Методические указания на фотометрическое определение циркония и его соединений в воздухе

(утв. Минздравом СССР 18.04.1977 № 1636-77)

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ НА ФОТОМЕТРИЧЕСКОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЦИРКОНИЯ И ЕГО СОЕДИНЕНИЙ В ВОЗДУХЕ

I. Общая часть

1. Определение основано на взаимодействии циркония с пирокатехинсульфофталеином (пирокатехиновым фиолетовым) с образованием окрашенного соединения.

2. Предел обнаружения 5 мкг циркония в анализируемом объеме раствора.

3. Предел обнаружения в воздухе 0,5 мг/куб. м (расчетная).

4. Алюминий, ванадий, железо (III) и титан до 100 мкг не мешают определению циркония.

5. Предельно допустимая концентрация циркония и его нерастворимых соединений в воздухе 6 мг/куб. м.

II. Реактивы и аппаратура

6. Применяемые реактивы и растворы.

Цирконий хлорокись, 8-водный, х.ч., МРТУ 6-09-29011-66.

Соляная кислота, ГОСТ 3118-67, 0,5 и 2 н растворы.

Стандартный раствор циркония с содержанием 0,1 мг/мл готовят в мерной колбе растворением 0,0353 г хлорокиси циркония в 100 мл 0,5 н раствора соляной кислоты. Раствор устойчив в течение месяца.

Пирокатехиновый фиолетовый, МРТУ 6-09-2808-66, 0,1-процентный раствор.

Аммиак, ГОСТ 3760-64, 25-процентный раствор.

Аммоний уксуснокислый, ГОСТ 3117-68.

Кислота уксусная ледяная, ГОСТ 61-75.

Метиловый оранжевый, ГОСТ 10816-64, 0,05-процентный раствор.

Натрий углекислый, ГОСТ 84-66.

Натрий тетраборнокислый, ГОСТ 4199-66.

Магний хлористый, безводный, МРТУ 6-09-3237-66.

Плавень. Тщательно растирают в фарфоровой ступке 3 части карбоната натрия и 2 части прокаленного натрия тетрабората. К 100 г полученной смеси прибавляют 1 г безродного хлорида магния и снова растирают в однородную массу.

Буферный раствор. 27 г ацетата аммония растворяют в 900 мл воды, прибавляют по каплям уксусную кислоту до pH 5,3 и доливают водой до 1 л.

Трилон Б, ГОСТ 10652-63, 5-процентный раствор.

Беззольные фильтры (синяя лента).

Фильтры АФА-ХП-18.

7. Применяемые посуда и приборы.

Аспирационное устройство.

Патрон для фильтров (см. рис. 1 и 2 — не приводятся).

Тигли платиновые.

Чашки фарфоровые, ГОСТ 9147-59.

Ступка фарфоровая с пестиком.

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

Пробирки центрифужные.

Колбы мерные, ГОСТ 1770-74, вместимостью 25, 50 и 100 мл.

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

Центрифуга.

Печь муфельная.

Баня водяная.

Фотоэлектрический колориметр.

III. Отбор пробы воздуха

8. Воздух со скоростью 10 — 12 л/мин. аспирируют через бумажный или перхлорвиниловый фильтр, помещенный в патрон. Для определения 1/2 ПДК следует отобрать 50 л воздуха.

IV. Описание определения

9. Фильтр переносят в платиновый тигель и озоляют на газовой горелке или в муфельной печи. К остатку добавляют 2 г плавня и тигель помещают в передней части нагретой муфельной печи. Когда прекратится вспенивание, тигель продвигают на середину печи и выдерживают до полной прозрачности плава. При температуре около 900 °С сплавление продолжается 5 мин. По охлаждении в тигель наливают 10 мл воды и помещают на кипящую водяную баню. При нагревании плав отходит от стенок тигля, жидкость с осадком переносят в центрифужную пробирку, тигель промывают 2 мл воды, сливая раствор в ту же пробирку, и центрифугируют при 2000 об./мин. Затем жидкость сливают с осадка, осадок дважды промывают дистиллированной водой по 5 мл с последующим центрифугированием. Далее раствор сливают с осадка и осадок растворяют в 5 мл 2 н раствора соляной кислоты при нагревании на кипящей водяной бане. После растворения осадка жидкость переносят в мерную колбу вместимостью 25 мл. Добавляют 2 мл раствора трилона Б, 1 каплю раствора метилового оранжевого и осторожно нейтрализуют раствором аммиака до перехода окраски в желтый цвет. Затем прибавляют по каплям 2 н раствор соляной кислоты до перехода окраски в оранжевый цвет, 8 — 10 мл буферного раствора, 0,7 мл раствора пирокатехинового фиолетового и доводят до метки буферным раствором. Через 30 мин. фотометрируют в кюветах с толщиной слоя 0,5 см при длине волны 530 нм (зеленый светофильтр) по сравнению с контролем, который готовят одновременно и аналогично пробам.

Содержание циркония в анализируемом объеме определяют по предварительно построенному калибровочному графику. Для построения калибровочного графика готовят шкалу стандартов согласно табл. 26.

№ стандарта	Стандартный раствор, мл	Соляная кислота, 2 н раствор, мл	Трилон Б, 5- процентный раствор, мл	Содержание циркония, мкг
1	0	5,0	2,0	0
2	0,05	4,95	2,0	5,0
3	0,1	4,9	2,0	10,0
4	0,2	4,8	2,0	20,0
5	0,3	4,7	2,0	30,0
6	0,4	4,6	2,0	40,0

Далее во все пробирки шкалы прибавляют по 1 капле раствора метилового оранжевого и обрабатывают аналогично пробам. Через 30 мин. измеряют оптическую плотность растворов и строят график. Шкалой стандартов можно пользоваться для визуального определения. В этом случае из мерных колб переносят в колориметрические пробирки по 10 мл раствора.

При определении хлорокиси циркония или других растворимых соединений извлечение из фильтрующего материала проводят непосредственной обработкой фильтра 10 мл 2 н раствора соляной кислоты.

Концентрацию циркония в мг/куб. м воздуха Х вычисляют по формуле:

                                     6
                                 G 10

Х = -----, V 20 где:

G — количество циркония, найденное во всем объеме исследуемого раствора, мкг; 6

    10  - коэффициент пересчета;
    V   -  объем воздуха,  взятый  для  анализа и приведенный к стандартным

 20

условиям по формуле (см. Приложение), л.

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="p100099"></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.

---