CS242446B1

CS242446B1 - Absorption device for the determination of volatile substances with photometric indication

Info

Publication number: CS242446B1
Application number: CS846566A
Authority: CS
Inventors: Vaclav Riha; Vladimir Mach; Jaromira Chylkova
Original assignee: Vaclav Riha; Vladimir Mach; Jaromira Chylkova
Priority date: 1984-08-31
Filing date: 1984-08-31
Publication date: 1986-05-15
Also published as: CS656684A1

Abstract

Absorpční zařízeni sestává z nádoby opatřené v horní části tubusem pro odvod nosného plynu a tubusem pro přívod titračního činidla z automatické mikrobyrety, dno nádoby je vyústěno do trubice tvaru písmene U s ramenem konstruovaným jako Vigreuxova kolona, do něhož ve spodní části ústi přívod plynu z reakčního prostředí, jehož ústí je zakončeno fritou, a s ramenem, přičemž ve spodní části trubice, s výhodou ve tvaru obdélníkové » kyvety, je umístěno proti světelnému zdroji fotoelektricke čidlo, které ovládá automatickou mikrobyretu, spodní část trubice je opatřena vypouštěcím otvorem. Zařízeni je vhodné pro mikrostanovení těkavých látek s fotometrickou indikací.The absorption device consists of a container provided in the upper part with a tube for the removal of the carrier gas and a tube for the supply of the titrant from the automatic microburette, the bottom of the container opens into a U-shaped tube with an arm constructed as a Vigreux column, into which in the lower part the gas supply from the reaction medium opens, the mouth of which is terminated by a frit, and with an arm, while in the lower part of the tube, preferably in the shape of a rectangular » cuvette, a photoelectric sensor is placed opposite the light source, which controls the automatic microburette, the lower part of the tube is provided with a discharge opening. The device is suitable for microdetermination of volatile substances with photometric indication.

Description

Jednou z možností kvantitativního stanovení těkavých látek je jejich absorpce ve vhodném prostředí, načež následuje analytic ké stanovení s využitím dostupné měřicí techniky. Pro méně vybavené laboratoře zbývá prakticky jediná možnost, použít ke kvantitativnímu stanovení absorbované látky metody titračna^ á to bu3 přímé nebo nepřímé.One possibility of quantitative determination of volatile substances is their absorption in a suitable environment, followed by analytical determination using available measurement techniques. For less equipped laboratories, virtually the only option remains to use titration methods, either direct or indirect, to quantify the absorbed substance.

Z hlediska stanovení mikrogramových množství však tento přístup nedává spolehlivé výsledky a mnohdy vůbec nejde použít. Další negativní skutečností dosud používaných absorpčních metod při stanovení těkavých látek je to, že není možné objektivně sledovat proces absorpce a tedy vyvstává do popředí otázka jeho ukončení.However, this approach does not give reliable results in terms of the determination of microgram amounts, and is often not applicable at all. Another negative fact of the absorbent methods used so far in the determination of volatiles is that it is not possible to objectively observe the absorption process and therefore the question of its termination arises.

Tyto nevýhody odstraňuje absorpční aparát pro mikrostanovení těkavých látek s fotometrickou indikací podle vynálezu. Sestává z nádoby opatřené v horní části tubusem pro odvod nosného plynu a tubusem pro přívod titračního činidla z automatické mikrobyrety, dno nádoby je vyústěno do trubice tvaru písmene U s ramenem konstruovaným jako Vigreuxova kolona, do něhož ve spodní části ústí přívod plynu z reakčniho prostředí, jehož ústí je zakončeno fritou, a s ramenem, přičemž ve spodní části trubice, s výhodou ve tvaru obdélníkové kyvety, je umístěno proti světelnému zdroji fotoelektrické čidlo, které ovládá automatickou mikrobyretu, spodní část trubice je opatřena vypouštěcím otvorem_a Fotoelektrické čidlo sestává ze dvou fotoodporů zapojených v jedné větvi odporového můstku, v jehož druhé větvi je zapojen potenciometr a mikroampermetr, zapojeny v diagonále můstku je prostřednictvím galvanického relé spojen přes spínač síiového napětí s automatickou mikrobyretou, přičemž před fotoodpory jsou zařazeny interferenční filtry, odpovídající vlnovým délkám maximálníThese drawbacks are overcome by the absorption apparatus for the micro-determination of volatile substances with a photometric indication according to the invention. It consists of a vessel fitted with a carrier gas discharge tube and a titration reagent tube from an automatic microburette at the top, the bottom of the vessel extends into a U-shaped tube with an arm designed as a Vigreux column, into which a gas supply from the reaction medium flows. whose mouth is ended frit and an arm while the bottom of the tube, preferably in the shape of a rectangular tube, is positioned opposite the light source photoelectric sensor, which controls the automatic microburette, the lower part of the tube is provided with a discharge hole _{and a} photoelectric sensor consists of two photoresist connected in one branch of the resistance bridge, in the other branch there is a potentiometer and microampermeter, connected in the diagonal of the bridge, is connected to the automatic microburette by means of a galvanic relay through the mains voltage switch. filters corresponding to maximum wavelengths

- 2 242 446 absorpce barevných forem, absorpční náplně, zapojení je napojeno na zdroj proudu.- 2 242 446 absorption of colored forms, absorbent filling, wiring is connected to a power source.

Absorpční zařízení pro stanovení těkavých látek podle vynálezu umožňuje objektivně sledovat proces absorpce a dále automaticky kompenzovat změny složení absorpčního prostředí, což velmi úzce souvisí s množstvím analyzované látky. Svým konstrukčním uspořádáním je vhodná pro stanovení malých koncentrací látek.The absorbent device for determining volatiles according to the invention makes it possible to objectively monitor the absorption process and further to automatically compensate for changes in the composition of the absorption medium, which is very closely related to the amount of substance to be analyzed. Its design makes it suitable for the determination of small concentrations of substances.

příklad konkrétního provedení je znázorněn na přiložených výkresech, kde na obr. 1 je znázorněn absorpční aparát, který sestává z nádoby 8, opatřené v horní části tubusem 1 pro odvod nosného plynu a tubusem 2 pro přívod titračního činidla z neznázorněné automatické mikrobyrety, dno nádoby 8 je vyiístěno do trubice 10 tvaru písmene U s ramenem £ konstruovaným jako Vigreuxova kolona, do něhož ve spodní části ústí přívod 4 plynu z reakčního prostředí, jehož ústí je zakončeno fritou 7, a s ramenem 9. Ve spodní části 11 trubice 10 ve tvaru obdélníkové kyvety je umístěno proti světelnému zdroji fotoelektrické čidlo £, které ovládá automatickou'mikrobyretu. Spodní část 11 trubice 10 je opatřena vypouštěcím otvorem 6.An example of a specific embodiment is shown in the accompanying drawings, in which Fig. 1 shows an absorption apparatus consisting of a container 8 provided with a carrier gas discharge tube 1 and a titration reagent tube 2 from an automatic microburette (not shown) at the top. it is disposed in a U-shaped tube 10 with an arm 6 designed as a Vigreux column, into which a gas inlet 4 of the reaction medium terminates with a frit 7 and an arm 9 in the lower part. The photoelectric sensor 6 is located opposite the light source, which controls the automatic microburette. The lower part 11 of the tube 10 is provided with a discharge opening 6.

Na obr. 2 je znázorněno schéma zapojení fotoelektrického čidla, které sestává ze dvou fotoodporů 15 zapojených v jedné větvi odporového můstku. V jeho druhé větvi je zapojen potenciometr 17. Mikroampermetr 16, zapojený v diagonále můstku, je prostřednictvím galvanického relé 19 spojen přes spínač 20 sílového napětí s, automatickou mikrobyretou 21. Zapojení je napojeno na zdroj 18 proudu. Světelný zdroj 22 je opticky propojen přes matnici 12, absorpční prostředí 1£ a interferenční filtry 14 s fo- i toodpory 15»FIG. 2 shows a wiring diagram of a photoelectric sensor consisting of two photo resistors 15 connected in one branch of a resistance bridge. In its second branch, a potentiometer 17 is connected. The microampermeter 16, connected in the diagonal of the bridge, is connected to the automatic microburette 21 via a galvanic relay 19 via a power voltage switch 20. The wiring is connected to a power source 18. The light source 22 is optically coupled through the matrix 12, the absorption medium 16 and the interference filters 14 with the photoresistors 15 '.

Stanovená látka je vypuzena ž roztoku a je zachycována v absorpčním aparátu, který je znázorněn na obr. 1, do vhodného absorpčního prostředí, které je upraveno tak, aby vykazovalo absorpci v oblasti viditelného záření. Účinkem stanovované látky dojde ke změně zabarvení absorpčního roztoku, která je sledována dvoupaprskovým fotoelektrickým čidlem £, jehož rozdílový signál po překročení předem stanovené hodnoty uvede do chodu automatic- ·*> 242 446 kou mikrobyretu, která dávkuje titrační činidlo až do obnovení původního zbarvení absorpčního roztoku. .The test substance is expelled from the solution and is trapped in the absorbent apparatus shown in FIG. 1 into a suitable absorbent environment which is adapted to exhibit absorption in the visible radiation region. The effect of the test substance changes the color of the absorption solution, which is monitored by a double-beam photoelectric sensor 6 whose differential signal, after exceeding a predetermined value, activates an automatic microburette which dispenses the titrating agent until the original color of the absorption solution is restored. . .

Nejvhodnějším materiálem ke konstrukci absorpčního aparátu je sklo. Vyhovuje zvláště svou dobrou chemickou stálostí a odolností. Absorbované látka je přiváděna trubicí 4 ve spodní části aparátu a je zakončena fritou 7. Ta slouží k rozptylování proudu plynné směsi do malých bublinek, čímž se zlepší absorpční proces. K vlastnímu zachycování látky dochází v pravém ramenu 2 zařízení, které je konstruováno jako Vigreuxova kolona. Míchání absorpční náplně je zajišťováno samocirkulací roztoku v důsledku snížení hustoty roztoku v koloně účinkem plynné směsi.. Potoelektrické čidlo 2 umístěno ve spodní části aparátu, proti světelnému zdroji. Tato spodní část tvoří v podstatě obdélníkovou kyvetu a podle potřeby lze volit dráhu paprsku ve směru její kratší nebo delší osy. Přívod 2 titračního činidla a odvod 1 nosného plynu je zajišťován dvěma tubusy v horní části aparátu.Glass is the most suitable material for the construction of the absorbent apparatus. It is particularly suitable for its good chemical stability and resistance. The absorbed substance is fed through a tube 4 at the bottom of the apparatus and terminates in a frit 7. This serves to disperse the gas mixture stream into small bubbles, thereby improving the absorption process. The actual entrapment of the substance occurs in the right arm 2 of the device, which is designed as a Vigreux column. Mixing of the absorbent packing is provided by self-circulation of the solution due to the reduction of the density of the solution in the column due to the gaseous mixture. A potoelectric sensor 2 located at the bottom of the apparatus, opposite the light source. This lower part forms a substantially rectangular cuvette and the beam path in the direction of its shorter or longer axis can be selected as desired. The titration reagent inlet 2 and carrier gas outlet 1 are provided by two tubes at the top of the apparatus.

Příkladem konkrétního použití navrženého zařízení je např. jeho aplikace při stanovení obsahu dusičnanů nebo kyanidů v pitné nebo odpadní vodě. U kyanidů lze využít jejich těkavosti v kyselém prostředí, dusičnanové ionty lze převézt redukcí na amoniak. Těkavost těchto látek*lze zvýšit zahřátím, popřípadě proudem nosného plynu.An example of a particular application of the proposed device is its application in the determination of nitrate or cyanide content in drinking or waste water. For cyanides, their volatility in acidic environments can be used, and nitrate ions can be converted to ammonia by reduction. The volatility of these substances can be increased by heating or by a carrier gas stream.

Náplň absorbéru je nutno volit konkrétně podle povahy stanovované látky. Například při absorpci kyanovodíku lze použít alkalickou náplň obsahující roztok komplexu murexidu s niklem. Působením kyanidových iontů dochází k uvolnění indikátoru z komplexu, což je doprovázeno barevnou změnou náplně. V případě zachycování amoniaku slouží ke sledování absorpce vhodný acidobázický indikátor.The charge of the absorber must be chosen specifically according to the nature of the substance to be tested. For example, in the absorption of hydrogen cyanide, an alkaline charge containing a solution of the murexide-nickel complex may be used. The action of cyanide ions releases the indicator from the complex, which is accompanied by a color change of the filling. In the case of ammonia capture a suitable acid-base indicator is used to monitor absorption.

K objektivnímu měření barevných změn v absorbéru lze použít například zapojení foťoelektrického čidla, které je schematicky znázorněno na obr. 2. Vlastním fotoelektrickým čidlem jsou dva fotoodpory 15.» zapojené do odporového mostu. Před fotoodpory 15 jsou zařazeny interferenční filtry 14, odpovídající vlnovým dél- 4 | 242 446 kám maximální absorpce barevných forem absorpční náplně. Fotoodpory 15 zachycují světelný signál ze zdroje 22, z něhož světelné paprsky procházf matnicí 12, absorpčním prostředím 13 a interferenčními filtry 14. před začátkem absorpce lze pomocí potenciometru 17, jež je druhou větví mostu, docílit vyváženého stavu, čemuž odpovídá nulová proudová hodnota v úhlopříčce mostu. Při změně zabarvení absorpčního roztoku se rovnováha poruší a vzniklý signál lze užít k zapnutí funkce automatické byrety 21, která přidává titrační činidlo tak dlouho, až je barevné změna kompenzována. Účinek kyanovodíku lze eliminovat například přídavkem nikelnaté soli, alkalickou reakci amoniaku lze vykompenzovat přídavkem anorganické kyseliny.For the objective measurement of the color changes in the absorber, it is possible to use, for example, the connection of a photoelectric sensor, which is schematically shown in Fig. 2. The photoelectric sensor itself is two photo resistors 15 »connected to a resistance bridge. In front of the photoresistors 15 are interference filters 14 corresponding to a wavelength of 4 242 446 maximum absorption of colored forms of absorbent filling. The photoresistors 15 pick up the light signal from the source 22 from which the light rays pass through the matte 12, the absorption medium 13 and the interference filters 14. before the absorption begins, a balanced state can be achieved by the potentiometer 17 which is the second branch of the bridge. bridge. When the color of the absorbing solution changes, the equilibrium is disrupted and the resulting signal can be used to turn on the function of the automatic burette 21, which adds the titrant until the color change is compensated. The effect of hydrogen cyanide can be eliminated, for example, by the addition of a nickel salt, the alkaline reaction of ammonia can be compensated by the addition of an inorganic acid.

K dávkování titračního činidla lze využít libovolnou automatickou mikrobyretu. Celkové spotřeba přidaného titračního činidla je úměrná množství absorbované látky.Any automatic microburette can be used to dispense the titrant. The total consumption of the added titrant is proportional to the amount of substance absorbed.

Výhody navrhovaného řešení spočívají především v možnosti simultánní titrace, v časové úspoře. Dále se zvýší spolehlivost stanovení ve srovnání s přímou spektrofotometricí, rovněž se zlepší podmínky z hlediska bezpečnosti a hygieny práce, například při stanovení kyanidů odpadá nutnost používání zdraví škodlivych činidel a rozpouštědel. Metoda stanovení za užití navrhované aparatury je nenáročná jak z hlediska obsluhy, tak z hlediska pořizovacích nákladů.The advantages of the proposed solution consist mainly in the possibility of simultaneous titration, in time savings. Furthermore, the reliability of the assay will be improved compared to direct spectrophotometry, as well as safety and hygiene conditions will be improved, for example in the determination of cyanides, the use of harmful reagents and solvents is avoided. The method of determination using the proposed apparatus is undemanding in terms of both operation and acquisition costs.

Možnost využití navrhované aparatury je velmi široká. Zvláště vhodné se jeví využití v oblasti ochrany životního prostředí, v oboru agrochemie, popřípadě při kontrole jakosti potravin.The possibility of using the proposed apparatus is very wide. Especially suitable for environmental protection, agrochemistry or food quality control.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

242 448

1. An absorbent device for the micro-determination of volatile substances having a photometric indication, characterized in that it consists of a vessel (8) provided with a tube (1) at the upper part for the carrier gas evacuation and a tube (2) for the titration reagent. the bottom of the vessel (8) terminates in a U-shaped tube (10) with an arm (5) designed as a Vigreux column, into which at its lower end a gas inlet (4) flows from the reaction medium whose mouth terminates in a frit (7); and with an arm (9), wherein in the lower part (11) of the tube (10), e.g. in the shape of a rectangular cuvette, a photoelectric sensor (5), which controls the automatic microburette (21), is positioned opposite the light source. The lower part (11) of the tube (10) is provided with a discharge opening (6).

Absorbing device according to Claim 1, characterized in that the photoelectric sensor (5) consists of two photoresistors (15) connected in one branch of a resistance bridge, in the other branch of which a potentiometer (11) and a microampermeter (16) connected in is connected via a galvanic relay (19) via a mains voltage switch (20) to an automatic microburette (21), with interference filters (14) corresponding to the wavelengths of maximum absorption of color forms of the absorption charge, is connected to a power source (18).