Методические указания на фотометрическое определение суммы одноосновных карбоновых кислот группы C1 — C9 в воздухе производственных помещений

(утв. Минздравом СССР 18.04.1977 № 1683-77)

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ НА ФОТОМЕТРИЧЕСКОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ СУММЫ ОДНООСНОВНЫХ КАРБОНОВЫХ КИСЛОТ ГРУППЫ C1 — C9 В ВОЗДУХЕ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПОМЕЩЕНИЙ

I. Общая часть

1. Определение основано на переведении карбоновых кислот в метиловые эфиры, взаимодействии последних с гидроксиламином и хлорным железом с образованием окрашенного гидроксамового комплекса.

2. Предел обнаружения 10 мкг в анализируемом объеме раствора.

3. Предел обнаружения в воздухе 0,25 — 5,0 мг/куб. м (расчетная).

4. Определению не мешают: минеральные кислоты, спирты, ацетон, динил, сложные летучие эфиры карболовых кислот.

5. Предельно допустимые концентрации в воздухе:

муравьиной кислоты — 1 мг/куб. м; уксусной кислоты — 5 мг/куб. м; пропионовой — 20 мг/куб. м; масляной — 10 мг/куб. м; валериановой — 5 мг/куб. м; капроновой — 5 мг/куб. м.

II. Реактивы и аппаратура

6. Применяемые реактивы и растворы.

Стандартный раствор № 1 готовят из перегнанной кислоты следующим образом: в мерную колбу вместимостью 25 мл вносят 10 — 15 мл метанола и взвешивают на аналитических весах. Добавляют 0,2 — 0,3 мл определяемой кислоты и вновь взвешивают. Объем раствора доводят до метки метиловым спиртом и перемешивают. По разности между вторым и первым взвешиванием определяют навеску кислоты и рассчитывают содержание ее в 1 мл.

Стандартный раствор № 2 с содержанием 0,1 мг в 1 мл готовят соответствующим разбавлением раствора № 1 метанолом.

Раствор устойчив в течение двух дней.

Метанол, х.ч., ГОСТ 6996-67, осушенный металлическим магнием. В круглодонную колбу с обратным холодильником помещают 0,5 г йода, 5 г магния и 50 — 75 мл метанола. Смесь нагревают на водяной бане с помощью закрытой плитки, так как в результате реакции выделяется водород. Если при этом не происходит бурного выделения водорода, то добавляют еще 0,5 г йода и нагревают смесь до тех пор, пока весь магний не превратится в метилат магния. Затем прибавляют еще 900 мл метанола и смеси кипятят с обратным холодильником в течение 30 мин., метанол отгоняют, предохраняя от влаги. Хранят в склянке с хорошо притертой пробкой.

Йод, ГОСТ 4159-64.

Спирт этиловый 96°, ГОСТ 5963-67, обработанный едким кали. Для этого к 100 мл спирта добавляют 20 г едкого кали, перемешивают и оставляют стоять 2 ч. Затем перегоняют при 78 °C.

Кали едкое, ГОСТ 4203-65.

Серная кислота, ГОСТ 4204-66.

Гидроксиламин гидрохлорид, ГОСТ 5456-65, 4 н раствор.

Натр едкий, ГОСТ 4328-66, 4 н раствор и 0,05 н водно-спиртовой раствор (1:1).

Соляная кислота, ГОСТ 3118-67, 4 н раствор.

Железо треххлористое 6-водное, ГОСТ 4147-74, 1,6-процентный раствор в 0,5 н соляной кислоте.

Фенолфталеин, ГОСТ 5850-72, 0,5-процентный спиртовой раствор.

Силикагель марки АСМ с величиной зерен 0,5 — 2 мм.

Силикагель обрабатывают разведенной соляной кислотой (1:1) при нагревании (60 — 80 °C), периодически помешивая. Кислоту меняют, пока последняя не будет бесцветной. Затем силикагель отмывают водой от ионов хлора, сушат при 105 °C и активируют в течение 30 мин. при 200 — 250 °C. Хранят силикагель в посуде с хорошо притертой пробкой.

7. Применяемые посуда и приборы.

Аспирационное устройство.

Видоизмененные поглотительные приборы Зайцева.

Колбы мерные, ГОСТ 1770-74, вместимостью 10, 25, 50 и 100 мл.

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

Пробирки колориметрические плоскодонные из бесцветного стекла, с притертыми пробками высотой 120 мм и внутренним диаметром 15 мм.

Чашки выпарительные, d = 4 — 6 см.

Водяная баня.

Круглодонная колба на 2 л.

Обратный холодильник.

Холодильник Либиха прямой.

Дефлегматор.

Электрическая плитка закрытая.

Спектрофотометр или фотоэлектроколориметр.

III. Отбор пробы воздуха

8. Воздух аспирируют со скоростью 1 л/мин. через видоизмененный поглотительный прибор Зайцева, наполненный 2 г силикагеля. Для определения 1/2 ПДК муравьиной кислоты следует отобрать 40 л воздуха; для уксусной, валериановой, капроновой — 8 л, для масляной — 4 л, для пропионовой — 2 л.

IV. Описание определения

9. Силикагель переносят в пробирку с притертой пробкой, заливают 6 мл этанола и оставляют на 60 мин., периодически встряхивая. Для анализа 3 мл прозрачного раствора помещают в выпарительную чашку. Кислоты переводят в натриевые соли путем осторожной нейтрализации пробы 0,05 н водно-спиртовым раствором (1:1) едкого натра в присутствии 1 капли фенолфталеина. Чашку помещают на водяную баню, нагретую до 90 — 95 °C для удаления растворителя. Вместе с растворителем испаряются и летучие сложные эфиры, если они присутствуют в пробе.

Сухой остаток солей карбоновых кислот подсушивают в эксикаторе (2 — 3 ч) или в сушильном шкафу при 80 °C (30 мин.), растворяют в 1,5 мл метанола с добавлением 1 капли серной кислоты (дробными порциями) и переносят в колориметрическую пробирку с притертой пробкой. Раствор в пробирке оставляют на 30 мин. при комнатной температуре для образования метилового эфира. По истечении указанного времени вносят по 0,2 мл 4 н раствора гидроксиламина, 0,6 мл 4 н раствора едкого натра и оставляют на 15 мин. для образования гидроксаматов. Затем добавляют по 1 капле фенолфталеина и нейтрализуют содержимое 4 н раствором соляной кислоты. Далее во все пробирки вносят по 2,5 мл 1,6-процентного раствора хлорного железа, перемешивают и фотометрируют при длине волны 490 нм в кюветах с толщиной слоя 10 мм относительно контроля, который готовят аналогично пробам.

Содержание кислоты в анализируемом объеме пробы определяют по калибровочному графику, для построения которого готовят шкалу стандартов согласно табл. 81.

Таблица 81

№ стандарта	Стандартный раствор кислоты с содержанием 100 мкг/мл, мл	Метанол, мл	Серная кислота, капель	Содержание кислоты, мкг
1	0	1,5	1	0
2	0,1	1,4	1	10
3	0,2	1,3	1	20
4	0,4	1,1	1	40
5	0,6	0,9	1	60
6	0,8	0,8	1	80
7	1,0	0,5	1	100
При приготовления	совместном присутствии шкалы используют	в воздухе стандартный	нескольких раствор карбоновой	кислот для кислоты

группы  C  - C ,  наиболее  токсичной или содержащейся  в воздухе в большем
         1    9

количестве.

Пробирки шкалы обрабатывают аналогично пробам, измеряют оптические плотности растворов и строят график. Шкалой стандартов можно пользоваться и для визуального определения. В этом случае ее готовят в колориметрических пробирках одновременно с пробами.

Концентрацию карбоновой кислоты в мг/куб. м воздуха X вычисляют по формуле:

                                G V
                                   1

X = -----, V V 20

где:

G — количество карбоновой кислоты, найденное в анализируемом объеме пробы, мкг;

 1

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

Приложение 1

Не приводится.

Приложение 2

РАСЧЕТ КОНЦЕНТРАЦИИ ВРЕДНОГО ВЕЩЕСТВА В ВОЗДУХЕ

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.

Приложение 3

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="p100102"></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.

---