Определение соединений серы в воздухе

Министерство  образования  и науки Российской Федерации

Федеральное государственное  бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования  «Чувашский государственный университет  им.И.Н.Ульянова»

Факультет химико-фармацевтический

Кафедра общей, неорганической и аналитической химии 

 

 

 

Реферат

по дисциплине «Анализ  объектов окружающей среды»

на тему: «Определение соединений серы в воздухе»

 

 

 

 

 

 

 

                                                  Выполнила студ. 3 курса группы  ВХС-1210

    Кортунова Е. О.

                                        Проверил кандидат технических  наук,

              профессор Додин Е.И.

 

 

 

 

Чебоксары 2013

ФОТОМЕТРИЧЕСКОЕ ИЗМЕРЕНИЕ КОНЦЕНТРАЦИЙ СЕРНОЙ КИСЛОТЫ И ДИОКСИДА СЕРЫ В ПРИСУТСТВИИ СУЛЬФАТОВ В ВОЗДУХЕ РАБОЧЕЙ ЗОНЫ

 

Серная кислота - маслянистая  бесцветная жидкость, плотность 1,834 г/см³, Т. пл. 10,35°С, Т.кип. 340°С (разл.), с водой смешивается во всех отношениях.

В воздухе находится в  виде аэрозоля.

Раздражает и прижигает  слизистые верхних дыхательных  путей, поражает легкие. При попадании  на кожу вызывает тяжелые ожоги.

ПДК серной кислоты в воздухе 1 мг/м³.

 

Диоксид серы (сернистый  ангидрид) - бесцветный газ c резким запахом, плотность 2,926 г/л, Т.кип. -10,1°С, растворим в воде.

Раздражает дыхательные  пути, вызывая спазм бронхов, обладает общетоксическим действием.

ПДК диоксида серы в воздухе 10 мг/м³. 

 

Характеристика  метода

Метод основан на взаимодействии серной кислоты и диоксида и серы с иодид-иодатной смесью и последующем фотометрическом измерении окрашенного продукта реакции при 400 нм. Различные агрегатные состояния этих веществ позволяют проводить раздельное измерение их в воздухе.

Отбор проб аэрозоля серной кислоты производится концентрированием  на фильтр, паров диоксида серы - в  раствор иодида калия.

Нижний предел измерения  серной кислоты в анализируемом  объеме раствора 25 мкг, диоксида серы - 5 мкг.

Нижний предел измерения  серной кислоты в воздухе 0,5 мг/м³ (при отборе 100 л воздуха), диоксида серы - 5 мг/м³ (при отборе 2 л воздуха).

Диапазон измеряемых концентраций серной кислоты от 0,5 до 5 мг/м³, диоксида серы - от 5 до 50 мг/м³.

Измерению не мешают сульфаты натрия, калия, магния, кальция, цинка, никеля в количестве до 1 мг, сульфат меди до 0,5 мг. Мешают измерению сульфат железа, сильные кислоты.

Суммарная погрешность измерения  не превышает ±25%.

Время выполнения измерения, включая отбор проб, 25 мин. 

 

Приборы, аппаратура и посуда

Фотоэлектроколориметр.

Аспирационное устройство.

Поглотительные сосуды с  пористой пластинкой N 1.

Фильтродержатель.

Колбы мерные, ГОСТ 1770-74, вместимостью 25 мл.

Пипетки, ГОСТ 20292-74, вместимостью 1, 2 и 5 мл.

Пробирки с пришлифованной пробкой, ГОСТ 10515-75, вместимостью 10 мл.

Стаканы химические, ГОСТ 19908-80, вместимостью 50 мл.

Стеклянная трубка, длиной 5-6 см, заполненная кусочками фильтра АФА-ХА для поглощения аэрозоля серной кислоты.  

 

Реактивы, растворы и материалы

Серная кислота, 0,1 н раствор (фиксанал).

Иодид калия, ГОСТ 4232-74, хч, 3% раствор, свежеприготовленный.

Иодат калия, ГОСТ 4202-75, хч, 1% раствор (устойчив в течение недели).

Поглотительный раствор*: 1% раствор иодата калия смешивают с водой в соотношении 1:3,5. Раствор устойчив в течение недели.

Фильтры АФА-ХА-20.

Стандартный раствор серной кислоты N 1 с концентрацией 1 мг/мл готовят разбавлением 20,4 мл 0,1 н раствора серной кислоты до 100 мл водой.

Стандартный раствор серной кислоты N 2 с концентрацией 100 мкг/мл готовят соответствующим разбавлением стандартного раствора N 1 водой. Стандартные растворы устойчивы в течение месяца.

Стандартный раствор диоксида серы N 1 с концентрацией 100 мкг/мл готовят разбавлением 3,12 мл 0,1 н раствора серной кислоты до 100 мл поглотительным раствором. Устойчив в течение недели. 

 

Отбор пробы  воздуха 

 

Воздух с объемным расходом 10 л/мин аспирируют через фильтр АФА-ХА-20, закрепленный в фильтродержатель. Для измерения 1/2 ПДК необходимо отобрать 100 л воздуха.

Для измерения диоксида серы воздух о объемным расходом 0,5 л/мин аспирируют через два последовательно соединенных поглотительных сосуда, содержащих по 5 мл поглотительного раствора. Перед поглотительными сосудами помещают стеклянную трубку, заполненную кусочками фильтра АФА-ХА. Для измерения 1/2 ПДК необходимо отобрать 2 л воздуха. 

 

Подготовка  к измерению

Градировочные растворы готовят  согласно таблицам 20 и 21.

 

Таблица 20

Шкала градуировочных растворов для определения серной кислоты

Номер стандарта	Стандартный раствор серной кислоты N 2, мл	Вода, мл	Содержание серной кислоты  в объеме 5 л, мкг
1	0	10	0
2	0,25	9,75	12,5
3	0,5	9,5	25,0
4	1,0	9,0	50,0
5	1,5	8,5	75,0
6	2,0	8,0	100,0
7	2,5	7,5	125,0

 

 

В целях получения идентичности окрасок шкалы и проб стандартный  раствор серной кислоты (от 0,25 до 2,5 мл) наносят на фильтры АФА-ХА, помещенные в стаканы и обрабатывают дважды горячей водой общим объемом 10 мл. Фильтраты сливают в пробирку, охлаждают, объем доводят до 10 мл водой и перемешивают.

Для анализа отбирают по 5 мл градуировочных растворов, все пробирки шкалы добавляют 1 мл 1% раствора иодата калия 0,5 мл 3% раствора иодида калия.

Подготовленные градуировочные растворы перемешивают и через 10 мин измеряют оптическую плотность на фотоэлектроколориметре при длине волны 400 нм в кюветах с толщиной поглощающего слоя 10 мм по отношению к раствору сравнения, не содержащему определяемого вещества (раствор N 1 по табл. 20).

Окраска шкалы устойчива  в течение суток.

Строят градуировочный график: на ось ординат наносят значения оптических плотностей градуировочных растворов, на ось абсцисс - соответствующие  им величины содержания вещества в  градуировочном растворе (в мкг).

Проверка градуировочного  графика проводится 1 раз в 3 месяца или в случае использования новой  партии реактивов.

Градуировочные растворы диоксида серы готовят согласно таблице 21.

 

Таблица 21

Шкала градуировочных растворов для определения диоксида серы 

 

Номер стандарта	Стандартный раствор N 2, эквивалентный 100 мкг/мл диоксида серы, мл	Поглотительный раствор, мл	Содержание диоксида серы, мкг
1	0	2,5	0
2	0,05	2,45	5
3	0,1	2,4	10
4	0,2	2,3	20
5	0,3	2,2	30
6	0,4	2,1	40
7	0,5	2,0	50

 

 

Во все пробирки шкалы  добавляют по 2 мл поглотительного раствора и по 0,5 мл 3% раствора иодида калия.

Подготовленные градуировочные растворы перемешивают и через 10 мин измеряют оптическую плотность на фотоэлектроколориметре при длине волны 400 нм в кюветах с толщиной поглощающего слоя 10 мм по отношению к раствору сравнения, не содержащему определяемого вещества (раствор N 1 по табл. 21). Окраска шкалы устойчива в течение 6 ч.

Строят градуировочный график: на ось ординат наносят значения оптических плотностей градуировочных растворов, на ось абсцисс соответствующие  им величины содержания вещества в  градуировочном растворе (в мкг).

Проверка градуировочного  графика проводится 1 раз в 3 месяца или в случае использования новой  партии реактивов. 

 

Проведение  измерения

При определении серной кислоты  фильтры с отобранной пробой обрабатывают дважды горячей водой по 5 мл, смывы сливают в пробирку, охлаждают, доводят объем до 10 мл и перемешивают. Отбирают по 5 мл пробы и обрабатывают аналогично градуировочным растворам. Оптическую плотность полученного раствора измеряют по сравнению с контролем, который готовят одновременно и аналогично пробам.

Количественное определение  содержания серной кислоты в мкг  проводят по предварительно построенному градуировочному графику.

При определении диоксида серы по 2,5 мл пробы переносят в колориметрические пробирки и обрабатывают аналогично градуировочным растворам. Оптическую плотность измеряют по сравнению с контролем, который готовят одновременно и аналогично пробам.

Количественное определение  содержания диоксида серы в мкг проводят по предварительно построенному градуировочному графику.

 

Расчет  концентрации

Концентрацию серной кислоты  и диоксида серы "С" в воздухе (в мг/м³) вычисляют по формуле:

G   , где 

 

a - содержание серной кислоты и диоксида серы в анализируемом объеме раствора пробы, найденное по градуировочному графику, мкг;

b - общий объем раствора пробы, мл;

σ - объем пробы, взятый для анализа, мл;

V - объем воздуха, отобранный  для анализа и приведенный  к стандартным условиям, л (см. приложение 1). 

 

Приложение 1 

 

Приведение объема воздуха  к температуре 20°С и давлению 760 мм рт. ст. проводят по следующей формуле:

,

где V₁ - объем воздуха, отобранный для анализа, л;

Р - барометрическое давление, кПА (101,33 кПа = 760 мм рт. ст.);

t° - температура воздуха  в месте отбора пробы, °С. 

 

Для удобства расчета V₂₀ следует пользоваться таблицей коэффициентов (приложение 2). Для приведения объема воздуха к температуре 20°С и давлению 760 мм рт. ст. надо умножить V_t yf соответствующий коэффициент.

Приложение 2 

 

Коэффициент К для приведения объема воздуха к стандартным условиям