1.3.1. Осадкова хроматографія

В осадковій хроматографіїї для розділення речовин використовується різна розчинність осадів. Осадкові хроматограми можуть бути одержані на колонці, на папері, в тонкому шарі сорбента.

Колонки, які застосовують для аналізу, складаються з носія і осаджувача. Для приготування колонок носій обробляють розчином осаджувача і висушують (суха колонка) або не висушують (мокра колонка). Носій повинен бути індиферентним до осаджувача, аналізованих речовин і осадів, що утворюються. Осаджувач має адсорбуватись на носії, бути індиферентним у відношенні до нього і утворювати малорозчинні сполуки з аналізованими речовинами. Через колонку пропускають суміш двох або більше речовин, які реагують з осаджувачем і утворюють відповідні осади. У верхній зоні колонки утворюється осад з найменшою розчинністю, а в нижній – осад з найбільшою розчинністю. Ці зони можуть бути послідовно вимиті з колонки розчинником, у результаті чого суміш розділиться.

Наприклад, для розділення бромід- і хлорид-іонів, як осаджувач можна використати AgNO₃ . При пропусканні через колонку розчину, який містить бромід- і хлорид-іони, випадуть осади: AgBr – у верхній зоні і AgCl – у нижній зоні:

Ag⁺ + Br^- → AgBr ДР_AgBr = 1*10^-13

Ag⁺ + Cl^- → AgCl ДР_AgCl = 1*10^-10

Відношення концентрацій аніонів Br^- I Cl^- у насиченому розчині дорівнюватиме добутку розчинності утворених осадів:

[Br^-]/[Cl^-]= ДР_AgBr/ ДР_AgCl. (1.16)

Звідси видно, що менш розчинна сіль AgBr буде випадати в осад до того часу, поки відношення концентрацій іонів Br і Cl не дорівнюватиме добутку розчинності обох солей.

Лекція 12 (2 години)

Вимірювання концентрації. Експресні методи

План лекції

1.1 Зважувадьний метод.

1.2 Оптичні та електростатичні методи.

1.3 Експресні методи та прилади.

1.1. Зважувальний метод

Пилом називають дисперсну систему, яка складається з найдрібниших твердих частинок, які знаходяться в газовому середовищі у завислому стані.

Пил класифікується на промисловий і атмосферний.

Найбільш небезпечний для стану здоров’я людини субмікронний пил (менше 2 мкм), який вик­ликає захворювання легенів.

Методи вимірювання концентрації пилу ділять на дві групи:

методи, які базуються на попередньому осадженні пилу;

методи без попереднього осадження пилу.

Перевагою першого методу є можливість вимірювання масової концентрації пилу.

Перевагою другого методу являється безпосереднє вимірювання в самому пилеповітрянно­му середовищі; неперервність вимірювань; висока чутливість.

До недоліків першого методу відноситься тривалість відбору; низька чутливість; трудоємкість аналізу.

Недолік другого методу ─ це вплив зміни властивостей пилу, особливо дисперсного складу.

Виділення частинок пилу з пилогазового середовища можливо філь­труванням. Метод базується на пропусканні крізь фільтр об'єму по­вітря за допомогою аспираційного пристрою.

Широко застосовують фільтри АФА, які затримують частинки 0,1-0,2 мікрона при об'ємній швидкості протягнення повітря до 6 м³/год. В цих фільтрах застосовують тканини ФПП-15, ФПМ-15. Завдяки їх гідрофобності фільтри можна важити без сушки. Ці фільтри не розчиняються в більшій частині ор­ганічних розчинників. Тканини ППМ-15 стійкі до дії кислот та лугів.

Зважувальний метод полягає у виділенні з пилогазового потоку частинок пилу та знаходженні їх маси шляхом зважування. Оптимальна швидкість відбору, яка вимірюється за допомогою ротометра, дорівнює 10-15 л/хв.

Фотометричний метод вимірювання концентрації пилу в повітрі базується на попередньому осадженні частинок пилу на фільтрі та визначенні оптичної щільності пилевого опаду.

До методів, які базуються на попередньому осіданні пилу, від­носять також люмінісцентний метод. Для визначення концентрації пилу в атмосферному повітрі використовують осідання її на фільтрі, який оброблений флуорисциюючими розчинами та подальше вимірювання інтенсивності флу­орисценції. При цьому вимірюють інтенсивність флуорисценції фільтра до та після осідання на ньому пилевого опаду.

Перевагами люмінісцентного методу є висока чутливість та широкий інтервал вимірюємих концентрацій.

В основі радіоізотопного методу лежить влас­тивість пилових частинок поглинати а і (З випромінювання пропорційно їх масі, яка припадає на одиницю площі, перпендикулярної до напрямку про­менів. Принцип дії приладу, що реалізує радіоізотопний метод, базується на вимірюванні ступеня ослаблення радіоактивного випромінювання, яке проходить через фільтр з осадженим на ньому пилом .

П'єзоелектричний метод на відміну від розгля­нутих раніше не передбачає використання фільтра для відбору проби. Оса­дження пилу з потоку досліджуваного повітря здійснюється тут за допомо­гою електричного поля на спеціальному п'єзоелементі. Чим більше пилу осаджується на п'єзоелементі за строго фіксований час, тим більшою буде маса п'єзоелемента і, відповідно, нижче частота його власних коливань. П'єзоелемент включається до складу електронного генератора і задає час­тоту його генерації, вимірюваної за допомогою частотоміра. По показаннях частотоміра можна судити про масу пилу, що осів на п'єзоелементі.

Достоїнством методу є досить ви­сока точність.

Методи, що реалізуються без осадження пилу можна поділити на дві досить великі підгрупи:

• оптичні, що грунтуються на явищах поглинання і розсіювання світла частинками пилу;

• електростатичні. що грунтуються на вимірюванні сумарного елект­ричного заряду частинок пилу.

Оптичні методи вимірювання базуються на явищах поглинання і розсіювання світла частинками пилу, завислими у до­ сліджуваному повітрі. При використанні цих методів мірою концентрації пилу служить інтенсивність одного з видів випромінювання:

• ослабленого в результаті проходження крізь шар запиленого повітря;

• розсіяного частинками пилу.

Отримане випромінювання спрямовується на фотоелемент, де воно перетворюється у електричний сигнал, який після необхідного підсилення надходить до відлікового пристрою.

Похибки оптичних методів, в основному, обумовлені значною зале­жністю оптичних властивостей аерозолів від їх дисперсного і хімічного складу.

Визначення концентрації пилу електростатичними методами базується на вимірюванні електричного за­ряду, що переносять аерозольні частки.

Важливою частиною приладу є вимірювальний електрод, який роз­ташовується в потоці досліджуваного повітря. В результаті контакту з час­тинками пилу електрод здобуває заряд, величина якого залежить від сумарної площі поверхні пилових частинок. На практиці використовуються два ос­новних варіанти побудови таких приладів. В одних приладах виміряється природний заряд частинок, в інших вимірювання заряду відбувається після попередньої електризації пилових частинок.

Більш чутливими є прилади другого виду. Електризація порошин в них здійснюється різними способами. Наприклад, може використовуватися здатність пилових часток електризуватися при швидкому русі в потоці. У таких приладах досліджуване повітря прокачу­ється з великою швидкістю через довгий тонкий канал. На виході з каналу розташовується вимірювальний електрод, якому частинки віддають здобу­тий заряд.

Для електризації може також використовуватися імпульсний корон­ний розряд навколо тонкого провідника, на який подана висока (порядку декількох кіловольтів) імпульсна напруга. Такий провідник розташовуєть­ся в зарядній камері, через яку протягується повітря перед контактом з ви­мірювальним електродом.

Особливу увагу для вимірювання концентрації пилу в великому просторі приділяють оптичному дистанційному методу аналізу видимої та ближньої інфрачервоної областях спектра із застосуванням лазерних радарів-лидарів. Метод лазерного зондування базується на властивостях частинок поглинати або розсіювати лазерне випромінювання.