Диссертация (1148248), страница 15
Текст из файла (страница 15)
31). Термостатирование при 40 °С ускоряет реакцию(оптическая плотность раствора с 0,8 мг/л NH3 через 10 минут после смешиванияреагентов равна 0,29 и 0,39 относительно дистиллированной воды при комнатнойтемпературе и при нагревании соответственно).950,6X = 654; Y = 0,544Abs.0,40,20,0400600800Wavelength (nm)Рисунок 31. Спектр поглощения продукта реакции ионов аммония с дихлоризоциануратом исалицилатом натрия в присутствии нитропруссида.Для выбора оптимального времени проведения реакции использовалиустановку, собранную по схеме на рис. 29 Растворы с известным содержаниемионов аммония смешивались с реагентами. После смешения потоков пробы иреагентов отбирались порции результирующего раствора и термостатировалисьпри40 °С.Каждые2минутыизмеряласьоптическаяплотностьнаспектрофотометре Shimadzu UV MINI 1240 (длина кюветы l=10 мм) при длиневолны 655 нм.На рисунке 32 приведена зависимость величины оптической плотности отвремени прохождения реакции для растворов аммиака с концентрациями 0 мг/л(деионизованная вода), 0,2 мг/л, 0,4 мг/л и 0,8 мг/л.
Время 1 мин. соответствуетвремени прохождения жидкости по гидравлической схеме от момента смешенияпотоковреагентовипотокарастворааммиакадомоментаначалатермостатирования. Как видно из представленной зависимости величиныаналитического сигнала каждого из термостатированных растворов после одной96минуты прохождения реакции практически не отличаются друг от друга и близкик значению оптической плотности фонового раствора. Это говорит нам о том, чтобез нагревания при комнатной температуре реакция идёт очень медленно. Но ужечерез 6 минут после начала термостатирования величина аналитического сигналадостигает порядка 90% от максимального значения, а через 8 минут нагревания идалее оптическая плотность практически не изменяется.
Таким образом, можносделать вывод о том, что 8 минут – это время достаточное для полногопрохождения реакции при термостатировании при 40 °С.0,4040,350,3030,25A20,2010,150,100,05024681012t, минРисунок 32. Зависимость величины оптической плотности от времени реакции для раствороваммиака различных концентраций. 1 – С=0 мг/л, 2 – С=0,2 мг/л, 3 - – С=0,4 мг/л, 4 – С=0,8 мг/л.3.3.4 Определение содержания аммиака в воздухеДля построения градуировочной зависимости использовали установку,собранную по схеме, представленной на рис. 29, с детектированием напроточного фотометрического детектора Ocean Optics USB650 RED TIDE слампой LS-1, длина оптического пути составляла 10 мм. Градуировочный растворсмешивался с потоками реагентов.
Эта реакционная смесь термостатировалась в97течение 8 минут при 40 °С. Затем измерялась её оптическая плотность при длиневолны 655 нм. Полученная градуировочная зависимость представлена на рис. 33.0,350,30A-A00,250,200,150,100,050,000,00,20,40,60,8C, мг/лРисунок 33. Зависимость величины аналитического сигнала от концентрации аммиака вградуировочных растворах. А – сигнал пробы, А0 – сигнал холостой пробы.Данная зависимость линейна в диапазоне концентраций от 0 до 0,8 мг/л.Корреляционной прямой соответствует уравнение (A-A0) = 0,416C+0,001 скоэффициентом корреляции R2=0,997.Дляпроверкифункционированияхроматомембранныхячеекпринепрерывном определении аммиака в воздухе с хроматомембранной жидкостнойабсорбцией была собрана установка по схеме, представленной на рис.
30. Вкачестве анализируемого газа через хроматомембранную ячейку пропускаласьгенерируемаягазоваясмесьсопределённымсодержаниемаммиака.Концентрация аммиака в газовой фазе зависела от концентрации ионов аммония вгенерирующем растворе и температуры. Опытным путём было установлено, чтопри концентрации ионов аммония в генерирующем растворе, термостатируемомпри 25 °С, равной 450 мг/л, расходе газа wг = 11 мл/мин., расходе поглощающейжидкости wж = 1,7 мл/мин. содержание аммиака в воздухе над генерирующимраствором соответствовало середине построенной градуировочной зависимости.98Далее для проверки влияния расхода анализируемого газа через ячейку напропорциональность аналитического сигнала была снята зависимость величиныоптической плотности прореагировавшей смеси от расхода анализируемого газапри постоянной концентрации ионов аммония в генерирующем растворе.
Этазависимость представлена на рис. 34.0,250,20A-A00,150,100,050,005101520г, мл/минРисунок 34. Зависимость величины оптической плотности от расхода анализируемого газачерез хроматомембранную ячейку. ● – бипористая, ■ - поликапиллярнаяЛинейность данной зависимости свидетельствует о том, что эффективностьпоглощения аммиака в данной системе не зависит от расхода газовой фазы вданном диапазоне расходов.Для проверки влияния концентрации ионов аммония в генерирующемрастворе на пропорциональность аналитического сигнала была снята зависимостьвеличины оптической плотности прореагировавшей смеси от концентрациигенерирующего раствора при одном и том же расходе анализируемого газа черезХМЯ.
Эта зависимость представлена на рис. 35.990,25A-A00,200,150,100,052004006008001000Cг, мг/лРисунок 35. Зависимость величины оптической плотности от концентрации ионов аммония вгенерирующем растворе. ● – бипористая, ■ - поликапиллярная.Линейность данной зависимости свидетельствует о том, что эффективностьгенерации газовой смеси не меняется с изменением концентрации ионов аммонияв генерирующем растворе в выбранном диапазоне концентраций.Для проверки правильности работы схемы анализа в первую очередьнеобходимо было точно определить концентрацию аммиака в генерируемойгазовой смеси. Для этого воздух последовательно пропускали (см.
рис. 36) черезёмкость с генерирующим раствором с концентрацией 900 мг/л с расходом40 мл/мин. и два последовательно соединённых поглотителя Рихтера с 10 мл0,01 н раствором серной кислоты в течение 5 часов. Остаток кислоты в первомпоглотителе, не нейтрализованной поглощавшимся аммиаком, оттитровывалираствором гидроксида натрия с индикатором фенолфталеином.
Раствор из второгопоглотителя проверялся на наличие в нём аммиака таким же образом, чтоделалось для контроля проскока аммиака через первый поглотитель.100Рисунок 36. Схема установки для определения концентрации аммиака в генерируемой газовойсмеси. 1 – насос; 2 – генерирующая ёмкость с раствором аммиака; 3, 4 – барботёры.Концентрация аммиака в генерируемой газовой смеси определялась последующей формуле:т (т0 − т ) = = 1000где Cg – концентрация аммиака в газовой фазе, мг/л; Ст – концентрациятитранта, 0,0088 н; Vт0 – объём титранта, пошедший на титрование холостойпробы (10 мл раствора H2SO4), 10,6 мл; Vт – объём титранта, пошедший натитрование пробы, мл; v – объём пропущенного воздуха, л; М – молярная массааммиака, 17 г/моль.Результаты определения концентрации аммиака в генерируемой газовойсмеси представлены в табл.
13:101Таблица 13. Результаты определения содержания аммиака в генерируемой газовой смесититрованием.Объём воздуха v, Объём титрантал.Vт, мл.Количествопоглотившегосяаммиака N, мг.Концентрацияаммиака вгазовой фазе Сg,мг/л.112,74,60,890,070212,74,50,910,072312,74,50,910,0072Среднее значениеПроскокаммиакачерез0,071поглотительконтролировалсявторымпоглотителем, соединённым последовательно с первым. Результаты титрованияраствора из второго поглотителя представлены в таблице 14:Таблица 14. Результаты определения содержания аммиака в барботёрах, установленных навыходе газовой фазы из ХМЯ.Объём титранта VT, млКоличество поглотившегося аммиака N, мг10,550,00710,6010,50,015По данным, представленным в таблице, можно судить о том, чтопоглощение аммиака в первом поглотителе происходит полностью и данныеполученную концентрацию аммиака в генерируемой газовой смеси можнопринять за истинную.Затем было проведено определение концентрации аммиака в данной газовойсмеси в условиях проточного фотометрического анализа с хроматомембраннойжидкостной абсорбцией в поликапиллярных и бипористых матрицах.
Схемаустановки соответствует представленной на рис. 30.102КонцентрацияаммиакавраствореC l,прошедшемчерезхроматомембранную ячейку, рассчитывается по формуле: = − 00.415где А-А0 – разность оптических плотностей пробы и холостой пробы.Концентрация аммиака в анализируемом воздухе Сg рассчитывается поформуле: = где Сl – концентрация аммиака в поглотительном растворе ωl – расходжидкости, 1,72 мл/мин; ωg – расход воздуха, 11 мл/мин.В таблице 15 представлены результаты определения содержания аммиака вгенерируемой газовой смеси с применением хроматомембранной жидкостнойабсорбции в бипористых и поликапиллярных матрицах. Сравнение полученныхрезультатов с ранее проведённым определением этого же содержания споглощением в барботёр и последующим титрованием свидетельствует оправильности результатов, полученных с помощью разработанной схемы анализа.103Таблица 15.
Результаты эксперимента по определению содержания аммиака в воздухе с ХМЖАи фотометрическим детектированием и титрованием после поглощения в барботёр.Относительна Концентрацияя оптическаяаммиака вплотность А-жидкости Сl,А0мг/лКонцентрация аммиака ввоздухе СgКонцентрацОтносительно«найдено»,е СКО, %ия аммиака ввоздухе«введено»,мг/лмг/лБипористая ХМЯ10,1790,430,06720,1680,400,06330,1980,480,075Среднее значение0,0688,40,0714,30,071Поликапиллярная ХМЯ10,170,410,06420,20,480,07530,1870,450,070Среднее значение0,070Для проверки полноты поглощения аммиака в хроматомембранных ячейкахна выходе газа из них был установлен поглотитель Рихтера с 10 мл 0,01 нраствора серной кислоты. Поглощение в него осуществлялось в течение рабочеговремени и в сумме составляло 10 часов. По расчётам в случае проскока на уровнеСКО этого времени поглощения должно быть достаточно для определенияпроскокатитрованием.Результатытитрованияраствораизпоглотителяпредставлены в таблице 16:104Таблица 16.
Определение содержания аммиака в поглотителе.Объём титранта VT, млКоличество поглотившегося аммиакаN, мг10,6010,50,01510,60По результатам этого титрования можно сделать вывод о том, чтопоглощение аммиака в хроматомембранных ячейках полное.Хорошая корреляция результатов определения содержания аммиака вгазовой фазе с поглощением в барботёр и хроматомембранной жидкостнойабсорбцией свидетельствует о работоспособности предложенной схемы анализа иеё пригодности для определения содержания аммиака в воздухе.Для данной схемы анализа можно рассчитать нижний предел определяемыхконцентраций, принимая во внимание возможность варьирования соотношениярасходов жидкости и газа нижнюю границу определения используемойфотометрической методики. Нижний предел обнаружения Сgmin можно вычислитьпо формуле: = гдеСlmin–минимальнаядетектируемая,концентрацияаммиакавпоглотительном растворе, мг/л; ωl – скорость потока жидкости, мл/мин; ωg –скорость потока воздуха, мл/мин.В наших условиях минимальная детектируемая концентрация соответствуетнижней точке на градуировочном графике и равна 0,02 мг/л, расход жидкостиравен 1,72 мл/мин., а максимальный расход газа, ограничиваемый возможностямииспользуемого оборудования, равен 22 мл/мин.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
