Глава 7. Основные средства мониторинга воздушной, водной и других сред

7.1. Анализ вредных веществ в воздухе

7.1.1. Экспрессные методы анализа воздуха

Экспрессные методы, как и большинство методов анализа воздушной среды – колориметрические. В основе каждого из них лежит цветная реакция, протекающая в растворе, на бумаге или твердых сорбентах.

Индикаторные трубки. Они представляют собой герметизированные стеклянные трубки, заполненные твердым носителем, обработанным активным реагентом. В качестве носителей реактивов применяют различные порошкообразные материалы: силикагель, оксид алюминия, фарфор, стекло, хроматографические твердые фазы – силохром, полихром и др. Анализируемый воздух пропускают через индикаторные трубки с помощью насосов.

Определение вредных веществ в воздухе с применением индикаторных трубок основано на линейно-колористическом принципе, отражающем зависимость длины окрашенного слоя от концентрации вещества. Концентрацию вредного вещества находят по шкале, прилагаемой или нанесенной на трубку.

Используют газоопределители типа ГХ и газоанализаторы УГ-2, УГ-3. Газоопределители типа ГХ предназначены для определения вредных газов в рудничной атмосфере. Основными реагентами индикаторных порошков являются: иодат калия и крахмал для анализа диоксида серы; иодат калия и серная кислота для определения углерода, тимолфталеин и щелочь для СО₂; нитрит висмута для сероводорода; хлорид хрома и серная кислота для кислорода; иодат калия, крахмал и перманганат калия для оксидов азота.

Газоанализатор УГ-2 предназначен для быстрого определения концентрации вредных газов и паров в воздухе (аммиака, ацетона, бензина, бензола, диоксида серы, дихлорэтана, диэтилового эфира, ксилола, озона, оксидов азота, оксида углерода, сероводорода, четыреххлористого углерода, хлоруглеводородов, этилового спирта). Прибор состоит из воздухозаборного устройства, измерительных шкал, образцов индикаторных трубок и фильтрующих патронов.

Ленточные фотоколориметрические газоанализаторы. В основу работы ленточных газоанализаторов положено фотометрирование окрашенного участка ленты, образующегося в результате взаимодействия компонента газовой смеси с реактивом – индикатором, нанесённом на ленту.

Универсальные ленточные фотоколориметрические газоанализаторы ФЛ 5501 и ФЛ 5501М дают возможность определять в воздухе аммиак, диоксид азота, озон, диоксид серы, сероводород, хлор. В процессе взаимодействия анализируемого вещества с реактивным веществом в месте их соприкосновения образуется окрашенное пятно. Интенсивность окраски пятна пропорциональна концентрации анализируемого компонента воздуха. По окончании цикла лента с окрашенным пятном перемещается перед фотоэлементом. В зависимости от интенсивности окраски пятна изменяется количество света, отраженного от него на фотоэлемент, и соответственно изменяется фототок. Показания газоанализатора фиксируются на шкале и диаграммной бумаге. Прибор работает циклами, показания газоанализатора выделяются соответственно один раз за 2,5; 5 и 10 мин.

Серия ленточных газоанализаторов предназначена для непрерывного автоматического определения микроконцентраций оксида углерода (ФЛ 2106), фреона (ФЛ 6803), сероводорода (ФЛ 6602), хлора (ФЛ 6201) и диоксида азота (ФЛ 4504) в воздухе производственных помещений.

Фотокалориметрический газоанализатор сероводорода ФКГ-2 снабжен индикаторной лентой, пропитанной раствором ацетата свинца, который вступает во взаимодействие с сероводородом с образованием сульфида свинца, вызывающего потемнение ленты.

Газоанализатор хлора ФКГ-3 снабжен лентой из белого сатина, пропитанной раствором иодида калия и крахмала. При взаимодействии с хлором выделяется элементарный иод, который в присутствии крахмала окрашивает ленту в фиолетовый цвет.

Светофотометрические газоанализаторы применяются для определения паров ртути, тетраэтилсвинца, оксида углерода. Принцип действия прибора для определения паров ртути основан на поглощении парами ртути ультрафиолетового излучения с длиной волны 253,7 нм и измерении фототока с помощью чувствительного микроамперметра.

Принцип действия автоматического газоанализатора паров тетраэтилсвинца основан на разложении тетраэтилсвинца ультрафиолетовым светом с последующей индикацией цветового пятна, получаемого на бумажной ленте в результате взаимодействия продуктов разложения тетраэтилсвинца с индикатором. В качестве индикатора применяется 0,005% раствор сульфарсазена в 0,05 М раствора буры.

Оптико-акустический газоанализатор ГМК-3 представляет собой прибор непрерывного действия и предназначен для определения содержания в воздухе оксида углерода. Принцип действия газоанализатора основан на поглощении оксидом углерода инфракрасной радиации. В качестве измерительной схемы использована дифференциальная оптическая схема непосредственного отсчета.

Хемилюминесцентные анализаторы. В зависимости от вида люминесценции (свечение) рассматривают фотолюминесцентный (или флуоресцентный) метод анализа, основанный на свечении вещества при поглощении лучистой энергии, и хемилюминесцентный – свечение под действием некоторых химических веществ. Принцип действия хемилюминесцентных анализаторов заключается в фотометрировании света, выделяющегося в результате взаимодействия определяемого вещества с хемилюминесцентным индикатором.

Хемилюминесцентный автоматический анализатор озона основан на хемилюминесцентной реакции озона с этиленом.

Анализатор оксида азота основан на реакции оксида азота с озоном, сопровождающейся возникновением хемилюминесценции.

В установке для определения пероксида водорода использована перемещающаяся лента из хроматографической бумаги, пропитанная хемилюминесцентным раствором, который представляет собой 0,1% раствор люминала в 1%-ном водном растворе карбоната натрия с добавкой в качестве катализатора 0,01-0,01% сульфата меди.

Хемилюминесцентный анализатор оксида и диоксида азота основан на конверсии NO₂ в NO и последующим окислением оксида азота озоном.