Методические указания на фотометрическое определение соединений марганца в воздухе

(утв. Минздравом СССР 18.04.1977 № 1617-77)

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ НА ФОТОМЕТРИЧЕСКОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОЕДИНЕНИЙ МАРГАНЦА В ВОЗДУХЕ

I. Общая часть

1. Определение основано на окислении солей марганца до марганцовой кислоты персульфатом аммония в присутствии нитрата серебра как катализатора.

2. Предел обнаружения марганца 1 мкг в анализируемом объеме раствора.

3. Предел обнаружения в воздухе 0,08 мг/куб. м (расчетная).

4. Определению не мешает железо в количествах, значительно превышающих содержание марганца. Хром мешает определению марганца.

5. Предельно допустимая концентрация марганца в воздухе 0,3 мг/куб. м.

II. Реактивы и аппаратура

6. Применяемые реактивы и растворы.

Марганец сернокислый, 5-водный, ГОСТ 435-67, ч.д.а.

Стандартный раствор № 1, содержащий 100 мкг/мл марганца, готовят путем растворения 0,0439 г сульфата марганца в 5-процентном растворе серной кислоты в мерной колбе на 100 мл.

Стандартный раствор № 2, содержащий 10 мкг/мл марганца, готовят соответствующим разбавлением стандартного раствора № 1.

Серная кислота, ГОСТ 4204-66, х.ч., концентрированная и 5-процентный раствор (по объему).

Щавелевая кислота, ГОСТ 5873-68, х.ч., 8-процентный раствор, свежеприготовленный.

Фосфорная кислота, орто, ГОСТ 6552-58.

Смесь кислот: серной кислоты плотностью 1,84 и 8-процентной щавелевой кислоты в отношении 1:1, свежеприготовленная.

Серебро азотнокислое, ГОСТ 1277-63, 2-процентный раствор.

Аммоний надсернокислый (персульфат), ГОСТ 3766-64, ч.д.а., 10-процентный раствор, свежеприготовленный.

Фильтры АФА-ХМ.

7. Применяемые посуда и приборы.

Аспирационное устройство.

Патроны для фильтров.

Песочная баня.

Муфельная печь.

Тигли фарфоровые, ГОСТ 900-41.

Водяная баня.

Термометр на 100 °C.

Щипцы тигельные.

Колбы мерные, ГОСТ 1770-74, вместимостью 100, 50 мл.

Пробирки колориметрические плоскодонные из бесцветного стекла высотой 120 мм, внутренним диаметром 15 мм.

Пипетки, ГОСТ 20292-74, вместимостью 1, 2, 5, 10 мл с минимальным делением 0,01 и 0,1 мл.

Спектрофотометр или фотоэлектроколориметр.

Электровстряхиватель.

III. Отбор пробы воздуха

8. Воздух со скоростью 10 л/мин. аспирируют через фильтр АФА-ХМ, помещенный в патрон. Для определения 1/2 ПДК достаточно отобрать 50 л воздуха.

IV. Описание определения

9. Фильтр переносят в тигель и сжигают в муфельной печи или на горелке при температуре не выше 500 °C до полного озоления. Золу обрабатывают 2 мл кислотной смеси (серной и щавелевой) при нагревании и выпаривают на песочной бане досуха. По охлаждении сухой остаток растворяют в 20 мл 5-процентного раствора серной кислоты и переносят раствор в пробирки, помещенные в электровстряхиватель. После отстаивания 1 и 5 мл пробы осторожно переносят пипетками в колориметрические пробирки, 1 мл пробы доводят до 5 мл 5-процентным раствором серной кислоты. Приливают по 0,2 мл 2-процентного раствора азотнокислого серебра, по 1 мл 10-процентного раствора персульфата аммония. Если в пробе присутствует железо, то после персульфата аммония прибавляют 1 мл фосфорной кислоты. Растворы взбалтывают и погружают на 5 мин. в водяную баню, нагретую до 80 °C. По охлаждении растворы фотометрируют в кювете с толщиной слоя 10 мм при длине волны 545 нм по сравнению с контролем.

Содержание марганца в анализируемом объеме раствора определяют по предварительно построенному калибровочному графику. Для построения калибровочного графика готовят шкалу стандартов согласно табл. 6.

№ стандарта	Стандартный раствор № 2, мл	Серная кислота, 5-процентный раствор, мл	Содержание марганца, мкг
1	0	5,0	0
2	0,1	4,9	1,0
3	0,3	4,7	3,0
4	0,5	4,5	5,0
5	0,7	4,3	7,0
6	1,0	4,0	10,0
7	1,5	3,5	15,0

Все пробирки шкалы обрабатывают аналогично пробам, измеряют оптическую плотность и строят график.

Концентрацию марганца в мг/куб. м воздуха X рассчитывают по формуле:

                                 GV
                                   1

X = ----, VV 20

где:

G — количество марганца, найденное в анализируемом объеме пробы, мкг;

V — общий объем пробы, мл; 1

V — объем пробы, взятый для анализа, мл;

V — объем воздуха, отобранный для анализа в приведенный к стандартным 20 условиям по формуле (см. Приложение), л.

Коэффициент пересчета марганца на двуокись марганца равен 1,58.

Приложение 1

В соответствии с требованиями ГОСТ 12.1.005-76 объем воздуха, аспирированного при отборе проб, приводят к стандартным условиям: температуре 20 °C и барометрическому давлению 101,33 кПа (760 мм рт. ст.) по формуле:

                            (273 + 20) P

                     V   = V  ---------------- = V  K,
                      ст    t (273 + t) 101,33    t

    где V  - объем воздуха, измеренный при t °C и давлении 101,33 кПа.

     t

Для упрощения расчетов пользуются коэффициентами K (Приложение 3), вычисленными для температур в пределах от 6 до 40 °C и давлений от 97,33 до 104,0 кПа (730 — 780 мм рт. ст.).

В сборниках ТУ, некоторых МУ и во многих практических руководствах по санитарной химии в составе приложений имеются таблицы коэффициентов пересчета объема воздуха к нормальным условиям (0 °C и 101,33 кПа).

Численные значения коэффициентов в этих таблицах приведены с точностью до четвертого знака для температур от 5 до 40 °C с интервалом в 1° и давлений от 730 до 780 мм рт. ст. с интервалом в 2 мм рт. ст.

Однако нет практической надобности в столь многозначных и слишком подробных таблицах, так как максимальная погрешность четырехзначных коэффициентов составляет всего лишь +/- 0,006%. Согласно ГОСТ 12.1.005-76 погрешность измерения объема воздуха не должна превышать +/- 10%, поэтому точность коэффициентов пересчета на уровне +/- 1% следует считать вполне достаточной.

t °C	Давление P, кПа/мм рт. ст.
	97,33/730	98,66/740	100/750	101,33/760	102,7/770	104/780
6	1,009	1,023	1,036	1,050	1,064	1,078
8	1,002	1,015	1,029	1,043	1,560	1,070
10	0,994	1,008	1,022	1,035	1,049	1,063
12	0,987	1,001	1,015	1,028	1,042	1,055
14	0,981	0,994	1,007	1,021	1,034	1,048
16	0,974	0,987	1,001	1,014	1,027	1,040
18	0,967	0,980	0,994	1,007	1,020	1,033
20	0,961	0,974	0,987	1,000	1,013	1,026
22	0,954	0,967	0,980	0,993	1,006	1,019
24	0,948	0,961	0,974	0,987	1,000	1,012
26	0,941	0,954	0,967	0,980	0,993	1,006
28	0,935	0,948	0,961	0,973	0,986	0,999
30	0,929	0,942	0,954	0,967	0,980	0,992
32	0,923	0,935	0,948	0,961	0,973	0,986
34	0,917	0,929	0,942	0,954	0,967	0,979
36	0,911	0,923	0,936	0,948	0,961	0,973
38	0,905	0,917	0,930	0,942	0,955	0,967
40	0,899	0,911	0,924	0,936	0,948	0,961

ДЕЛЬТА P	1	2	3	4	5	6	7	8	9
ДЕЛЬТА K	1	3	4	5	7	8	9	10	12

Искомый коэффициент K, пользуясь упрощенной таблицей, находят в соответствии со следующей схемой:

                    K = K     + ДЕЛЬТА K  + ДЕЛЬТА K ,
                         табл           t           p

где:

ДЕЛЬТА K — поправка на температуру; t

ДЕЛЬТА K — поправка на давление. p

1. <a id="p100095"></a>Численное значение давления P, путем исключения единиц, округляют до

целого числа, кратного десяти (P ) табл

P = P + ДЕЛЬТА P. табл

2. В графе P находят коэффициент, соответствующий заданной температуре. Если цифра °C нечетная, то выписывают значение коэффициента при температуре t + 1 (ближайшее снизу число) и увеличивают его третий знак на 3 единицы (т.е. прибавляют 0,003).

3. Поправку на ДЕЛЬТА P определяют по таблице пропорциональных частей, приведенной (снизу) основной таблицы.

Примеры. Требуется определить коэффициент K для следующих параметров окружающей среды:

№ п/п	t °C	P мм рт. ст.	P + ДЕЛЬТА P табл	K + ДЕЛЬТА K табл t	ДЕЛЬТА K p	K
1	18	750	750 + 0	0,994 + 0	0,000	0,994
2	5	788	780 + 8	1,078 + 0,003	0,010	1,091
3	23	743	740 + 3	0,961 + 0,003	0,004	0,968
4	29	732	730 + 2	0,929 + 0,003	0,003	0,935
5	22	781	780 + 1	1,019 + 0	0,001	1,020

В первом примере значение искомого коэффициента берется непосредственно из таблицы. В тех случаях, когда цифра t °C нечетна (примеры 2, 3 и 4),

выписывают  K    ,  соответствующий  P      и  температуре  (t  +  1) °C  и
             табл                     табл

прибавляют к нему 0,003.

Поправку на излишек единиц ДЕЛЬТА P определяют по вспомогательной таблице (их значения вписаны в графу ДЕЛЬТА K ). p

    Величину  коэффициента K определяют как сумму поправок на температуру и
давление и K     (графа K).

        табл

В примере 5 ввиду четности цифры t °C поправка на температуру отсутствует.

---