Методические указания по фотометрическому измерению концентраций серной
кислоты и диоксида серы в присутствии сульфатов в воздухе рабочей зоны
(утв. заместителем Главного государственного санитарного врача СССР
А.И. Заиченко 30 марта 1988 г. № 4588-88)
Серная кислота - маслянистая бесцветная жидкость, плотность 1,834
г/см3, Т. пл. 10,35 °С, Т.кип. 340 °С (разл.),
с водой смешивается во всех отношениях.
В воздухе находится в виде аэрозоля.
Раздражает и прижигает слизистые верхних дыхательных путей, поражает
легкие. При попадании на кожу вызывает тяжелые ожоги.
ПДК серной кислоты в воздухе 1 мг/м3.
Диоксид серы (сернистый ангидрид) - бесцветный газ c резким запахом, плотность 2,926 г/л, Т.кип. -10,1 °С, растворим в воде.
Раздражает дыхательные пути, вызывая спазм бронхов, обладает
общетоксическим действием.
ПДК диоксида серы в воздухе 10 мг/м3.
Характеристика метода
Метод основан на взаимодействии серной кислоты и диоксида и серы
с иодид-иодатной смесью и последующем фотометрическом
измерении окрашенного продукта реакции при 400 нм. Различные агрегатные состояния
этих веществ позволяют проводить раздельное измерение их в воздухе.
Отбор проб аэрозоля серной кислоты производится концентрированием
на фильтр, паров диоксида серы - в раствор иодида калия.
Нижний предел измерения серной кислоты в анализируемом объеме
раствора 25 мкг, диоксида серы - 5 мкг.
Нижний предел измерения серной кислоты в воздухе 0,5 мг/м3
(при отборе 100 л воздуха), диоксида серы - 5 мг/м3 (при отборе 2 л воздуха).
Диапазон измеряемых концентраций серной кислоты от 0,5 до 5 мг/м3,
диоксида серы - от 5 до 50 мг/м3.
Измерению не мешают сульфаты натрия, калия, магния, кальция,
цинка, никеля в количестве до 1 мг, сульфат меди до 0,5 мг. Мешают измерению сульфат
железа, сильные кислоты.
Суммарная погрешность измерения не превышает ± 25 %.
Время выполнения измерения, включая отбор проб, 25 мин.
Приборы, аппаратура и посуда
Фотоэлектроколориметр.
Аспирационное устройство.
Поглотительные сосуды с пористой пластинкой № 1.
Фильтродержатель.
Колбы мерные, ГОСТ
1770-74, вместимостью 25 мл.
Пипетки, ГОСТ 20292-74, вместимостью 1, 2 и 5 мл.
Пробирки с пришлифованной пробкой, ГОСТ 10515-75, вместимостью
10 мл.
Стаканы химические, ГОСТ 19908-80, вместимостью 50 мл.
Стеклянная трубка, длиной 5 - 6 см, заполненная кусочками фильтра
АФА-ХА для поглощения аэрозоля серной кислоты.
Реактивы, растворы и материалы
Серная кислота, 0,1 н раствор (фиксанал).
Иодид калия, ГОСТ 4232-74, хч, 3 % раствор, свежеприготовленный.
Иодат калия, ГОСТ
4202-75, хч, 1 % раствор (устойчив в течение недели).
Поглотительный раствор*: 1 % раствор иодата
калия смешивают с водой в соотношении 1:3,5. Раствор устойчив в течение недели.
Фильтры АФА-ХА-20.
Стандартный раствор серной кислоты № 1 с концентрацией 1 мг/мл
готовят разбавлением 20,4 мл 0,1 н раствора серной кислоты
до 100 мл водой.
Стандартный раствор серной кислоты № 2 с концентрацией 100 мкг/мл
готовят соответствующим разбавлением стандартного раствора № 1 водой. Стандартные
растворы устойчивы в течение месяца.
Стандартный раствор диоксида серы № 1 с концентрацией 100 мкг/мл
готовят разбавлением 3,12 мл 0,1 н раствора серной кислоты
до 100 мл поглотительным раствором. Устойчив в течение
недели.
______________
*
Если пробы будут анализироваться в тот же день, можно воспользоваться
поглотительным раствором, состоящим из иодата, иодида
калия и воды в соотношении 1:0,5:3,5. Раствор устойчив в течение суток. Окраска
раствора после отбора проб устойчива в течение 6 часов.
Отбор пробы воздуха
Воздух с объемным расходом 10 л/мин аспирируют
через фильтр АФА-ХА-20, закрепленный в фильтродержатель.
Для измерения 1/2 ПДК необходимо отобрать 100 л воздуха.
Для измерения диоксида серы воздух о
объемным расходом 0,5 л/мин аспирируют
через два последовательно соединенных поглотительных сосуда, содержащих по 5 мл
поглотительного раствора. Перед поглотительными сосудами помещают стеклянную трубку,
заполненную кусочками фильтра АФА-ХА. Для измерения 1/2 ПДК необходимо отобрать
2 л воздуха.
Подготовка к измерению
Градуировочные растворы готовят согласно
таблицам 20 и 21.
Таблица 20
Шкала градуировочных растворов для определения
серной кислоты
Номер стандарта
|
Стандартный раствор серной кислоты № 2, мл
|
Вода, мл
|
Содержание серной кислоты в объеме 5 л, мкг
|
1
|
0
|
10
|
0
|
2
|
0,25
|
9,75
|
12,5
|
3
|
0,5
|
9,5
|
25,0
|
4
|
1,0
|
9,0
|
50,0
|
5
|
1,5
|
8,5
|
75,0
|
6
|
2,0
|
8,0
|
100,0
|
7
|
2,5
|
7,5
|
125,0
|
В целях получения идентичности окрасок шкалы и проб стандартный
раствор серной кислоты (от 0,25 до 2,5 мл) наносят на фильтры АФА-ХА, помещенные
в стаканы и обрабатывают дважды горячей водой общим объемом 10 мл. Фильтраты сливают
в пробирку, охлаждают, объем доводят до 10 мл водой и перемешивают.
Для анализа отбирают по 5 мл градуировочных
растворов, все пробирки шкалы добавляют 1 мл 1 % раствора иодата
калия 0,5 мл 3 % раствора иодида калия.
Подготовленные градуировочные растворы
перемешивают и через 10 мин измеряют оптическую плотность на фотоэлектроколориметре при длине волны 400 нм в кюветах с толщиной
поглощающего слоя 10 мм по отношению к раствору сравнения, не содержащему определяемого
вещества (раствор № 1 по табл. 20).
Окраска шкалы устойчива в течение суток.
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).
Проверка градуировочного графика проводится
1 раз в 3 месяца или в случае использования новой партии реактивов.
Градуировочные растворы диоксида серы
готовят согласно таблице 21.
Таблица 21
Шкала градуировочных растворов для определения
диоксида серы
Номер стандарта
|
Стандартный раствор № 2, эквивалентный100 мкг/мл
диоксида серы, мл
|
Поглотительный раствор, мл
|
Содержание диоксида серы, мкг
|
1
|
0
|
2,5
|
0
|
2
|
0,05
|
2,45
|
5
|
3
|
0,1
|
2,4
|
10
|
4
|
0,2
|
2,3
|
20
|
5
|
0,3
|
2,2
|
30
|
6
|
0,4
|
2,1
|
40
|
7
|
0,5
|
2,0
|
50
|
Во все пробирки шкалы добавляют по 2 мл поглотительного раствора
и по 0,5 мл 3 % раствора иодида калия.
Подготовленные градуировочные растворы
перемешивают и через 10 мин измеряют оптическую плотность на фотоэлектроколориметре при длине волны 400 нм в кюветах с толщиной
поглощающего слоя 10 мм по отношению к раствору сравнения, не содержащему определяемого
вещества (раствор № 1 по табл. 21). Окраска шкалы устойчива в течение 6 ч.
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).
Проверка градуировочного графика проводится
1 раз в 3 месяца или в случае использования новой партии реактивов.
Проведение измерения
При определении серной кислоты фильтры с отобранной пробой обрабатывают
дважды горячей водой по 5 мл, смывы сливают в пробирку, охлаждают, доводят объем
до 10 мл и перемешивают. Отбирают по 5 мл пробы и обрабатывают аналогично градуировочным растворам. Оптическую плотность полученного раствора
измеряют по сравнению с контролем, который готовят одновременно и аналогично пробам.
Количественное определение содержания серной кислоты в мкг проводят
по предварительно построенному градуировочному графику.
При определении диоксида серы по 2,5 мл пробы переносят в колориметрические
пробирки и обрабатывают аналогично градуировочным растворам.
Оптическую плотность измеряют по сравнению с контролем, который готовят одновременно
и аналогично пробам.
Количественное определение содержания диоксида серы в мкг проводят
по предварительно построенному градуировочному графику.
Расчет концентрации
Концентрацию серной кислоты и диоксида серы "С" в воздухе
(в мг/м3) вычисляют по формуле:
где а - содержание
серной кислоты и диоксида серы в анализируемом объеме раствора пробы, найденное
по градуировочному графику, мкг;
b - общий объем раствора пробы, мл;
σ-
объем пробы, взятый для анализа, мл;
V - объем воздуха,
отобранный для анализа и приведенный к стандартным условиям, л
(см. приложение 1).
Приложение 1
Приведение объема воздуха к температуре 20
°С и давлению 760 мм рт. ст. проводят по следующей
формуле:
где Vt - объем воздуха, отобранный для анализа, л;
Р
- барометрическое давление, кПА (101,33 кПа = 760 мм рт. ст.);
t°
- температура воздуха в месте отбора пробы, °С.
Для удобства расчета V20 следует пользоваться таблицей коэффициентов (приложение
2). Для приведения объема воздуха к температуре 20 °С и
давлению 760 мм рт. ст. надо умножить Vt на соответствующий коэффициент.
Приложение 2
Коэффициент К для приведения объема воздуха
к стандартным условиям
Давление Р, кПа/мм рт. ст.
|
ºС
|
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
|
0,9655
|
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
|
0,9199
|
0,9248
|
0,9297
|
0,9347
|
0,9397
|
0,9421
|
0,9471
|