Воздействие химического завода по производству удобрений на окружающую среду

Безаммиачная вода. К 1 л дистиллированной воды прибавляют 5 мл 10%-ной серной кислоты и воду перегоняют. Первые 100-200 мл погона выливают, а следующую порцию его проверяют реактивом Несслера на содержание NH₄⁺. При отрицательной реакции чистую воду собирают в приемник.

Реактив Несслера. Растворяют 17 г. хлорида ртути (II) в 300 мл воды в другом сосуде растворяют 35 г. иодида калия в 100 мл воды и приливаю раствор хлорида ртути (II) до образования нерастворимого красного осадка. Затем в эту же колбу добавляют 600 мл 20%-нога раствора едкого натра и оставшийся раствор хлорида ртути (II). Реактиву дают отстояться в темноте в течение суток, а затем осторожно декантируют прозрачный, слабо окрашенный в желтый цвет раствор в склянку из темного стекла. Реактив хранят в закрытой склянке или в запаянных ампулах.

При отсутствии хлорида ртути (II) реактив можно приготовить из металлической ртути. Растворяют 15 г. иодида калия в 10 мл воды и в этот раствор постепенно добавляют 11,25 г. иода, очищенного возгонкой. Когда иод полностью растворится, в раствор вносят 15 г. ртути. Сосуд с получение смесью помещают в холодную воду и встряхивают его время от времени тех пор, пока находящаяся сверху желтая жидкость не обесцветится. Обесцвеченную жидкость декантируют в колбу емкостью 100 мл. Затем несколько капель этой жидкости переносят в пробирку и добавляют одну каплю 1%-ного раствора крахмала. Если раствор в пробирке не окрасится, то в колбу с жидкостью вносят иод в таком количестве, чтобы при проведении пробы описанным выше способом в растворе появилось слабое окрашивание. Тогда объем декантированной жидкости доводят водой до 100 мл. Полученный раствор смешивают с 485 мл 10%-нога раствора едкого натра. Раствор оставляют на несколько дней, время от времени встряхивая его.

В качестве реактива пользуются находящейся сверху светлой жидкостью. Сохраняют реактив в склянке из темного стекла.

Поглотительный раствор. В мерную колбу емкостью 50 мл вносят 25-30 мл воды, 5 мл реактива Несслера и доводят объем водой до метки.

Стандартный раствор хлорида аммония NH₄CI. В мерную колбу емкостью 250 мл вносят 0,0786 г. хлорида аммония и растворяют его в воде. Объем раствора доводят водой до метки. 1 мл полученного раствора соответствует 0,1 мг аммиака.

Серная кислота H₂SO₄ 10-ный раствор.

Раствор для приготовления искусственной стандартной шкалы. В мерной колбе емкостью 250 мл растворяют в воде 55,5 г железо-аммонийных квасцов Fe₂(S0₄)₃ * (NH₄)₂SO₄ 24Н₂О, предварительно высушенных на воздухе, добавляют 20 мл 10%-ной серной кислоты и доводят объем водой до метки. Раствор должен быть совершенно прозрачным.

Натуральная и искусственная стандартные шкалы. Натуральную шкалу (табл.) готовят для проверки искусственной шкалы (табл. 3).

Таблица 3 Натуральная стандартная шкала

От каждого полученного раствора отбирают по 0,5 мл в колориметрические пробирки (диаметром 8 мм). Полученные стандарты соответствуют следующему содержанию аммиака: 0; 0,5; 1, 2; 3 мг. Шкала неустойчива и пригодна для работы в течение одного дня

Таблица 4 Искусственная стандартная шкала

От каждого раствора отбирают в колориметрические пробирки (диаметром 8 мм) по 0,5 мл. Полученные стандарты соответствуют следующему содержанию аммиака: 0; 0,5; 1; 2; 3 \мг. Искусственная шкала устойчива в течение двух недель.

Ход определения. Вносят 0,5 мл поглотительного раствора в микропоглотительный прибор, присоединяют его к микроаспиратору и протягивают воздух со скоростью 10 мл/мин до тех пор, пока окраска поглотительного раствора не совпадет с окраской одного из эталонов стандартной шкалы. Отметив объем пропущенного воздуха, определяют концентрацию аммиака.

Концентрации аммиака в мг/л для каждого эталона при протягивании различных объемов воздуха приведены в табл5.

Таблица 5 Концентрации аммиака в воздухе млг/л

Анализ оксида азота (П)

1. Конверсионно-фотометрический метод

Предложен конверсионно-фотометрический метод определения оксида азота (II) в газовых смесях (воздухе), основанный на суммарном взаимодействии продуктов реакции оксида азота(II) с оксидом иода(V), протекающей по уравнению:

5NO + I₂O₅ = 5NO₂ +I₂

Задача суммарного определения NO₂ и I₂ решена путем применения индикатора, чувствительного к обоим указанным компонентам. Таким индикатором оказался водно-спиртовый раствор иодида холима, которым пропитана лента, изготовленная из хро-матографической бумаги.

Для определения микроконцентраций оксида азота используют установку, в которой основным блоком является серийный ленточный газоанализатор ФЛ5501М. Действие его основано на измерении интенсивности окраски соединений, образующихся при взаимодействии чувствительного индикатора с анализируемым компонентом, и концентрировании окрашенных продуктов реакции на индикаторной ленте.

В преобразователе, содержащем 8 г I₂О₅, автоматически поддерживают температуру 130 ± 2 °С.

2. Колориметрическое определение

Приицип метода. Метод основан на окислении оксида азота до диоксида хромовой кислотой, нанесенной на твердый сорбент, и дальнейшем определении диоксида азота по образованию азокрасителя с реактивом Грисса - Илосвая.

Минимальная определяемая концентрация 0,065 мкг в анализируемом объеме.

Определению мешает диоксид азота, влияние которого устраняют в процессе отбора пробы. Влияние окислителей, присутствующих обычно в атмосферном воздухе, незначительно.

Реактивы

Сорбент. Инертный пористый носитель типа ТС-М, промытый горячей водой и высушенный, с размером зерен 0,32-0,5 мм смачивают 20% водным раствором триэтаноламина, помещают в чашку и сушат 40-60 мин при 90-95 °С. Сухой сорбент должен рассыпаться.

Стабилизатор влажности. К 40 г. безводного ацетата натрия медленно, по каплям, при постоянном перемешивании добавляют 13 мл воды. Получают гранулированные кристаллические зерна.

Окислитель. Инертный пористый носитель с размером зерен 0,32-0,50 мг смачивают раствором, содержащим 17 г. триоксида хрома в 100 мл воды. Избыток раствора сливают, реагент высушивают при 105-115 °С и хранят в склянке с притертой пробкой.

Фильтр - стеклянная трубка (внутренний диаметр 20 мм, длина 150 мм) заполненная 15 мл сорбента для диоксида азота, 15 мл гранулированного порошка стабилизатора влажности, 10 мл окислителя. Сорбенты разделены между собой тампонами из стекловаты.

Поглотительный раствор. 40 г. иодида калия растворяют в 500 мл воды Полученный раствор должен быть бесцветным. Сохраняют в банке из темной стекла. Срок хранения две недели.

Сульфит натрия, 0,06% раствор. Готовят перед употреблением.

Уксусная кислота, 12% раствор. 64 мл концентрированной кислоты наливаю в мерную колбу на 500 мл и доводят водой до метки,

Сульфаниловая кислота. 0,5 г сульфаниловой кислоты растворяют в 150 мл 12% раствора уксусной кислоты. Растворы сохраняют в банке из темного стекла

а - Нафтиламин. 0,2 г реактива растворяют в 20 мл воды при нагревании на водяной бане до образования лиловых капель на дне колбы. Раствор осторожнее сливают в темную склянку, оставляя осадок в колбе, и приливают к раствор; 150 мл 12% раствора уксусной кислоты.

Составной реактив (реактив Грисса - Илосвая). Перед анализом смешивают растворы а - нафтиламина и сульфаниловой кислоты в отношении 1: 1.

Исходный стандартный раствор нитрита натрия. 2-3 г. NаNO₂ растворяют и сушат при 50-60 °С в течение 2 ч. Навеску 0,1500 г. растворяют в мерной колбе на 100 мл. 1 мл полученного раствора соответствует 1 мг NO₂.

Рабочий стандартный раствор с содержанием NO₂ 1 мкг/мл готовят соответствующим последовательным разбавлением исходного стандартного раствора поглотительным раствором иодида калия.

Отбор проб. Для определения разовой концентрации исследуемый воздух со скоростью 0,25 л/мин протягивают в течение 20 мин через систему, состоящую из стеклянной трубки-фильтра, заполненной сорбентом для поглощения NO₂ стабилизатором влажности и окислителем, и U-образного поглотительного прибора, содержащего 6 мл 8% раствора иодида калия.

Ход определения. После отбора проб поглотительный раствор доводят до первоначального объема. Отбирают 5 мл исследуемого раствора в колориметрическую пробирку, добавляют 0,5 мл составного реактива и встряхивают. Через 20 мин в пробирку вносят 5 капель 0,06% раствора сульфита натрия и тщательно взбалтывают. Измеряют оптическую плотность раствора в кювете с толщиной слоя 10 мм при длине волны 540 нм относительно воды. Одновременно измеряют оптическую плотность контрольного раствора, для чего 5 мл поглотительного раствора обрабатывают аналогично анализируемой пробе.

Концентрацию определяют по градуировочному графику, с поправкой на оптическую плотность контрольного раствора.

3. Хемилюминесцентный анализатор оксида азота

Способность атомов и молекул поглощать энергию, поступающую к ним извне, вызывает новое энергетическое состояние вещества, которое называется возбужденным. Избыточная энергия, полученная при возбуждении, может быть израсходована на отрыв электронов - ионизацию вещества; на какие-либо фотохимические реакции; может перейти в тепловую энергию. Кроме того, возбужденные атомы или молекулы способны отдавать свою избыточную энергию или часть ее в виде света. Как правило, большая часть твердых веществ при сильном нагревании светится.

На основе хемилюминесценции разработаны аналитические методы и высокочувствительные приборы

Принцип действия хемилюминесцентных газоанализаторов заключается в фотометрировании света, выделяющегося в результате взаимодействия определяемого вещества с хемилюминесцентным индикатором.

Принцип метода: анализ основан на реакции оксида азота(II) с озоном, сопровождающейся возникновением хемилюминесценции.

Максимум излучения соответствует длине волны 800 нм. Часть излучения находится в инфракрасной области.

Анализируемый воздух через сопло-смеситель попадает в реакционную камеру, где взаимодействует с озоном. Свечение усиливается фотоумножителем и регистрируется электрометром. Спектральная область измерений ФЭУ простирается от 380 до 800 нм с максимумом чувствительности при 550 нм.

В приборе находится баллон (на 5 л) с кислородом. Прежде чем кислород попадает через редуктор в сопло-смеситель и реакционную камеру, он подвергается воздействию коронного разряда в озонаторе для создания необходимой концентрации озона.

Расход кислорода устанавливается при помощи вентиля-дозатора и ротаметра. Электрическое питание анализатора обеспечивается от блока батарей через делитель напряжения на фотоумножитель и через преобразователь напряжения на озонатор. Озонатор может включаться непосредственно в сеть на 220 В. Протягивание отбираемого со скоростью 1 л/мин воздуха через анализатор обеспечивается аспиратором. Прибор смонтирован в закрывающемся ящике. При постоянной регистрации концентрации оксида азота к электрометру подключается электронный самописец.

Концентрация озона в кислороде после прохождения через озонатор зависит от напряжения на трансформаторе, коэффициента трансформации и расхода кислорода. Концентрации озона 5,1 мг/л соответствует напряжение на первичной обмотке 17,3 В.

Порядок операций измерения концентраций на анализаторе следующий.

Сначала включают электрометр (на прогревание), открывают редуктор и устанавливают расход кислорода 20 мл/мин. Далее включают аспиратор с расходом 1 л/мин и озонатор. После включения озонатора стрелка прибора отклоняется вследствие возникновения свечения и полностью устанавливается через 12-15 с. При включении аспиратора стрелку устанавливают на 0 через 20-25 с ввиду завершения реакций окисления N0 до NO₂. После измерения или при выключении прибора сначала отключают озонатор, а затем и аспиратор. Через 15-20 с после этого стрелка устанавливается на 0 вследствие окончания реакции.

Присутствие пероксида водорода, формальдегида, диоксида азота, оксида и диоксида углерода(II), диоксида серы, акролеина практически не мешает определению.

Размещено на Allbest.ru