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)

 

H2SO4

М.м. 98,08

 

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.

 

SO2	М.м. 64,06

 

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

 

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

 

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 V_t - 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 V_t на соответствующий коэффициент.

Приложение 2

Коэффициент К для приведения объема воздуха к стандартным условиям