способ определения изобутилового спирта в газовой смеси легколетучих спиртов

Формула изобретения

Способ определения изобутилового спирта в газовой смеси легколетучих спиртов, включающий детектирование пьезоэлектрическим кварцевым сенсором, предварительно модифицированным активным сорбентом, отличающийся тем, что в качестве активного сорбента применяют силиконовое масло (лукооил) в количестве 10 15 мкг при содержании изобутилового спирта в газовой смеси легколетучих спиртов 20 80 об.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к аналитической химии органических соединений (разделение и анализ) и может быть использовано при анализе газовых выбросов предприятий, например, лакокрасочной промышленности, содержащих легколетучие спирты.

Аналогом может служить способ детективрования легколетучих спиртов методом газовой хроматографии. Недостатком способа является сложность аппаратурного оформления.

Известен способ определения летучих веществ в воздушной среде методом пьезокварцевого микровзвешивания. Недостатком способа является высокий предел обнаружения веществ.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому решению является способ определения спиртов в воздушной среде с помощью модифицированного кварцевого сенсора. В качестве модификатора применен 4-циан-4-пентилбифенил (ПЦБ). Недостатком прототипа является невозможность селективного определения изобутилового, н-бутилового, н-пропилового и изопропилового спиртов при совместном присутствии и высокий предел обнаружения.

Задачей изобретения является селективное определение изобутилового спирта в присутствии легколетучих спиртов, снижение пределов обнаружения и повышения экспрессности анализа.

Поставленная задача достигается тем, что в способе определения изобутилового спирта в газовой смеси легколетучих спиртов, включающем детектирование пьезоэлектрическим кварцевым сенсором, предварительно модифицированным активным сорбентом, новым является то, что в качестве активного сорбента (модификатора) использовано силиконовое масло (лкооил) в количестве 10 15 мкг (расход газа-носителя воздух 5 10 мл/с) при содержании изобутилового спирта в газовой смеси легколетучих спиртов 20 80 об.

Положительный эффект по предлагаемому способу достигается за счет того, что применяемый сорбент-модификатор (лукооил) позволяет обнаруживать избирательно наименьшее количество изобутилового спирта в анализируемой пробе, использование в качестве растворителя лукооила ацетона позволяет получить воспроизводимый сигнал. Выбор оптимальной массы сорбента (10 15 мкг) и расхода воздуха (5 10 мл/с) способствует увеличению чувствительности модифицированного кварцевого сенсора и экспрессности анализа.

Присутствие н-пропилового, изопропилового и н-бутилового спиртов не мешает избирательно сорбировать изобутиловый спирт на модифицированных электродах кварцевого сенсора, при содержании его в смеси 20 80 об.

Способ определения изобутилового спирта в газовой смеси легколетучих спиртов состоит из двух этапов: 1) подготовка сенсора для определения спирта в газовой смеси и 2) детектирование изобутилового спирта в смеси гомологов и изомеров.

1) На обе стороны серебряного электрода (диаметр 5 мм, площадь 0,2 см²) пьезоэлектрического кварцевого сенсора (срез АТ, плотность кварца 2600 кг/м³) с собственной резонансной частотой 8 МГц наносили микрошприцем раствор силиконового масла (лукооила) в ацетоне в количестве 10 - 15 мкг (концентрация 1 мг/м³. Затем сушили в сушильном шкафу 1 ч при 60^oC (этого времени достаточно для испарения растворителя). 2) Модифицированный кварцевый сенсор помещали в ячейку детектирования. Затем пропускали газ-носитель-воздух (расход 5 10 мл/с) в течение 1 мин, анализируемую пробу (расход 5 10 мл/с), содержащую 20 80 об. изобутилового спирта в газовой смеси н-пропилового, изопропилового и н-бутилового спиртов, в течение 8 мин.

Изменение резонансной частоты сенсора (разность частот вибрации сенсора в воздухе и в анализируемой газовой пробе) прямо пропорционально содержанию изобутилового спирта в анализируемой газовой пробе [4] его находят по градуировочному графику.

Пример 1. На обе стороны электрода сенсора микрошприцем наносят 10 мкг раствора лукооила в ацетоне (концентрация 0,1 мг/м³). Затем сенсор сушат в сушильном шкафу 1 ч при 60^oC. После сушки сенсор помещают в ячейку детектирования, куда подается воздух (расход 5 мл/с) в течение 1 мин, затем анализируемая проба (содержание изобутилового спирта в газовой смеси гомологов и изомеров 20 об. расход 5 мл/с) в течение 8 мин. Содержание изобутилового спирта в газовой смеси, прямо пропорциональное разности частот вибрации сенсора в воздухе и в анализируемой газовой пробе, находят по градуировочному графику, построенному по стандартным газовым растворам спиртов.

Продолжительность анализа, включая стадии нанесения пленки сорбента 135 мин; при повторном использовании модифицированного сенсора 9 мин.

Чувствительность сенсора 1050 Гц м³ мг^-1.

Пример 2. Масса лукооила 15 мкг, расход газа-носителя и анализируемой газовой пробы 10 мл/с (содержание изобутилового спирта 80 об.), Анализируют, как указано в примере 1. Способ осуществим. Чувствительность сенсора 1150 Гц м³ мг^-1. Результаты определения изобутилового спирта в смеси гомологов и изомеров предлагаемым способом приведены в табл. 1.

Пример 3. Масса лукооила 15 мкг, расход газа-носителя и анализируемой газовой пробы 5 мл/с (содержание изобутилового спирта 17 об.). Способ не осуществим, так как не выполняется задача предлагаемого способа селективное определение спирта в смеси легколетучих спиртов.

Пример 4. Масса лукооила 15 мкг, расход газа-носителя и анализируемой газовой пробу 10 мл/с (содержание изобутилового спирта 85 об.). Способ не осуществим, так как не выполняется задача предлагаемого способа селективное определение изобутилового спирта в смеси легколетучих спиртов.

Пример 5. Масса лукооила 5 мкг, расход газа-носителя и анализируемой газовой пробы 5 мл/с (содержание изобутилового спирта 80 об.). Анализируют, как указано в примере 1. Способ осуществим. Чувствительность сенсора низкая 400 Гц м³ мг^-1. Результаты определения изобутилового спирта в смеси гомологов и изомеров предлагаемым способом приведены в табл. 1.

Пример 6. Масса лукооила 20 мкг, расход газа-носителя и анализируемой газовой пробы 10 мл/с (содержание изобутилового спирта 80 об.). Анализируют, как указано в примере 1. Способ не осуществим, так как фиксируемый сигнал (F) не стабилен.

Пример 7. Масса лукооила 15 мкг, расход газа-носителя и анализируемой газовой пробы 3 мл/с (содержание изобутилового спирта 80 об.). Анализируют, как указано в примере 1. Способ осуществим. Чувствительность сенсора низкая 200 Гц м³ мг^-1. Результаты определения изобутилового спирта в смеси гомологов и изомеров предлагаемым способом приведены в табл. 1.

Пример 8. Масса луккооила 15 мкг, расход газа-носителя и анализируемый газовой пробы 7 мл/с (содержание изобутилового спирта 80 об.). Анализируют, как указано в примере 1. Способ осуществим, Чувствительность сенсора 1130 Гц м³ мг^-1. Результаты определения изобутилового спирта в смеси гомологов и изомеров предлагаемым способом приведены в табл. 1.

Пример 9. Масса лукооила 20 мкг, расход газа-носителя и анализируемой газовой пробы 10 мл/с (содержание изобутилового спирта 80 об.). Анализируют, как указано в примере 1. Способ не осуществим, так как наблюдается разрушение поверхности пленки сорбента.

Из примеров 1 9 и табл. 1 2 следует, что положительный эффект по предлагаемому способу достигается при массе сорбента (лукооила) 10 15 мкг (концентрация раствора лукооила в ацетоне 1 мг/м³), расход газа-носителя и анализируемой газовой пробы 5 10 мл/с, содержанием изобутилового спирта в газовой смеси гомологов и изомеров 20 8- об. Эти условия позволяют определять изобутиловый спирт в газовой смеси гомологов и изомеров. При уменьшении массы сорбента (пример 5) и расходе газа-носителя и анализируемой газовой пробы (пример 7) снижается чувствительность модифицированного кварцевого сенсора по отношению к изобутиловому спирту, Увеличение массы лукооила и расхода газа-носителя или анализируемой газовой пробы (примеры 6 и 9) приводит к разрушению поверхности пленки сорбента и не стабильному сигналу. При увеличении или уменьшении содержания изобутилового спирта в анализируемой газовой пробе, содержащей легколетучие спирты, невозможно осуществить селективное определение исследуемого спирта (примеры 3 и 4).

По сравнению с прототипом предлагаемое техническое решение имеет следующие преимущества:

1) создания условия для определения изобутилового спирта в газовой пробе в присутствии гомологов и изомеров;

2) значительно снижаются пределы обнаружения н-бутилового спирта: по прототипу 0,234 мг/м³, по предлагаемому решению, 0,04 мг/м³;

3) повышается чувствительность сенсора, модифицированного лукооилом, по отношению к бутиловому спирту в 1,5 раза.