Диссертация (1148248), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Воздействие в течение 8 ч. концентраций порядка 3мг/м3 вызывает тенденцию к уменьшению утилизации кислорода в клетках изамедление пульса. Длительной воздействие концентраций порядка 0,8-16 мг/м3вызывали снижение трудоспособности, плохой сон и аппетит, головную боль,раздражительность. Объективно выявлены и зарегистрированы у рабочиххимических производств неврастения, увеличение потребности в витамине B1,снижение или потеря обоняния, повышена заболеваемость катарами верхнихдыхательных путей, ангинами, тонзиллитами. При попадании на кожу можетвызвать раздражение или ожог [2].
Аммиак относится к 4 классу опасности. Его6предельно допустимая концентрация в воздухе рабочей зоны – 20 мг/м3 [3], ввоздухе жилой зоны (среднесуточная) – 0,04 мг/м3 [4].Методы определенияГазовые сенсоры для определения аммиакаВ настоящее время существует два основных типа сенсоров дляопределениясодержанияаммиакаввоздухе:оптическиесенсорыиэлектрохимические сенсоры.В оптических сенсорах концентрацию аммиака определяют благодаряизменению оптической плотности или отражения плёнки, с нанесённой на неёреагентом, образующим с аммиаком оптически активное вещество.
В работе [5]на вытравленную кремниевую поверхность наносят полимерную плёнку, вкоторую добавляют краситель бромтимоловый синий, а оптический датчиксчитывает показания при наличии или отсутствии аммиака в воздухе. Данныйсенсор позволяет производить измерения в диапазоне концентраций 0-100 ppm,предел обнаружения 0,5 ppm, время отклика сенсора – 15 сек. Авторы [6]разработали сенсоры на основе золь-гель плёнок, легированных флуоресцином ифеноловымкрасным.Сенсорна основефеноловогокрасногооказалсянечувствительным к аммиаку при низких его концентрациях. Сенсор на основефлуоресцина работает в в диапазоне концентраций 9-50 ppm.
В работе [7] сенсоризготовлен на основе проводящих полианилиновых плёнок и позволяет проводитьизмерение содержания аммиака в воздухе в диапазоне 5-70 ppm с пределомобнаружения 2 ppm. Авторами [8] разработан оптический волоконный сенсор сприменением красителя кристаллического фиолетового для одновременногоопределения содержания аммиака и относительной влажности воздуха сиспользованиемискусственнойнейроннойсети.Диапазонопределяемыхконцентраций аммиака 0-25 ppm.В основе электрохимических сенсоров, используемых для определениясодержания аммиака в воздухе может использоваться широкий спектр веществ,имеющих свои достоинства и недостатки: оксиды и смешанные оксиды цинка,7олова, железа, вольфрама, хрома, палладия, титана, ванадия, кобальта, сульфидымеди и свинца.
Так например в работе [9] авторы предлагают в качестве сенсораиспользовать наноструктурную тонкую плёнку оксида цинка, помещённую настеклянный носитель с применением метода спрей-пиролиза при 509 °К споследующим отжигом при 673 °К в течение 3 часов. Сенсор работает прикомнатной температуре, а наилучшая чувствительность и селективность каммиаку проявляется при его концентрации в воздухе, равной 25 ppm, времяотклика составляет 20 с. Авторы [10] создали электрохимический сенсор наоснове проводящего полипиррола и сульфонированного фталоцианина кобальта вприсутствии и отсутствии перхлората лития. Наиболее чувствительным оказалсявариант сенсора, содержащий перхлорат лития. Полученный сенсор имеет пределобнаружения порядка 1 ppm, хорошую обратимость и быстрый отклик. В работе[11] предложен сенсор на основе макроциклического комплекса никеля (II). Онимеет линейный отклик в диапазоне концентраций от 2,4 ppm до 1,9 % прикомнатной температуре при времени отклика порядка 40 с.
При этом основныеэксперименты проводились автором при концентрациях аммиака в газовой фазе вдиапазоне 500-2500 ppm. Авторами [12] предложен сенсор на основе ферритависмута, работающий в диапазоне 0-2500 ppm при температуре 300-600 °С. Времяотклика данного сенсора составляет порядка 3 мин. Интересным решениемоказался газовый сенсор на аммиака на основе органического полевоготранзистора [13]. Сравнение свойств различных полимерных диэлектриковпоказало, что наименьший предел обнаружения 1 ppm и лучшая обратимостьнаблюдается при использовании полистирола.При работе в диапазонеконцентраций 0-10 ppm время отклика составляет не более 150 с.Главным преимуществом газовых сенсоров для определения аммиакаявляетсявозможностьполученияаналитическогосигналасразубездополнительных стадий анализа таких как, пробоподготовка и приготовлениенеобходимых растворов.
В то же время большинство современных сенсоровобладает рядом недостатков, проявляющихся в зависимости от типа: строгий8температурный режим, а иногда и режим влажности, сложность изготовления,относительно короткое время жизни сенсора.Определение содержания аммиака в воздухе с переводом в другую фазу.Ввиду нерешённых проблем определения содержания аммиака в воздухе спомощью сенсоров в настоящее время широко распространены методы анализа,включающие его перевод в жидкую фазу с последующим в ней жедетектированием.Самым распространённым способом перевода аммиака из газовой фазы вжидкую является жидкостная абсорбция.
В настоящее время существуетмножество способов её реализации, из которых чаще всего используетсямембранные.Под мембранными методами разделения подразумевают группу методов,разделение в которых происходит за счёт характеристических свойств,проявляемых веществами при их индуцированном переходе из одной фазы вдругую через разделяющую их третью фазу [14].Наибольшийинтересваналитическойпрактикепредставляютгазодиффузионные методы, в которые выделяемыми веществами являютсягазообразные соединения. Их реализация в сочетании с проточными методамианализа позволяет решать широкий круг задач: дозирование газообразныхкомпонентов в газовые среды, выделение легколетучих компонентов в жидкуюфазу для последующего анализа, генерирование растворов реагентов в потоке.Как правило, газовую диффузию проводят через химически инертные пористыеполимерные мембраны.
Выделение веществ в жидкую фазу проводят сиспользованием специальных устройств, называемых «скрубберами» (по-другому«проницаемыми денудорами»). Принцип их функционирования основан на том,что компоненты диффундируют через проницаемую мембрану, разделяющуюпотоки жидкой и газовой фазы. С точки зрения устройства в настоящее времянаиболее распространены два типа скрубберов. В трубочном скруббере внутрьцилиндрического корпуса скруббера помещены полые волокна из проницаемой9мембраны(фактическиявляющиесятрубкамименьшегодиаметра).Анализируемый газ прокачивается через весь корпус денудора, жидкая фаза –через внутренний канал полого волокна. Газ диффундирует через мембрану ипоглощается жидкой фазой, которая может направляться непосредственно впроточный детектор.
Скрубберы широко используются для газодиффузионноговыделения микропримесей реакционноспособных неорганических веществ извоздуха (например, аммиак, сероводород, галогенводороды) в водные растворы. Вработе [15] для выделения атмосферных загрязнителей из воздуха использовалсякапиллярный мембранный диффузионный скруббер из полипропилена (рис. 1).Детектирование проводилось методом капиллярного электрофореза.
Нижнийпредел определяемых концентраций для аммиака 0,7 мкг/м3.Рисунок 1. Схематичное изображение трубочного скруббера.В планарном денудере две горизонтальные камеры разделены проницаемоймембраной, через которую происходит массообмен. После выделения жидкаяфаза так же направляется в проточный детектор.Внастоящеевремясуществуетмножествоспособовопределениясодержания ионов аммония в водных растворах, каждый и которых имеет своипреимущества и недостатки.Фотометрическое определение по методу НесслераСуть метода заключается в измерении оптической плотности красно-бурогоколлоидного раствора, образующегося при реакции аммиака с реактивомНесслера - щелочным раствором меркурийодида калия:2NH3 + 2HgI42- → NH2Hg2J3 + 5I-+H+10В методике [16], основанной на данном методе, расчётным способомопределили предел обнаружения аммиака в воздухе, который оказался равным5 мг/м3, при пределе обнаружения в воде 1 мкг в 5 мл пробы (0,2 мг/л).
Примерноевремя анализа по данной методике составляет порядка 15-20 минут. Определениюмешают аммонийные соли, сероводород, альдегиды и некоторые аминыалифатического ряда. Кроме того создают проблемы цветность и мутность пробы,соли, содержащие кальций, магний и железо. Добавление ЭДТА или сегнетовойсоли предотвращает выпадение в осадок остаточного кальция и магния вприсутствии щелочного реактива Несслера [17]. Кроме того, реактив Несслера,содержащий ртуть, ядовит.Фотометрическое определение аммиака по индофенольному методуМетод основан на способности аммиака образовывать с гипохлоритом ифенолом в присутствии нитропруссида натрия (реакция Бертло) индофенол,окрашивающий раствор в синий цвет.
Реакция специфична для аммиакаотносительно мочевины, аминокислот и других азотсодержащих соединений.Определениюмешаютароматическиеаминыиформальдегид.Почувствительности это метод примерно в 10 раз превосходит метод с реактивомНесслера.В методике [18] для определения разовых концентраций аммиакаисследуемый воздух пропускают со скоростью 0,5 л/мин. в течение 20-30 мин.через поглотитель, заполненный 10 мл 0,01 М серной кислоты. Оптическуюплотность измеряют через 2 часа после добавления реактивов к пробе. Диапазонизмеряемых концентраций аммиака в атмосферном воздухе от 0,1 до 1,0 мг/м3.Майкл Кром в работе [19] изучал реакцию Бертло, описал её механизм исравнивал различные применяемые реагенты.
В качестве хлордонорного реагентаиспользуют гипохлорит натрия или дихлоризоцианурат натрия. Кром отдаётпредпочтение дизлоризоцианурату натрия, так как системы с обоими реагентамипо чувствительности отличаются незначительно, но дихлоризоцианурат стабиленв твёрдом виде и его раствор устойчивее раствора гипохлорита.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
