Научная электронная библиотека
Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания

3.3.3.4. Содержание галогенов

Методы переведения пробы в растворимую форму для экологических проб.

Введение

Только несколько аналитических методов могут быть использованы для изучения твердых образцов. С переведением пробы в растворимую форму разрушается образец матрицы и аналиты переводятся из твердой фазы в измеримую жидкую среду (табл. 3.12).

Таблица 3.12

Обзор распространённых методов переведения пробы
в растворимую форму

Типы
разложения

Проведение

Примеры

Матрица

1. Разложение плавлением

кислое/щелочное

окислительное/восстановительное

сульфирующее

Пиросульфат/Сода

Сода/

Селитра/Натрий

Метод Фрайбергера

неорганический

неорганический/органический

неорганический

2. Жидкостное разложение

открытая система

кислоты

окислители

каталитическое

замкнутая система

статичное

динамичное

HCl, HNO3

HNO3/KMnO4

H2O2

Бомба под давлением

неорганический

неорганический/органический

неорганический

неорганический/органический

неорганический/органический

3. Горение

открытая система

замкнутая система

статичное

динамичное

Муфельная печь, 500 °C

Воздух

Шёнингер, O2

Пламя

органический

органический

органический

4. Прочее

Пиролиз/Пирогидролиз

Разложение Cl2, Br2

Восстановительное разложение H2 и C

Электролитический

Разложение энзимами

неорганический/органический

неорганический

неорганический/органический

неорганический

органический

Привести к искажению результатов может следующее:

● Неполный анализ, который может занизить полученные показатели.

● Потеря некоторых элементов вследствие улетучивания, адсорбции или протекания каких-либо реакций.

● Появление поправок из-за протекания химических реакций (например, протекание реакций с материалом емкости или атмосферным воздухом).

Переведение пробы в растворимую форму озолением для определения галогенов и серы

В первую очередь галогены (хлор и сера) являются важнейшими параметрами, которые должны быть учтены при проектировании установок по очистке отходящих газов (улавливание кислотных газов, таких как HCl и SO2). Кроме того в мусоросжигательных установках наличие хлора характеризует степень риска образова-
ния коррозий.

Галогенные соединения во время сжигания могут быть окислены до галогенидов. В этом случае они в качестве HCl присутствуют в отработанных газах или как легко растворимый Cl в твердой субстанции. Также соединения серы окисляются до SO2, который, являясь сульфатом и может быть растворен. Если отработанные газы и оставшаяся после горения твердая субстанция подвергаются растворению, то содержащиеся в них сера и хлор в качестве SO2 и Cl– переходят в раствор.

В то время как многие установки работают на кислородно-водородном пламени, сжигание по методу Шёнингера (Schöninger, 1955) [36], (Ehrenberger, 1991) [37] представляет собой упрощенный метод, который подходит, прежде всего, для органических проб. Проблемы возникают в любом случае, если в пробах содержатся неорганические хлориды, например, поваренная соль. Параллельно с определением теплотворной способности при сжигании в калориметрической бомбе может быть определено содержание хлора и серы.

Переведение пробы в растворимую форму в калориметрической бомбе

В качестве альтернативы может быть использован способ быстрого определения не только содержания хлора и серы, но и теплотворной способности. Одна навеска в данном эксперименте равняется 50–300 мг. В основу анализа заложен принцип полного разрушения органической матрицы пробы в калориметре при парциальном давлении кислорода в 30 бар. Высокая внутренняя температура в 1000–1500 °С и высокое парциальное давление кислорода обеспечивают переход органических серо- и галогеносодержащих соединений в SO3 и соответствующие галогениды. Более низкая поверхностная температура (< 400 °С) обеспечивает окисление SO2 до SO3. Недостатком по сравнению с трубчатыми печами является тот факт, что температура сгорания зависит от энергии, высвобождаемой из пробы, и, следовательно, не может быть определена. Продукты сгорания количественно переходят в водный раствор (табл. 3.13.) и определяются как хлориды и сульфаты.

Таблица 3.13

Состав раствора поглощения и концентрированного раствора
для определения серы и хлора

Реакция абсорбции (поглощения)

Концентрированный раствор

Na2CO3 21,2 г/л

NaHCO3 6,3 г/л

50 мл

30 % – H2O2

25 мл

NaOH – таблетки

7–8 штук

Переведение пробы в растворимую форму методом Шёнингера

Для расщепления используют колбы Эрленмейера. На ввинчивающейся пробке расположен платиновый провод, который над пробой воспламеняется и в то же время закрепляется под клемму. Внутри бутылки раствор поглощения (обычно сильно разбавленная NaOH с несколькими каплями H2O2). Перед зажиганием бутылка тщательно промывается чистым кислородом до тех пор, пока не будет вытеснен атмосферный азот.

После процесса горения колбы несколько раз энергично встряхиваются, чтобы ускорить процесс поглощения и растворения продуктов сгорания. Это длится приблизительно 15 минут. Затем содержимое колбы может быть количественно переведено в мерную колбу и аналитически определены концентрации сульфата и хлорида.

Данный метод позволяет вычислить общий хлор (и/или общее содержание серы), то есть все его органические и неорганические соединения. Если необходимо определить только органическую составляющую, то для сжигания следует использовать другую аппаратуру, которая позволяет абсорбировать отработанные газы без примеси твердых остатков (рис. 3.14).

После переведения пробы в растворимую форму определение хлора, серы, фосфора и йода осуществляется с помощью ионной хроматографии [38].


Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074