражается обратно на детектор.
Для отбора проб в трубе размещают адсорбционную колонку и закачивают газ в анализатор или коллектор. В данном разделе мы коснулись лишь части многочисленных приемов, применяемых для отбора проб воздуха. Кроме перечисленных газов, в воздухе определяют также ацетилен, общее содержание альдегидов, аммиак, формальдегид, муравьиную кислоту, а также общее содержание органических кислот. Часто анализируют различные аэрозольные фракции воздуха.
ГЛАВА 26. ОТБОР И АНАЛИЗ ПРОБ ОБЪЕКГОВ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ Пример 26.1 Содержащийся в воздухе бензол отбирали путем пропускания воздуха через адсорбционную колонку в течение 10 мин со скоростью 1 л/мин при давлении 1 атм и температуре 75,0 'К Затем бензол десорбировали, повышая температуру, и определяли методом газовой хроматографии.
В образце обнаружили 88 нг бензола. Определите концентрацию бензола в воздухе в частях на миллиард (объем: объем). Решение Масса бензола в 1 л воздуха составляет 88 10 г =88.10 зг~л 10,0 л воздуха Переведем значение температуры из 'Г в кельвины: 75 'г -ь 23,9'С -ь 273,2-+ 297,1 К. Исходя из закона Бойля, один моль паров чистого бензола занимает объем пЯТ 1 моль 0,08206 л атме моль).297,1 К 44 Р 1 атм 8,8 10 г/л воздУха 24,4л~моль — 2 7 10 У л~л воздуха =2 7 ррЬ (объем объем) 78,11г/моль Как калибруют газоанализаторы? Точная калибровка газоанализирующих устройств имеет принципиальное значение.
Для калибровки необходимо приготовить смесь газов известного состава или использовать коммерческий стандартный образец. Статический способ приготовления смеси заключается в последовательном добавлении газообразных компонентов в цилиндр и измерении его массы. Стандарты можно приготовить и динамическим способом, разбавляя концентрированный стандартный газ или смесь газов в потоке газа-носителя, например, воздуха или азота.
В результате получают поток газовой смеси с известной концентрацией газов-аналитов. Разбавление можно осуществлять путем диффузии аналитов, например, ХО или ЯОз, из контейнера сквозь мембрану либо через капилляр. Скорость диффузии зависит от давления паров вещества, температуры, свойств мембраны и геометрических параметров устройства. Эту скорость определяют по уменьшению массы контейнера. ЖЗ. ОТБОР И АНАЛИЗ ПРОБ ВОДЫ Отбор и анализ проб воды 26.3.
Среди многих потенциальных источников загрязнения воды можно назвать такие, как нефтяная промышленность, производства железа и стали, целлюлозно-бумажная промышленность, добыча угля, химическая и пищевая индустрии, а также сточные воды из жилых домов и общественных заведений. Эрозия почв и отходы переработки руд также представляют собой важный источник загрязнений. Такое разнообразие источников загрязнения делает проблему мониторинга чистоты воды весьма сложной. Анализ воды требует определения множества веществ и подразумевает применение самых разнообразных методов анализа. Проблема мониторинга производственных выбросов во многих странах решается иа государственном уровне. Отбор проб воды Для анализа воды пробы отбирают из разных источников, в том числе из поверхностных слоев рек, озер и зрозийных стоков, из грунтовых и весенних сточных вод, питьевых источников, эстуарных и соленых вод, из атмосферы (дожди, снега, туманы, росы), паров и промышленных стоков.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
