Методические указания по фотометрическому измерению концентраций стеариновой кислоты, стеаратов магния, бария и алюминия в воздухе рабочей зоны

(утв. Минздравом СССР 12.12.1988 № 4758-88)

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ФОТОМЕТРИЧЕСКОМУ ИЗМЕРЕНИЮ КОНЦЕНТРАЦИЙ СТЕАРИНОВОЙ КИСЛОТЫ, СТЕАРАТОВ МАГНИЯ, БАРИЯ И АЛЮМИНИЯ В ВОЗДУХЕ РАБОЧЕЙ ЗОНЫ

Методические указания по измерению концентраций вредных веществ в воздухе рабочей зоны предназначены для санитарно-эпидемиологических станций и санитарных лабораторий промышленных предприятий при осуществлении контроля за содержанием вредных веществ в воздухе рабочей зоны, а также научно-исследовательских институтов Министерства здравоохранения СССР и других заинтересованных министерств и ведомств.

Методические указания разрабатываются и утверждаются с целью обеспечения контроля соответствия физических концентраций вредных веществ в воздухе рабочей зоны их предельно допустимым концентрациям (ПДК) — санитарно-гигиеническим нормативам, утверждаемым Министерством здравоохранения СССР, оценки эффективности внедренных санитарно-гигиенических мероприятий, установления необходимости использования средств индивидуальной защиты органов дыхания, оценки влияния вредных веществ на состояние здоровья работающих и др.

Включенные в данный выпуск методические указания подготовлены в соответствии с требованиями ГОСТ 12.1.005-88 «ССБТ. Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны» и ГОСТ 12.1.016-79 «ССБТ. Воздух рабочей зоны. Требования к методикам измерения концентраций вредных веществ» и одобрены Проблемной комиссией «Научные основы гигиены труда и профессиональной патологии». Методические указания являются обязательными при осуществлении вышеуказанного контроля.

Название вещества	Формула	М.м.
Стеариновая кислота	CH -(CH ) -CO-OH 3 2 16	284,5
Стеарат магния	CH -(CH ) -CO-O\ 3 2 16 Mg CH -(CH ) -CO-O/ 3 2 16	591,3
Стеарат бария	CH -(CH ) -CO-O\ 3 2 16 Ba CH -(CH ) -CO-O/ 3 2 16	704,3
Стеарат алюминия	CH -(CH ) -CO-O\ 3 2 16 AlOH CH -(CH ) -CO-O/ 3 2 16	610,9

Стеариновая кислота — твердое вещество, практически нерастворимое в воде, растворима в этиловом спирте, толуоле.

Стеараты магния, бария, алюминия — высокодисперсные порошкообразные вещества белого цвета. Нерастворимы в воде. Частично растворимы в спирте и разбавленных минеральных кислотах, растворимы в концентрированных минеральных кислотах.

Вещества в воздухе находятся в виде аэрозолей.

Стеарат алюминия относится к 3 классу опасности, обладает слабо выраженным кумулятивным и раздражающим действием.

Стеарат бария относится ко 2 классу опасности, обладает слабо выраженной кумулятивной способностью.

Стеарат магния относится к 3 классу опасности. Раздражающего действия не имеет. Способен оказывать слабо выраженное кумулятивное действие.

ОБУВ в воздухе для стеаратов магния и алюминия — 2 мг/куб. м, для стеарата бария — 1 мг/куб. м. ОБУВ стеариновой кислоты не установлен.

Характеристика метода

Методики определения стеариновой кислоты, стеаратов магния, бария и алюминия основаны на ионообменной экстракции стеарат-ионов 2,4-динитрофенолятом тетрадециламмония, фотометрировании вытесненного 2,4-динитрофенолята в водной фазе и последующего пересчета стеарат-иона на содержание стеаратов металлов в воздухе.

Отбор проб проводится с концентрированием на фильтр АФА-ВП-20.

Нижний предел измерения содержания стеариновой кислоты в фотометрируемом объеме — 50 мкг, стеарата магния — 52 мкг, стеарата бария — 62 мкг, стеарата алюминия — 54 мкг.

Нижний предел измерения стеарата магния в воздухе — 1 мг/куб. м, стеарата бария — 0,5 мг/куб. м, стеарата алюминия — 1 мг/куб. м.

Диапазон измеряемых концентраций стеарата магния в воздухе — от 1 до 5 мг/куб. м, стеарата бария — от 0,5 до 2,5 мг/куб. м, стеарата алюминия — от 1 до 5 мг/куб. м.

Измерению стеариновой кислоты не мешают неионогенные вещества, низшие гомологи карбоновых кислот.

Измерению стеаратов металлов не мешают неионогенные вещества, низшие гомологи карбоновых кислот, стеариновая кислота. Определению стеарата металла мешают стеараты других металлов.

Суммарная погрешность измерения не превышает +/- 15%.

Время проведения измерения, включая отбор проб, — около 30 минут.

Приборы и посуда

Фотоэлектроколориметр.

Аспирационное устройство.

Фильтродержатель, ТУ 9572-05-77.

Центрифуга.

Мешалка магнитная, ТУ 25-11-834-80.

Колбы мерные, ГОСТ 1770-74, вместимостью 100, 250 мл.

Пипетки, ГОСТ 20292-74, вместимостью 2, 5, 10 мл.

Делительные воронки, ГОСТ 1770-74, вместимостью 0,5 — 2,0 л.

Пробирки с пришлифованными пробками, ГОСТ 10515-75, вместимостью 25 — 30 мл.

Реактивы, растворы и материалы

Стеариновая кислота, ГОСТ 9419-78, чда.

2,4-Динитрофенол, ТУ 6-09-1883-77, чда.

Натрия гидроокись, ГОСТ 4328-77, чда, 5-процентный раствор и 0,1 н раствор.

Соляная кислота, ГОСТ 3118-77, хч.

Децил иодистый, ТУ 6-09-07-622-76, хч.

Аммиак, ГОСТ 3760-79, хч.

Октан, ТУ 6-09-3748-74, хч.

Диметилформамид, ГОСТ 20289-74, хч.

Гексан, ТУ 6-09-3375-78, хч.

Толуол, ТУ 6-09-4305-76, хч.

Тетрадециламмоний иодистый синтезируется по прописи: в плоскодонную колбу вместимостью 2,0 л помещают 1 л децила иодистого, через который барботируют осушенный аммиак при температуре 140 °C в течение 2 — 3 часов при непрерывном перемешивании. Схема синтеза приведена на рис. 1 (не приводится). Далее реакционную смесь в горячем виде (70 — 80 °C) обрабатывают в делительной воронке 5-процентным раствором гидроокиси натрия, водный слой сливают. После этого добавляют 0,4 — 0,5 л октана и извлекают тетрадециламмоний путем 3 — 4 кратной экстракции диметилформамидом (порциями по 250 — 300 мл). В углеводородный слой экстрагируются непрореагировавший децил иодистый, амины низшей степени замещенности. Далее диметилформамидный раствор, содержащий тетрадециламмоний иодистый (ТДА), разбавляют водой в 2 — 3 раза и нагревают до плавления образовавшегося осадка ТДА. При этом он образует собственную жидкую фазу (верхний слой), застывающую при комнатной температуре. Полученный твердый продукт отделяют, несколько раз перекристаллизовывают из спиртово-гексанового раствора (1:2) до получения практически бесцветного расплава продукта, после чего ТДА сушится на воздухе и используется по назначению.

2,4-Динитрофенолят тетрадециламмония (ТДАДНФ) приготавливают по следующей методике.

Навеску 0,353 г ТДА иодистого растворяют при слабом нагревании в химическом стакане в 100 — 150 мл толуола. После растворения содержимое стакана количественно переносят в мерную колбу вместимостью 250 мл, раствор доводят толуолом до метки. Отдельно готовят раствор 2,4-динитрофенолята натрия. Для этого 0,45 г 2,4-динитрофенола при слабом нагревании растворяют в 150 мл 0,1 н раствора гидроокиси натрия, переносят в мерную колбу вместимостью 250 мл и доводят этим же раствором до метки. В делительную воронку вместимостью 500 мл вносят 250 мл толуольного раствора иодистого ТДА и 125 мл водного раствора 2,4-динитрофенолята натрия, интенсивно взбалтывают в течение 2 — 3 минут. После расслаивания фаз нижнюю (водную) фазу отделяют и повторяют еще раз процесс экстракции. Затем полученную интенсивно окрашенную в оранжевый цвет органическую фазу встряхивают с 50 мл 0,1 н гидроокиси натрия. Операцию повторяют 3 раза, каждый раз отбрасывая водную фазу. Полученный после отмывки раствор 2,4-динитрофенолята ТДА фильтруют через бумажный фильтр в колбу с пришлифованной пробкой. Раствор реагента может храниться неограниченно долго.

Стандартный раствор стеариновой кислоты № 1 с концентрацией 1,0 мг/мл готовят растворением 0,10 г кислоты в 100 мл толуола. Раствор устойчив 1 месяц.

Стандартный раствор № 2 с концентрацией 100 мкг/мл стеариновой кислоты готовят соответствующим разбавлением раствора № 1 толуолом. Раствор устойчив один месяц.

Отбор пробы воздуха

Воздух с объемным расходом 10 л/мин. аспирируют через фильтр.

Для измерения 1/2 ПДК стеарата магния необходимо отобрать 80 л, стеарата бария — 250 л, стеарата алюминия — 90 л воздуха.

Пробы устойчивы один месяц.

Подготовка к измерению

Для измерения содержания в фотометрируемом объеме стеариновой кислоты, стеаратов бария, магния и алюминия строят шкалу градуировочных растворов согласно таблице.

№ стандарта	Стандартный раствор № 2, мл	Толуол, мл	Толуольный раствор ТДАДНФ, мл	Натрия гидроокиси, мл	Содержание стеариновой кислоты, мкг
1	0,0	5,0	5,0	10,0	0,0
2	0,5	4,5	5,0	10,0	50,0
3	1,0	4,0	5,0	10,0	100,0
4	1,5	3,5	5,0	10,0	150,0
5	2,0	3,0	5,0	10,0	200,0
6	2,5	2,5	5,0	10,0	250,0

Пробирки осторожно встряхивают 2 — 3 минуты, после расслаивания фаз нижние водные фазы отбирают пипеткой, фильтруют и фотометрируют при длине волны 410 нм в кювете с толщиной слоя 10 мм относительно раствора сравнения, не содержащего определяемого вещества (раствор № 1 шкалы стандартов).

Для количественного измерения содержания веществ в отобранной пробе 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).

Проведение измерения

В отобранной пробе проводится раздельное определение стеариновой кислоты и стеаратов металлов при их совместном присутствии.

Для измерения содержания стеариновой кислоты фильтр с отобранной пробой помещают в пробирку А и приливают 10 мл толуола. Содержимое пробирки перемешивают и отбирают аликвоту q (от 1 до 4 мл) в другую пробирку Б. Затем добавляют в эту пробирку реактивы и обрабатывают пробу аналогично приготовлению градуировочных растворов относительно контрольного раствора.

Для приготовления контрольного раствора в сухую пробирку помещают фильтр АФА-ВП-20 и растворяют его в 10 мл толуола. Отбирают аликвоту q мл толуольного раствора. Затем добавляют реактивы и обрабатывают аналогично приготовлению градуировочных растворов. Количественное измерение содержания вещества в анализируемой пробе проводят по предварительно построенному градуировочному графику.

Расчет концентрации

Концентрацию стеариновой кислоты в воздухе в мг/куб. м (C) вычисляют по формуле:

                                а x в

C = -----, б x V

где:

а — содержание стеариновой кислоты в анализируемом объеме пробы, найденное по градуировочному графику, мкг;

б — объем аликвоты раствора, взятый для анализа, мл;

в — общий объем раствора пробы, мл;

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

Измерение стеаратов металлов

В пробирку А с толуольным раствором отобранной пробы приливают 5 мл концентрированной соляной кислоты и встряхивают до полного растворения стеарата металла. Органическую фазу отделяют и промывают 2 раза дистиллированной водой, после чего отбирают аликвоту q мл, добавляют 5 мл ТДАДНФ, толуол до 10 мл и 10 мл 0,1 н раствора гидроокиси натрия. Пробирку встряхивают 2 — 3 мин., затем нижнюю водную фазу отбирают, фильтруют через бумажный фильтр и фотометрируют относительно раствора, в котором определялась стеариновая кислота.

Количественное измерение содержания стеаратов металлов проводят по градуировочному графику, построенному для измерения содержания стеариновой кислоты.

Расчет концентрации

Концентрацию стеаратов металлов в воздухе в мг/куб. м (C) вычисляют по формуле:

                           k x a x (10 - q)

C = ----------------, q x V

где:

a — содержание стеариновой кислоты в анализируемом объеме раствора, найденное по градуировочному графику, мкг;

q — объем аликвоты раствора, взятый для анализа, мл;

10 — q - общий объем раствора пробы, взятый для измерения концентраций стеаратов, мл;

V — объем воздуха, отобранный для анализа и приведенный к стандартным условиям, л (см. Приложение 1);

k — пересчетный коэффициент (от стеариновой кислоты к содержанию стеарата), для стеарата магния — 1,04, стеарата алюминия — 1,08, стеарата бария — 1,24.

Приложение 1

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

                          V  x (273 + 20) x P
                           t

20 = -------------------, (273 + t°) x 101,33

где:

V — объем воздуха, отобранный для анализа, л; t

P — барометрическое давление, кПа (101,33 кПа = 760 мм рт. ст.);

t° — температура воздуха в месте отбора пробы, °C.

Для удобства расчета 20 следует пользоваться таблицей коэффициентов (Приложение 2). Для приведения объема воздуха к температуре 20 °C и давлению 760 мм рт. ст. надо умножить на соответствующий коэффициент.

°C	Давление P, кПа/мм рт. ст.
	97,33/ 730	97,86/ 734	98,4/ 738	98,93/ 742	99,46/ 746	100/ 750	100,53/ 754	101,06/ 758	101,33/ 760	101,86/ 764
-30	1,1582	1,1646	1,1709	1,1772	1,1836	1,1899	1,1963	1,2026	1,2058	1,2122
-26	1,1393	1,1456	1,1519	1,1581	1,1644	1,1705	1,1768	1,1831	1,1862	1,1925
-22	1,1212	1,1274	1,1336	1,1396	1,1458	1,1519	1,1581	1,1643	1,1673	1,1735
-18	1,1036	1,1097	1,1158	1,1218	1,1278	1,1338	1,1399	1,1400	1,1490	1,1551
-14	1,0866	1,0926	1,0986	1,1045	1,1105	1,1164	1,1224	1,1284	1,1313	1,1373
-10	1,0701	1,0760	1,0819	1,0877	1,0986	1,0994	1,1053	1,1112	1,1141	1,1200
-6	1,0540	1,0599	1,0657	1,0714	1,0772	1,0829	1,0887	1,0945	1,0974	1,1032
-2	1,0385	1,0442	1,0499	1,0556	1,0613	1,0669	1,0726	1,0784	1,0812	1,0869
0	1,0309	1,0366	1,0423	1,0477	1,0535	1,0591	1,0648	1,0705	1,0733	1,0789
+2	1,0234	1,0291	1,0347	1,0402	1,0459	1,0514	1,0571	1,0627	1,0655	1,0712
+6	1,0087	1,0143	1,0198	1,0253	1,0309	1,0363	1,0419	1,0475	1,0502	1,0557
+10	0,9944	0,9999	1,0054	1,0108	1,0162	1,0216	1,0272	1,0326	1,0353	1,0407
+14	0,9806	0,9860	0,9914	0,9967	1,0027	1,0074	1,0128	1,0183	1,0209	1,0263
+18	0,9671	0,9725	0,9778	0,9880	0,9884	0,9936	0,9989	1,0043	1,0069	1,0122
+20	0,9605	0,9658	0,9711	0,9783	0,9816	0,9868	0,9921	0,9974	1,0000	1,0053
+22	0,9539	0,9592	0,9645	0,9696	0,9749	0,9800	0,9853	0,9906	0,9932	0,9985
+24	0,9475	0,9527	0,9579	0,9631	0,9683	0,9735	0,9787	0,9839	0,9865	0,9917
+26	0,9412	0,9464	0,9516	0,9566	0,9618	0,9669	0,9721	0,9773	0,9799	0,9851
+28	0,9349	0,9401	0,9453	0,9503	0,9555	0,9605	0,9657	0,9708	0,9734	0,9785
+30	0,9288	0,9339	0,9891	0,9440	0,9432	0,9542	0,9594	0,9645	0,9670	0,9723
+34	0,9167	0,9218	0,9268	0,9318	0,9368	0,9418	0,9468	0,9519	0,9544	0,9595
+38	0,9049	0,9099	0,9149	0,9198	0,9248	0,9297	0,9347	0,9397	0,9421	0,9471

---