Другов Ю.С., Родин А.А. Пробоподготовка в экологическом анализе

Подождите немного. Документ загружается.

Íèòðîòîëóîë Ñèëîõðîì Ñ-80

Ñìåñü ïàðîâ ôåíîëîâîãî

è áèôåíèëîâîãî ýôèðîâ Ñèëèêàãåëü

î-Òîëóèäèí Ñèëèêàãåëü ÀÑÊ

Êñèëèäèí Ñèëèêàãåëü

Ôîðìàëüäåãèä Ñèëèêàãåëü è òåôëîí*

Ìîíîõëîðóêñóñíàÿ êèñëîòà Ñèëèêàãåëü ÀÑÌ

* Ñèëèêàãåëü, ñïðåññîâàííûé â âèäå òàáëåòîê ñ âîëîêíàìè ïîëèòåòðàôòîðýòèëåíà.

Äëÿ êîíöåíòðèðîâàíèÿ ïðèìåñåé ìèêðîïîðèñòûé ñèëèêàãåëü áîëåå ýôôåêòè-

âåí, ÷åì øèðîêîïîðèñòûé. Îïòèìàëüíûì ÿâëÿåòñÿ èñïîëüçîâàíèå àäñîðáåíòà ñ

äèàìåòðîì ïîð îò 0,3 äî 2 íì, ñ óäåëüíîé ïëîùàäüþ ïîâåðõíîñòè îò 100 äî 200

/ã è ïëîòíîñòüþ 0,7—0,8 ã/ñì

Ëîâóøêè ñ ñèëèêàãåëåì èñïîëüçóþò â ïðàêòèêå ïðîáîîòáîðà è àíàëèçà çàãðÿç-

íåíèé âîçäóõà ñ ïîìîùüþ ñïåêòðàëüíûõ, õðîìàòîãðàôè÷åñêèõ è ýëåêòðîõèìè÷å-

ñêèõ ìåòîäîâ àíàëèçà â îñíîâíîì äëÿ àìèíîâ. Äëÿ äåñîðáöèè ñêîíöåíòðèðîâàí-

íûõ ïðèìåñåé èñïîëüçóþò ïîëÿðíûå ðàñòâîðèòåëè (âîäà, ìåòàíîë, äèìåòèëñóëü-

ôîêñèä è äð.), ÷òî ìîæåò çíà÷èòåëüíî ïîâûñèòü ñåëåêòèâíîñòü îïðåäåëåíèÿ,

íàïðèìåð, ïðè îòäåëåíèè ñêîíöåíòðèðîâàííûõ íà ñèëèêàãåëå ñïèðòîâ îò óãëåâî-

äîðîäîâ ýêñòðàêöèåé ïðîáû âîäîé.

Îáëàñòü ïðèìåíåíèÿ ñèëèêàãåëÿ, êàê è àêòèâíîãî óãëÿ, âåñüìà øèðîêà. Êîí-

öåíòðàöèîííûå òðóáêè ñ ýòèì àäñîðáåíòîì óñïåøíî ïðèìåíÿþò äëÿ èçâëå÷åíèÿ

èç âîçäóõà ìèêðîïðèìåñåé àìèíîâ, íèòðîñîåäèíåíèé, ïàðîâ îðãàíè÷åñêèõ ðàñ-

òâîðèòåëåé è ñëîæíûõ ñìåñåé óãëåâîäîðîäîâ, ìåòàëëîðãàíè÷åñêèõ ñîåäèíåíèé,

îáëàäàþùåãî âûñîêîé êàíöåðîãåííîé àêòèâíîñòüþ äèìåòèëñóëüôàòà, ïàðîâ

ïåñòèöèäîâ, äèîêñèäà óãëåðîäà è ìíîãèõ äðóãèõ ñîåäèíåíèé îðãàíè÷åñêîé è

íåîðãàíè÷åñêîé ïðèðîäû. Ñ ïîìîùüþ ïîëÿðíûõ ðàñòâîðèòåëåé ìîæíî äîáèòüñÿ

ïðàêòè÷åñêè ïîëíîé äåñîðáöèè ïðèìåñåé èç ëîâóøåê ñ ñèëèêàãåëåì [1].

Îäíà èç ëó÷øèõ ìåòîäèê ãàçîõðîìàòîãðàôè÷åñêîãî îïðåäåëåíèÿ íèçøèõ ñïèð-

òîâ Ñ

—Ñ

â âîçäóõå ðàáî÷åé çîíû [5] îñíîâàíà íà ïðåäâàðèòåëüíîì êîíöåíòðèðî-

âàíèè öåëåâûõ êîìïîíåíòîâ â ñòåêëÿííîé òðóáêå (15 ñì × 2 ìì) ñ ñèëèêàãåëåì

ÊÑÑ-4 (0,09—0,15 ìì) ñ ïîñëåäóþùåé äåñîðáöèåé ñêîíöåíòðèðîâàííûõ ïðèìåñåé

âîäîé è àíàëèçîì ýêñòðàêòà íà êîëîíêå (3,5 ì × 4 ìì) ñ 10% öåòèëîâîãî ñïèðòà íà

ñôåðîõðîìå-1 ïðè 90°Ñ ñ ÏÈÄ. Ïîëó÷åííàÿ â ýòèõ óñëîâèÿõ õðîìàòîãðàììà ïðèâå-

äåíà íà ðèñ. I.47. Ïîëíîòà èçâëå÷åíèÿ ñïèðòîâ èç ñîðáöèîííîé òðóáêè ñîñòàâëÿåò

áîëåå 90% (òàáë. I.61). Äîñòîèíñòâà ýòîé ìåòîäèêè — ïðîñòîòà è âûñîêàÿ ñåëåêòèâ-

íîñòü îïðåäåëåíèÿ, òàê êàê èç áîëüøèíñòâà îðãàíè÷åñêèõ çàãðÿçíåíèé âîçäóõà

ëèøü ñïèðòû (è íåêîòîðûå äðóãèå íèçêîìîëåêóëÿðíûå ñîåäèíåíèÿ) ðàñòâîðèìû

â âîäå.

Òàáëèöà I.61. Ïîëíîòà äåñîðáöèè ñïèðòîâ ñ ñèëèêàãåëÿ [5]

Ñïèðòû Ïîëíîòà äåñîðáöèè, % Ïîãðåøíîñòü, %

Ìåòàíîë 88 94 92 94 92 ± 2,8

Ýòàíîë 86 84 84 88 85 ± 1,9

Èçîïðîïàíîë 89 93 92 93 91,7 ± 1,9

í-Ïðîïàíîë 86 91 90 94 90,2 ± 3,3

òðåò. Áóòàíîë 93 95 96 95 95,0± 1,4

154 Ãëàâà 1. Âîçäó

âòîð. Áóòàíîë 89 94 92 93 92,0 ± 2,1

ïåðâ. Áóòàíîë 94 97 98 97 96,5 ± 1,7

í-Áóòàíîë 89 90 90 94 90,7 ± 2,2

Ãàçîõðîìàòîãðàôè÷åñêîå îïðåäåëåíèå 1,1,3-òðèáðîìïðîïàíà, áðîìîôîðìà,

ìàñëÿíîé è ·-áðîììàñëÿíîé êèñëîò â àòìîñôåðíîì âîçäóõå îñíîâàíî íà èõ

èçâëå÷åíèè â ëîâóøêå ñ ñèëèêàãåëåì, äåñîðáöèè ýòàíîëîì è àíàëèçå ýêñòðàêòà

íà íàñàäî÷íîé êîëîíêå (3 ì × 3 ìì) ñ íèòðèëñèëèêîíîì ÕÅ-60 íà õðîìàòîíå N

ïðè òåìïåðàòóðå 150°Ñ ñ ÏÈÄ [284]. Ñ

ïðè îòáîðå 20—120 ë âîçäóõà ñîñòàâëÿåò

0,2—0,5 ìã/ì

ïðè S

îêîëî 0,002.

Êðîìå ñàìîãî ñèëèêàãåëÿ, äëÿ ïðîáîîòáîðà ïðèìåíÿþò è äðóãèå ñîðáåíòû íà

åãî îñíîâå — Ïîðàñèë, Ñôåðîñèë, Êàðáîñèë è Õðîìîñèë (ñì. òàáë. I.34), êîòîðûå

÷àñòî îêàçûâàþòñÿ (äëÿ ËÎÑ îïðåäåëåííûõ êëàññîâ) áîëåå ýôôåêòèâíûìè, ÷åì

ñèëèêàãåëü [5]. Ñèñòåìà äëÿ ìîíèòîðèíãà ñóòî÷íûõ èçìåíåíèé êîíöåíòðàöèè

àììèàêà â àòìîñôåðíîì âîçäóõå [285] îñíîâàíà íà èñïîëüçîâàíèè àâòîìàòè÷åñêî-

ãî ãàçîâîãî õðîìàòîãðàôà ñ ÒÈÄ. Âîçäóõ ñî ñêîðîñòüþ 200 ìë/ìèí ïåðèîäè÷åñêè

ïðîäóâàåòñÿ ÷åðåç òåôëîíîâûé ôèëüòð, òðóáêó ñ îñóøèòåëåì è êîíöåíòðàòîð ñ

0,45 ã ñîðáåíòà (Ïîðàñèë Â, èìïðåãíèðîâàííûé 5%-íûì ðàñòâîðîì ÊÎÍ). Äàëåå

òåðìîäåñîðáöèÿ ïðè 315°Ñ â òå÷åíèå 1 ìèí è õðîìàòîãðàôèðîâàíèå àíàëèòà íà

êîëîíêå (2,1 ì × 3 ìì) ñ 15% ÏÝÃ 6000 è 5% ÊÎÍ íà Õðîìîñîðáå 103 (ñïåöèàëü-

íûé ñîðáåíò äëÿ àíàëèçà àììèàêà è àìèíîâ — ñì. ðàçäåë 4.3.6) ïðè 105°Ñ ñ ÒÈÄ.

4. Ñîðáöèÿ (àäñîðáöèÿ) 155

Ðèñ. I.47. Õðîìàòîãðàììà âîäíîãî ýêñòðàêòà ñïèðòîâ Ñ

–Ñ

[5]. Óñëîâèÿ â òåêñòå.

1 — íå èäåíòèôèöèðîâàí; 2 — ìåòàíîë; 3 — ýòàíîë; 4 — èçîïðîïàíîë; 5 — òðåò. áóòàíîë; 6

— í-ïðîïàíîë; 7 — âòîð. áóòàíîë; 8 — ïåðâ. áóòàíîë; 9 — í-áóòàíîë. Ïóíêòèðíîé ëèíèåé

ïîêàçàí ïèê âîäû (ïðè ââîäå åå áåç ñïèðòîâ).

Âðåìÿ îäíîãî öèêëà àíàëèçà 15—30 ìèí, à Ñ

îêîëî 30 ïã ïðè S

= 0,05 (êîíöåíò-

ðàöèÿ àììèàêà 2—106 ppm).

Ïîðàñèëû Â è Ñ (ïëîùàäü ïîâåðõíîñòè 125—250 è 50—100 ì

/ã ñîîòâåòñòâåí-

íî, ïðåäåëüíàÿ òåìïåðàòóðà èñïîëüçîâàíèÿ 400°Ñ) ïðèìåíÿþò äëÿ ðàçäåëåíèÿ è

êîíöåíòðèðîâàíèÿ ìíîãèõ ËÎÑ, îñîáåííî îðãàíè÷åñêèõ ãàçîâ Ñ

—Ñ

, ñåðíèñòûõ

ñîåäèíåíèé è àöåòàòîâ [29, 30]. Õðîìîñèëû 310 è 330 (ñïåöèàëüíî îáðàáîòàííûé

ñèëèêàãåëü) ÿâëÿþòñÿ îäíèìè èç ëó÷øèõ ñîðáåíòîâ äëÿ õðîìàòîãðàôèðîâàíèÿ

ñëåäîâûõ êîíöåíòðàöèé (ppb) H

S, SO

, CS

, COS, ìåðêàïòàíîâ Ñ

—Ñ

è àëêèë-

ñóëüôèäîâ) [29].

Ñèëèêàãåëü â êà÷åñòâå àäñîðáåíòà äëÿ ïðîáîîòáîðà ìîæíî èñïîëüçîâàòü íå

òîëüêî â òðàäèöèîííîì âàðèàíòå (êîíöåíòðàöèîííûå òðóáêè), íî è â âèäå òîíêî-

ãî ñëîÿ íà ïëàñòèíêàõ äëÿ ÒÑÕ èëè â ïàññèâíûõ ïðîáîîòáîðíûõ óñòðîéñòâàõ.

Îñíîâíûìè íåäîñòàòêàìè ìåòîäîâ êîíöåíòðèðîâàíèÿ ïðèìåñåé èç çàãðÿçíåí-

íîãî âîçäóõà íà òâåðäûõ ñîðáåíòàõ ÿâëÿåòñÿ âûñîêîå äèíàìè÷åñêîå ñîïðîòèâëå-

íèå êîíöåíòðàöèîííûõ òðóáîê, îãðàíè÷èâàþùåå ñêîðîñòü ïðîïóñêàíèÿ âîçäóõà,

è âîçìîæíîñòü ïîòåðè ÷àñòè ïðîáû ïðè èçâëå÷åíèè åå èç ëîâóøêè.

Äëÿ ýòîé öåëè ìîæíî èñïîëüçîâàòü ïëîñêèé ñëîé ñîðáåíòà ñ âûñîêîðàçâè-

òîé ïîâåðõíîñòüþ, íàíåñåíûé íà ïëàñòèíêó äëÿ òîíêîñëîéíîé õðîìàòîãðàôèè

(ÒÑÕ). Îòáîð ïðîáû è îäíîâðåìåííîå êîíöåíòðèðîâàíèå ïðèìåñåé ïðîèñõîäèò

ïðè îáäóâàíèè ñëîÿ ñîðáåíòà àíàëèçèðóåìûì âîçäóõîì. Ïðè ýòîì âîçäóõ íå âñòðå-

÷àåò ïðàêòè÷åñêè íèêàêîãî ñîïðîòèâëåíèÿ, à ñêîíöåíòðèðîâàííûå ïðèìåñè ìîæ-

íî àíàëèçèðîâàòü íà òîé æå ïëàñòèíêå, ÷òî ñëóæèò äëÿ îáîãàùåíèÿ ïðèìåñåé.

Ïðåäëàãàåìûé ñïîñîá ïðîâåðåí íà ïðèìåðå îïðåäåëåíèÿ ïðèìåñåé ôòàëàòîâ â

âîçäóõå [286].

Äëÿ ïîëó÷åíèÿ àäñîðáöèîííîãî («ïðîáîîòáîðíîãî») ñëîÿ íà îáû÷íîé ïëà-

ñòèíêå äëÿ ÒÑÕ âçáàëòûâàëè ñìåñü 0,5 ã ñèëèêàãåëÿ ÀÑÌ çåðíåíèåì 0,10—0,15

ìì ñ 0,05 ã CaSO

× 2H

O â 2 ìë äèñòèëëèðîâàííîé âîäû. Ïîëó÷åííóþ ñóñïåíçèþ

áûñòðî íàíîñèëè íà ñòàíäàðòíóþ ñòåêëÿííóþ ôîòîïëàñòèíêó 9 × 12 ñì ñ ïðåäâà-

ðèòåëüíî óäàëåííîé ýìóëüñèåé. Ïîñëå ýòîãî ïëàñòèíêó âûñóøèâàëè è àêòèâèðî-

âàëè íàãðåâàíèåì â òå÷åíèå ÷àñà ïðè 105°Ñ. Çàòåì ÷àñòü ñëîÿ ñèëèêàãåëü-ãèïñ íà

ïîâåðõíîñòè ïëàñòèíêè (~15% ïîâåðõíîñòè êðàÿ ïëàñòèíêè) îñòîðîæíî óäàëÿëè

ñêàëüïåëåì è íà ýòî ìåñòî íàíîñèëè ñóñïåíçèþ èç 0,1 ã àêòèâíîãî óãëÿ ÁÀÓ çåðíå-

íèåì 0,10—0,15 ìì è 0,4 ã ãèïñà â äèñòèëëèðîâàííîé âîäå. Ïëàñòèíêó âòîðè÷íî

âûñóøèâàëè íà âîçäóõå è àêòèâèðîâàëè â òåõ æå óñëîâèÿõ. Ïëàñòèíêó äëÿ ÒÑÕ

ïîìåùàëè â êàìåðó (ðèñ. I.48) èç îðãñòåêëà, ÷åðåç êîòîðóþ ïðîïóñêàëè çàãðÿçíåí-

íûé ôòàëàòàìè âîçäóõ. Òîêñè÷íûå ïðèìåñè óëàâëèâàëèñü è êîíöåíòðèðîâàëèñü

íà àäñîðáöèîííîì ñëîå ïëàñòèíêè (óãîëü ÁÀÓ).

Äëÿ êîíöåíòðèðîâàíèÿ äèáóòèë- è äèîêòèëôòàëàòîâ (10—20 ìã/ì

) ñëîé ïëà-

ñòèíêè ñ óãëåì îáäóâàëè ïîòîêîì àíàëèçèðóåìîãî âîçäóõà ñ ïîìîùüþ ýëåêòðîàñ-

ïèðàòîðà ñî ñêîðîñòüþ 0,5 ë/ìèí â òå÷åíèå 10 ìèí. Ïðàêòè÷åñêè ïîëíîå óëàâëè-

âàíèå (íà 88—96%) ïðîèñõîäèò ïðè ñêîðîñòè àñïèðèðîâàíèÿ âîçäóõà íå áîëåå 1,0

ë/ìèí. Îòìåòèì, ÷òî ïðè îòáîðå ïëàñòèíêà ìîæåò êîíòàêòèðîâàòü ñ âîçäóõîì â

òå÷åíèå íåñêîëüêèõ ÷àñîâ. Ïðè ýòîì ñëîé ñèëèêàãåëÿ è ãèïñà çàêðûâàåòñÿ ïîëè-

ìåðíîé ïëåíêîé. Äàëåå ïëàñòèíêó ïîìåùàþò â õðîìàòîãðàôè÷åñêóþ êàìåðó äëÿ

ðàçäåëåíèÿ ñêîíöåíòðèðîâàííûõ ïðèìåñåé.

156 Ãëàâà 1. Âîçäó

Ñòàíäàðòíûå ðàñòâîðû ãîâîðÿò â õëîðîôîðìå ñ ñîäåðæàíèåì âåùåñòâà 1 è 10

ìã/ìë.

Íà ïîêðûòóþ óãëåì ÷àñòü ïëàñòèíêè íàíîñèëè ïèïåòêîé íà ëèíèþ ñòàðòà

«ñâèäåòåëè» (0,01 ìë). Ïîñëå èñïàðåíèÿ ðàñòâîðèòåëÿ ïðè êîìíàòíîé òåìïåðàòó-

ðå ïëàñòèíêó ïîìåùàëè â õðîìàòîãðàôè÷åñêóþ êàìåðó äëÿ ðàçäåëåíèÿ. Â êà÷åñò-

âå ïîäâèæíîé ôàçû èñïîëüçîâàëè õëîðèñòûé ìåòèëåí. Ðàçäåëåíèå ñìåñè äëèòñÿ

30—40 ìèí. Êîãäà ëèíèÿ ðàñòâîðèòåëÿ äîñòèãëà ñîîòâåòñòâóþùåé âûñîòû, ïëà-

ñòèíêó èçâëåêàëè èç êàìåðû è ñóøèëè íà âîçäóõå äëÿ óäàëåíèÿ ðàñòâîðèòåëÿ.

Íåâèäèìûå ïÿòíà ðàçäåëåííûõ ôòàëàòîâ ïðîÿâëÿëè îðîøåíèåì ïëàñòèíêè

20%-íûì ðàñòâîðîì ðåçîðöèíà â ýòàíîëå, çàòåì íàãðåâàëè ïëàñòèíêó â òå÷åíèå 10

ìèí â òåðìîñòàòå ïðè 150°Ñ. Ïîñëå îõëàæäåíèÿ ïëàñòèíêó îðîøàëè 4í ðàñòâîðîì

ñåðíîé êèñëîòû, âíîâü íàãðåâàëè 20 ìèí ïðè 120°Ñ è ïîñëå îõëàæäåíèÿ îáðàáà-

òûâàëè 40%-íûì ðàñòâîðîì ÊÎÍ. Ïðåäåë îáíàðóæåíèÿ ôòàëàòîâ — 2 ìêã â àíà-

ëèçèðóåìîé ïðîáå ïðè îòíîñèòåëüíîé ïîãðåøíîñòè îïðåäåëåíèé 12%. Ôòàëàòû

ïðîÿâëÿþòñÿ â âèäå æåëòûõ ïÿòåí. Ïëàñòèíêè ñ îòîáðàííûìè ïðîáàìè ôòàëàòîâ

îáðàáàòûâàþòñÿ, êàê è ïëàñòèíêè ñî «ñâèäåòåëÿìè».

Ïðè îïðåäåëåíèè ôòàëàòîâ ìåòîäîâ ôëóîðåñöåíöèè ïîñëå ïðîÿâëåíèÿ õðîìà-

òîãðàôè÷åñêè ðàçäåëåííûå çîíû ñîñêàáëèâàëè è ïîìåùàëè âåùåñòâî â êîëîðè-

ìåòðè÷åñêèå ïðîáèðêè, íàïîëíåííûå 6 ìë 0,1 í ùåëî÷è. Ñòåïåíü ôëóîðåñöåíöèè

èçìåðÿëè íà ôëóîðèìåòðå. Ïî äàííûì, ïîëó÷åííûì äëÿ ÷èñòûõ ôòàëàòîâ, ñòðîè-

ëè ãðàäóèðîâî÷íûé ãðàôèê â êîîðäèíàòàõ: êîíöåíòðàöèÿ ôòàëàòîâ — èíòåíñèâ-

íîñòü ôëóîðåñöåíöèè èõ ðàñòâîðîâ.

Äëÿ îïðåäåëåíèÿ êîíöåíòðàöèè ôëàòàòîâ â ïðîáàõ àíàëèçèðóåìîãî âîçäóõà

ïîñëå õðîìàòîãðàôè÷åñêîãî ðàçäåëåíèÿ ïðèìåñåé ôòàëàòîâ îêðàøåííóþ ïîëîñó

íà ïëàñòèíêå ýêñòðàãèðîâàëè, èçìåðÿëè îïòè÷åñêóþ ïëîòíîñòü è ïî ãðàäóèðîâî÷-

íîìó ãðàôèêó íàõîäèëè èñêîìóþ êîíöåíòðàöèþ âåùåñòâà â ïðîáå. Êîíöåíòðà-

öèþ ôòàëàòîâ (â ìã/ì

) â àíàëèçèðóåìîì âîçäóõå âû÷èñëÿëè ïî ôîðìóëå

X = ·(CV

/VV

ãäå Ñ — êîëè÷åñòâî âåùåñòâà, íàéäåííîå â àíàëèçèðóåìîì îáúåìå ïðîáû, ïîëó-

÷åííîé ïîñëå ýêñòðàêöèè, ìêã; V — îáúåì ýêñòðàãèðîâàííîé ïðîáû, âçÿòûé

4. Ñîðáöèÿ (àäñîðáöèÿ) 157

Ðèñ. I.48. Óñòðîéñòâî äëÿ îòáîðà ïðîá [286]: 1 — âõîäíîå îòâåðñòèå äëÿ èññëåäóåìîãî

âîçäóõà; 2 — êàìåðà; 3 — ïåðåãîðîäêà, ïðåïÿòñòâóþùàÿ ïîïàäàíèþ èññëåäóåìîãî âîçäóõà

íà ÷àñòü ïëàñòèíêè, ïðåäíàçíà÷åííîé äëÿ ðàçäåëåíèÿ ñêîíöåíòðèðîâàííûõ ïðèìåñåé;

4 — ïëàñòèíêà äëÿ ÒÑÕ (÷åðíûì ñëîåì îáîçíà÷åíà ÷àñòü ïëàñòèíêè ñ ñîðáåíòîì äëÿ

êîíöåíòðèðîâàíèÿ ïðèìåñåé); 5 — îñíîâàíèå êàìåðû; 6 — âûõîäíîå îòâåðñòèå äëÿ

âîçäóõà ïîñëå êîíòàêòà ñ ñîðáåíòîì.

äëÿ àíàëèçà, ìë; V

— îáúåì æèäêîñòè âî âñåé ýêñòðàãèðîâàííîé ïðîáå, ìë; V

— îáúåì âîçäóõà, èñïîëüçóåìûé â àíàëèçå äëÿ êîíöåíòðèðîâàíèÿ (ïðèâåäåííûé

ê íîðìàëüíûì óñëîâèÿì), ë; · — ýìïèðè÷åñêè îïðåäåëÿåìûé êîýôôèöèåíò, ó÷è-

òûâàþùèé, ÷òî òîëüêî ÷àñòü àíàëèçèðóåìîãî âîçäóõà ïîãëîòèëàñü àäñîðáåíòîì;

â íàøåì ñëó÷àå · = 1,2.

Ïîñëå ðàçäåëåíèÿ ôòàëàòîâ íà ïëàñòèíêå äëÿ ÒÑÕ èõ êîëè÷åñòâåííîå îïðåäå-

ëåíèå ìîæíî ïðîâîäèòü ëþáûì äðóãèì ìåòîäîì, íàïðèìåð ìåòîäîì ãàçîâîé õðî-

ìàòîãðàôèè. Â ýòîì ñëó÷àå ÷óâñòâèòåëüíîñòü ìîæåò áûòü ïîâûøåíà â 10—20 ðàç.

Ïðåäëàãàåìûé ìåòîä ïðèãîäåí äëÿ îïðåäåëåíèÿ â çàãðÿçíåííîì âîçäóõå ëþáûõ

òÿæåëûõ ïðèìåñåé (òåìïåðàòóðà êèïåíèÿ 80—250°Ñ), äëÿ êîòîðûõ ñóùåñòâóåò

ñïîñîá ðàçäåëåíèÿ ñ ïîìîùüþ ÒÑÕ. Â ïðèíöèïå îõëàæäåíèå ïëàñòèíêè â ïðî-

öåññå îòáîðà ïðîáû è ïðè åå îáðàáîòêå ïîçâîëÿåò àíàëèçèðîâàòü âåùåñòâà äàæå ñ

òåìïåðàòóðîé êèïåíèÿ 30—50°Ñ.

Ñîðáöèîííàÿ åìêîñòü ïëîñêîãî ñëîÿ ñîðáåíòà çàâèñèò îò ïðèðîäû è âåëè÷è-

íû ïîâåðõíîñòè ïðèìåíÿåìîãî àäñîðáåíòà è îò ñïîñîáà íàíåñåíèÿ òîíêîãî ñëîÿ

íà ïëàñòèíêó. Èñïîëüçîâàíèå ðàçëè÷íûõ ñîðáåíòîâ (ïîëèìåðíûõ æèäêèõ, à òàê-

æå õåìîñîðáåíòîâ) ïîçâîëèò îñóùåñòâëÿòü áûñòðîå è ñåëåêòèâíîå óëàâëèâàíèå

âðåäíûõ âåùåñòâ èç çàãðÿçíåííîãî âîçäóõà, à âîçìîæíîñòü àíàëèçà îáîãàùåííîé

ïðîáû íåïîñðåäñòâåííî íà ïëàñòèíêå äëÿ ÒÑÕ ïîâûøàåò òî÷íîñòü àíàëèçà. Ïðè

ýòîì äëÿ ôòàëàòîâ çà âðåìÿ îòáîðà ìåíåå ÷åì 30 ìèí ñòåïåíü îáîãàùåíèÿ ïðîáû

ìîæåò äîñòèãàòü 1000—1200.

4.6. Ìîëåêóëÿðíûå ñèòà

Ìîëåêóëÿðíûå ñèòà (öåîëèòû) ÿâëÿþòñÿ ýôôåêòèâíûìè àäñîðáåíòàìè, íî îíè

ñóùåñòâåííî îòëè÷àþòñÿ îò àäñîðáåíòîâ äðóãèõ òèïîâ, òàê êàê ëèøü «ïîãëîùà-

þò» ìîëåêóëû èëè ÷àñòè ìîëåêóë, êîòîðûå ïðîõîäÿò ÷åðåç èõ ìèêðîïîðû [31].

Ýôôåêò ïîãëîùåíèÿ îñíîâàí íà ôèçè÷åñêèõ ñâîéñòâàõ óëàâëèâàåìûõ ìîëåêóë

(ãåîìåòðè÷åñêèõ ðàçìåðàõ): öåîëèòû ñåëåêòèâíî óäåðæèâàþò ñîåäèíåíèÿ, êîòî-

ðûå ïî ñâîèì ãåîìåòðè÷åñêèì ðàçìåðàì ñîîòâåòñòâóþò îêíàì ìîëåêóëÿðíûõ ñèò

(ìîëåêóëÿðíî-ñèòîâîå ðàçäåëåíèå ìîëåêóë ðàçíûõ ðàçìåðîâ) [174].

Öåîëèòû 5À è 13Õ èñïîëüçóþò äëÿ ðàçäåëåíèÿ è êîíöåíòðèðîâàíèÿ ïîñòîÿí-

íûõ è áëàãîðîäíûõ ãàçîâ [4, 5]. Ó öåîëèòà 13Õ ìèêðîïîðû áîëüøå, ÷åì ó öåîëèòà

5À. Íåáîëüøèå ïîðû öåîëèòà 5À ïðèâîäÿò ê áîëåå äëèòåëüíîìó óäåðæèâàíèþ

(ñîîòâåòñòâåííî áîëüøå è ÎÏ) äëÿ áîëüøèíñòâà ãàçîâ, è ìîæíî èñïîëüçîâàòü

áîëåå êîðîòêèå êîëîíêè [31]. Íàïðèìåð, åñëè ñðàâíèòü êîëîíêè äëèíîé ïðèìåð-

íî 2 ì ñ öåîëèòàìè 5À è 13Õ, òî ýëþèðîâàíèå H

, O

, N

è CH

íà íèõ ïðèìåðíî

îäèíàêîâî, íî ýëþèðîâàíèå ÑÎ ïðîèñõîäèò â 2 ðàçà äîëüøå íà êîëîíêå ñ 5À

[29].

Öåîëèòû ïðèìåíÿþò â îñíîâíîì äëÿ èçâëå÷åíèÿ èç âîçäóõà ïðèìåñåé òîêñè÷-

íûõ íåîðãàíè÷åñêèõ ñîåäèíåíèé, ïîñêîëüêó áîëüøèíñòâî îðãàíè÷åñêèõ âåùåñòâ

íåîáðàòèìî àäñîðáèðóåòñÿ èìè. Èñêëþ÷åíèå ñîñòàâëÿþò ëèøü òàêèå ëåãêîëåòó-

÷èå ñîåäèíåíèÿ, êàê àêðîëåèí [287], ôîðìàëüäåãèä [288] è íåêîòîðûå ñåðîîðãà-

íè÷åñêèå âåùåñòâà [289] êîòîðûå óëàâëèâàþòñÿ â òðóáêàõ ñ öåîëèòîì 13Õ, àêòèâè-

ðîâàííûì â âàêóóìå ïðè 400°Ñ [287]. Ñêîíöåíòðèðîâàííûå ïðèìåñè âûòåñíÿþò

ìåòîäîì òåðìîäåñîðáöèè ïðè 240°Ñ [288] èëè ýêñòðàêöèåé ëåäÿíîé âîäîé [287].

158 Ãëàâà 1. Âîçäó

Ìîëåêóëÿðíûå ñèòà îäíè èç íåìíîãèõ ñîðáåíòîâ, êîòîðûå ïðèãîäíû äëÿ

ýôôåêòèâíîãî ïîãëîùåíèÿ èç âîçäóõà ìèêðîïðèìåñåé ãàçîîáðàçíûõ íåîðãàíè-

÷åñêèõ âåùåñòâ. Öåîëèòû 5À è 13Õ íàõîäÿò ïðèìåíåíèå äëÿ êîíöåíòðèðîâàíèÿ

îêñèäîâ àçîòà, à åùå ëó÷øå èñïîëüçîâàòü äëÿ ýòîãî ñèòà 13Õ, ïîêðûòûå òðèýòàíî-

ëàìèíîì [290]. Îêàçàëîñü, ÷òî öåîëèò 5À õîðîøî ïîãëîùàåò ñëåäîâûå êîëè÷åñòâà

ñåðîâîäîðîäà è äèîêñèäà ñåðû [291], ïðè÷åì ýòîò àäñîðáåíò ëó÷øå, ÷åì öåîëèò

13Õ, ñîðáèðóåò ñåðîâîäîðîä. Ìîëåêóëÿðíûå ñèòà 5À óæå äàâíî èñïîëüçóþò â

îõëàæäàåìîé æèäêèì àçîòîì ëîâóøêå äëÿ êîíöåíòðèðîâàíèÿ ìèêðîïðèìåñåé

îäíîãî èç ãëàâíûõ çàãðÿçíèòåëåé àòìîñôåðû — îêñèäà óãëåðîäà. Ïîëíîãî óëàâëè-

âàíèÿ ÑÎ íà ýòîì ñîðáåíòå ìîæíî äîáèòüñÿ è ïðè êîìíàòíîé òåìïåðàòóðå, ïðè-

ìåíÿÿ öåîëèòû òèïà Y, â êîòîðûõ êàòèîíû íàòðèÿ çàìåùåíû êàòèîíàìè ñåðåáðà.

Ýòîò ñïîñîá êîíöåíòðèðîâàíèÿ îêñèäà óãëåðîäà ñ ïîñëåäóþùèì ãàçîõðîìà-

òîãðàôè÷åñêèì àíàëèçîì äåñîðáèðîâàííûõ ïðèìåñåé óæå íàøåë ïðèìåíåíèå

â ïðàêòèêå ïðîìûøëåííî-ñàíèòàðíîãî àíàëèçà [292]. Íà öåîëèòå 3À ìîæíî

èçáèðàòåëüíî êîíöåíòðèðîâàòü ìèêðîïðèìåñè ìåòàíîëà è àììèàêà äëÿ ïîñëåäó-

þùåãî èõ îïðåäåëåíèÿ õðîìàòîãðàôè÷åñêèì èëè êîëîðèìåòðè÷åñêèì ìåòîäîì,

à öåîëèò, ñîäåðæàùèé èîíû êàäìèÿ (II), ÿâëÿåòñÿ ïðåêðàñíûì àäñîðáåíòîì äëÿ

èçâëå÷åíèÿ èç âîçäóõà î÷åíü ìàëûõ êîëè÷åñòâ ñåðîâîäîðîäà [293]. Ìåòîäîì ÓÔ-

ñïåêòðîôîòîìåòðèè ìîæíî îïðåäåëèòü äî 0,25 ìêã H

Ïðè ïðÿìîì ãàçîõðîìàòîãðàôè÷åñêîì îïðåäåëåíèè ÑÎ â àòìîñôåðíîì âîçäóõå

èñïîëüçóþò ïðåäâàðèòåëüíîå êîíöåíòðèðîâàíèå (ñì. òàêæå ðàçäåë 3.1) óãàðíîãî

ãàçà â êîðîòêîé ñòàëüíîé êîëîíêå (12 ñì × 4 ìì), îõëàæäàåìîé æèäêèì àçîòîì

[167]. Ýòî ïîçâîëÿåò èçìåðÿòü ñîäåðæàíèÿ ÑÎ íà óðîâíå 0,2 ppm, à ìíîãîñòóïåí÷à-

òîå êîíöåíòðèðîâàíèå ÑÎ ñ ïðåäâàðèòåëüíîé îñóøêîé âîçäóõà â ïàòðîíå ñ CaCl

óäàëåíèåì èç íåãî CO

(ëîâóøêà ñ Êàðáîñîðáîì) äàåò âîçìîæíîñòü ñíèçèòü Ñ

äî

0,01 ppm ïðè îòíîñèòåëüíîé ïîãðåøíîñòè 10%.

Äëÿ óëàâëèâàíèÿ èç âîçäóõà ñåðîâîäîðîäà ýôôåêòèâíîé îêàçàëàñü ëîâóøêà ñ

öåîëèòîì ÀÀÀ (êàòèîíû êàäìèÿ). Ïîñëå òàêîãî êîíöåíòðèðîâàíèÿ ìîæíî îïðå-

äåëèòü H

S ñ ïîìîùüþ ÏÔÄ â êîíöåíòðàöèè 0,001 ppm [293]. Ïðèìåñè H

S è SO

èçâëåêàëè èç âîçäóõà ïðè òåìïåðàòóðå 25°Ñ â ëîâóøêå ñ öåîëèòîì 5À è îïðåäåëÿ-

ëè ñ ÏÔÄ ñ Ñ

íà óðîâíå 0,001 ppm [291]. Â àíàëîãè÷íûõ óñëîâèÿõ êîíöåíòðèðî-

âàëè è îïðåäåëÿëè ìèêðîïðèìåñè COS ñ èñïîëüçîâàíèåì ìàññ-ñïåêòðîìåòðà â

êà÷åñòâå äåòåêòîðà [301]. Äëÿ óëàâëèâàíèÿ èç âîçäóõà êîìïîíåíòîâ ñìåñè ñåðíè-

ñòûõ ñîåäèíåíèé (H

S, COS, CS

, ÄÌÑ è ÄÌÄÑ) è ëåãêèõ óãëåâîäîðîäîâ èñïîëü-

çîâàëè êîìáèíèðîâàííóþ ëîâóøêó ñ öåîëèòîì 5À è Òåíàêñîì GC ïðè êîìíàòíîé

òåìïåðàòóðå [192] èëè êîíöåíòðàòîð ñ öåîëèòîì 5À è óãëåðîäíûìè ìîëåêóëÿðíû-

ìè ñèòàìè [302]. Â ïåðâîì ñëó÷àå ÏÔÄ ïîçâîëÿåò îïðåäåëÿòü ËÎÑ ñåðû ïðè èõ

ñîäåðæàíèÿõ íà óðîâíå 0,001 ppm, à êàòàðîìåòð — íà äâà ïîðÿäêà âûøå [302].

4.7. Îêñèä àëþìèíèÿ

Îêñèä àëþìèíèÿ àäñîðáåíò ñ áîëüøèìè ïîðàìè (äî 100 Å). Îí õîðîøî îòäåëÿåò

ëåãêèå íàñûùåííûå óãëåâîäîðîäû Ñ

—Ñ

îò íåíàñûùåííûõ. Î÷åíü ïîëåçåí äëÿ

ìîíèòîðèíãà è ÷àñòî èñïîëüçóåòñÿ êàê îñóøèòåëü [29].

Êàê è öåîëèòû, îêñèä àëþìèíèÿ ðåäêî èñïîëüçóþò ïðè îòáîðå ïðîá âîçäóõà.

4. Ñîðáöèÿ (àäñîðáöèÿ) 159

Èì çàïîëíÿþò êîíöåíòðàòîðû äëÿ óëàâëèâàíèÿ ïîëÿðíûõ ñîåäèíåíèé (îïðåäå-

ëåíèå ýòàíîëàìèíîâ â âûäûõàåìîì âîçäóõå) [294], áåíçîëà èëè ãàçîîáðàçíûõ

óãëåâîäîðîäîâ [295]. Â ïîñëåäíåì ñëó÷àå óãëåâîäîðîäû Ñ

—Ñ

õîðîøî çàäåðæè-

âàþòñÿ ëîâóøêîé ëèøü ïðè îõëàæäåíèè ñîðáåíòà äî –80°Ñ. Àíàëîãè÷íóþ çàäà÷ó

ìîæíî ðåøèòü è ñ ïîìîùüþ îõëàæäàåìîé êàïèëëÿðíîé êîëîíêè, ñòåíêè êîòîðîé

èçíóòðè ïîêðûòû îêñèäîì àëþìèíèÿ. Äëÿ èçâëå÷åíèÿ ñ àäñîðáåíòà íèçêîêèïÿ-

ùèõ óãëåâîäîðîäîâ èñïîëüçóþò òåðìîäåñîðáöèþ ïðè 120—150°Ñ, à ïîëÿðíûå

ñîåäèíåíèÿ ýêñòðàãèðóþò ïîëÿðíûìè ðàñòâîðèòåëÿìè. Îïèñàí ìåòîä êîíöåíòðè-

ðîâàíèÿ ïðèìåñåé ôîðìàëüäåãèäà â òðóáêå ñ 300 ìã îêñèäà àëþìèíèÿ, êîòîðûé

ïîñëå äåñîðáöèè ïðîáû îïðåäåëÿëè ìåòîäîì ãàçîâîé õðîìàòîãðàôèè â ïàðîâîé

ôàçå [1].

4.8. Ìíîãîñëîéíûå ëîâóøêè

Èäåàëüíûõ ñîðáåíòîâ äëÿ ïðîáîîòáîðà (ñì. âûøå) íå ñóùåñòâóåò. Îäíè èç íèõ

ëó÷øå óëàâëèâàþò íèçêîìîëåêóëÿðíûå ñîåäèíåíèÿ (íàïðèìåð, óãëåðîäíûå

ìîëåêóëÿðíûå ñèòà — ñì. ðàçäåë 4.2), äðóãèå (íàïðèìåð, Ïîðàïàêè è Òåíàêñû)

ëó÷øå èçâëåêàþò èç âîçäóõà ñðåäíåëåòó÷èå è âûñîêîêèïÿùèå çàãðÿçíèòåëè, à

ïåíîïîëèóðåòàí ñïîñîáåí óëàâëèâàòü èç âîçäóõà ÷àñòèöû àýðîçîëÿ è ïàðû âûñî-

êîêèïÿùèõ îðãàíè÷åñêèõ ñîåäèíåíèé (ÏÀÓ, ÏÕÁ, ïåñòèöèäû è äð.).

Ïîýòîìó äëÿ ïîëó÷åíèÿ ïðåäñòàâèòåëüíîé ïðîáû, ñîäåðæàùåé âñå ïðèñóòñò-

âóþùèå â àíàëèçèðóåìîì âîçäóõå çàãðÿçíåíèÿ, ÷àñòî ïðèìåíÿþò ïðîáîîòáîð ñ

èñïîëüçîâàíèåì ìíîãîñëîéíûõ ëîâóøåê, çàïîëíåííûõ ðàçíîòèïíûìè ñîðáåíòà-

ìè — äëÿ óëàâëèâàíèÿ ãàçîâ, à òàêæå ïàðîâ ñðåäíå- è âûñîêîêèïÿùèõ çàãðÿçíèòå-

ëåé ðàçëè÷íîé ïðèðîäû [1—5]. Ýòî îñîáåííî àêòóàëüíî ïðè àíàëèçå ïðîá âîçäóõà

íåèçâåñòíîãî ñîñòàâà, â êîòîðûõ ìîãóò áûòü ñîåäèíåíèÿ ðàçëè÷íîé ìîëåêóëÿð-

íîé ìàññû.

Ïîäîáíûå ñâåäåíèÿ î ïðèìåíåíèè ìíîãîñëîéíûõ (êîìáèíèðîâàííûõ) ëîâó-

øåê â àíàëèçå çàãðÿçíåííîãî âîçäóõà ìîæíî èçâëå÷ü èç ìîíîãðàôèé è îáçîðîâ

[1—5, 19, 24, 239].

Îäíà èç òàêèõ ëîâóøåê [296] ñîñòîèò èç 4-õ ñåêöèé, çàïîëíåííûõ, ñîîòâåòñò-

âåííî, òåíàêñîì (ñîðáöèÿ âûñîêîêèïÿùèõ ñîåäèíåíèé), ñôåðèñîðáîì (ñîðáöèÿ

êèñëîðîäñîäåðæàùèõ ñîåäèíåíèé è ñîåäèíåíèé ñî «ñðåäíèìè» ò. êèï.), ñèëè-

êàãåëåì (ïàðû âîäû) è ìîëåêóëÿðíûìè ñèòàìè (ëåãêèå óãëåâîäîðîäû). Ïîñëå

äåñîðáöèè è ïîâòîðíîãî êîíöåíòðèðîâàíèÿ â êðèîãåííîé ëîâóøêå èçâëå÷åííûå

èç ìíîãîñëîéíîé ëîâóøêè ïðèìåñè îïðåäåëÿëè ìåòîäîì ãàçîâîé õðîìàòîãðàôèè

ñ ÏÈÄ.

Äëÿ ñåëåêòèâíîãî èçâëå÷åíèÿ èç âîçäóõà ïàðîâ àëêèëüíûõ ñîåäèíåíèé ðòóòè

è ìåòàëëè÷åñêîé ðòóòè [297] èõ ñîðáèðîâàëè â êîìáèíèðîâàííîé ëîâóøêå, çàïîë-

íåííîé ïîñëåäîâàòåëüíî ñëîÿìè õðîìîñîðáà W (ïîãëîùåíèå õëîðèäà ðòóòè),

òåíàêñà (ïîãëîùåíèå ìåòèëõëîðèäà ðòóòè), êàðáîñèâà Â (ïîãëîùåíèå ïàðîâ äèìå-

òèëðòóòè) è òîíêîé çîëîòîé ïðîâîëîêè (ïîãëîùåíèå ïàðîâ ñàìîé ðòóòè). Äåñîðá-

öèþ ñêîíöåíòðèðîâàííûõ ïðèìåñåé ïðîâîäèëè ïðè òåìïåðàòóðå 250—400°Ñ.

Ëîâóøêà äëÿ èçâëå÷åíèÿ èç âîçäóõà ñìåñè ëåòó÷èõ îðãàíè÷åñêèõ ñîåäèíåíèé

íåèçâåñòíîãî ñîñòàâà ñîäåðæèò òåíàêñ, ïîëèìåðíûé ñîðáåíò õðîìîñîðá 106 è

160 Ãëàâà 1. Âîçäó

ïîëèìåðíûé óãëåðîäñîäåðæàùèé ñîðáåíò àìáåðñîðá XE-340 [298]. Òðåõñåêöè-

îííàÿ òðóáêà (äëèíà êàæäîé ñåêöèè 5 ñì) ñ ýòèìè ñîðáåíòàìè áîëåå ÷åì íà 88%

çàäåðæèâàåò âñå ëåòó÷èå îðãàíè÷åñêèå âåùåñòâà. Ïðè ýòîì õðîìîñîðá 106 è àìáåð-

ñîðá õîðîøî ñîðáèðóþò ïðèìåñè íèçêîìîëåêóëÿðíûõ ñîåäèíåíèé, êîòîðûå ïëî-

õî çàäåðæèâàåò òåíàêñ.

Äëÿ èçâëå÷åíèÿ èç 10 ë àòìîñôåðíîãî âîçäóõà ìèêðîïðèìåñåé óãëåâîäîðîäîâ,

ãàëîèäìåòàíîâ, íèçøèõ ñïèðòîâ è êàðáîíèëüíûõ ñîåäèíåíèé ìîæíî èñïîëüçî-

âàòü êîìáèíèðîâàííóþ ëîâóøêó, ïðåäñòàâëÿþùóþ ñîáîé ñòåêëÿííóþ òðóáêó (12

ñì × 9 ìì) ñ òðåìÿ ñëîÿìè ñîðáåíòîâ: òåíàêñà, êàáðîõðîìà è óãëÿ ÏÑÊÒ (óãîëü

ÑÊÒ, ìîäèôèöèðîâàííûé ïèðîóãëåðîäîì) â ñîîòíîøåíèè 1 : 2 : 1 [299]. Äåñîðá-

öèþ ñêîíöåíòðèðîâàííûõ ïðèìåñåé îñóùåñòâëÿëè ïåðåãðåòûì âîäÿíûì ïàðîì,

à èõ îïðåäåëåíèå ïðîâîäèëè â ïàðîâîé ôàçå ñ ÝÇÄ è ÏÈÄ.

Ïðîñòàÿ è ýôôåêòèâíàÿ ìíîãîñëîéíàÿ ëîâóøêà, ïðèìåíÿåìàÿ âìåñòå ñ êàïèë-

ëÿðíîé êîëîíêîé, îïèñàíà â ðàáîòå [300]. Äëÿ îïðåäåëåíèÿ â ãîðîäñêîì âîçäóõå

ïðèîðèòåòíûõ è àíòðîïîãåííûõ ëåòó÷èõ îðãàíè÷åñêèõ âåùåñòâ ìåòîäîì êàïèë-

ëÿðíîé õðîìàòîãðàôèè 2 ë âîçäóõà ïðîïóñêàëè ÷åðåç òðóáêó ñî ñëîÿìè ãðàôèòèðî-

âàííîé ñàæè è óãëåðîäíûõ ìîëåêóëÿðíûõ ñèò. Ïîñëå 2-ñòóïåí÷àòîé äåñîðáöèè (ñ

ïðîìåæóòî÷íûì êðèîôîêóñèðîâàíèåì) âûäåëåííûå èç ëîâóøêè ïðèìåñè â âèäå

êîìïàêòíîé ïðîáû ïîïàäàþò íåïîñðåäñòâåííî â êàïèëëÿðíóþ êîëîíêó äèàìåò-

ðîì 0,2 ìì.

4.9. Ïàññèâíûé ïðîáîîòáîð

Â ïîñëåäíåå äåñÿòèëåòèå ïîëó÷èëà ðàçâèòèå ïàññèâíàÿ äîçèìåòðèÿ. Â îòëè÷èå îò

òàê íàçûâàåìîãî àêòèâíîãî ïðîáîîòáîðà (êîãäà âîçäóõ ñ ïîìîùüþ àñïèðàöèîí-

íîãî óñòðîéñòâà ïðîïóñêàþò ÷åðåç òðóáêó ñ ñîðáåíòîì) ïîãëîùåíèå õèìè÷åñêèõ

âåùåñòâ â ïàññèâíîì äîçèìåòðå ïðîèñõîäèò áëàãîäàðÿ ñâîáîäíîé äèôôóçèè âðåä-

íûõ âåùåñòâ. Ïàññèâíûå äîçèìåòðû íå òðåáóþò àñïèðàòîðîâ, ìàëû ïî ìàññå, ýêî-

íîìè÷íû, ïðîñòû è óäîáíû â ðàáîòå [1, 27, 310, 311].

Â äîçèìåòðàõ ïàññèâíîãî òèïà äèôôóçèÿ õèìè÷åñêèõ âåùåñòâ îñóùåñòâëÿåòñÿ

÷åðåç ñòàáèëüíûé ñëîé âîçäóõà (äèôôóçèîííûå äîçèìåòðû) èëè ïóòåì ïðîíèêà-

íèÿ âåùåñòâà ÷åðåç ìåìáðàíó ñîãëàñíî ãðàäèåíòó êîíöåíòðàöèé (ïðîíèöàåìûå

äîçèìåòðû). Äîçèìåòðû ýòèõ äâóõ òèïîâ èçîáðàæåíû íà ðèñ. I.49.

Áîëüøèíñòâî ïàññèâíûõ ïðîáîîòáîðíèêîâ ôóíêöèîíèðóåò íà îñíîâå ÿâëå-

íèÿ ìîëåêóëÿðíîé äèôôóçèè. Ïîýòîìó â èäåàëüíîì ñëó÷àå ñêîðîñòü ïðîáîîòáîðà

îïðåäåëÿåòñÿ ïåðâûì çàêîíîì äèôôóçèè Ôèêà [311]:

m = D (c

– c

ãäå: m — äèôôóçèîííûé ïîòîê (ñêîðîñòü ïåðåíîñà ìàññû âåùåñòâà ÷åðåç ìåìáðà-

íó; D — êîýôôèöèåíò äèôôóçè; c

— êîíöåíòðàöèÿ çàãðÿçíåíèé â âîçäóõå; c

—

êîíöåíòðàöèÿ çàãðÿçíÿþùèõ âåùåñòâ â ãàçîâîé ôàçå íà ïîâåðõíîñòè ñîðáåíòà.

Â ýòèõ óñëîâèÿõ äèôôóçèîííûé ïîòîê ÷åðåç ïîëóïðîíèöàåìóþ ìåìáðàíó

(íàïðèìåð, èç ñèëèêîíîâîé ðåçèíû) ïîääåðæèâàåòñÿ çà ñ÷åò òîãî, ÷òî ñîðáåíò

íåïðåðûâíî ïîãëîùàåò íîâûå ïîðöèè âðåäíûõ âåùåñòâ, è êîíöåíòðàöèÿ c

íåïðå-

4. Ñîðáöèÿ (àäñîðáöèÿ) 161

ðûâíî óìåíüøàåòñÿ, òàê ÷òî c

· 0. Òîãäà ìàññà âåùåñòâà, äèôôóíäèðóþùåãî

÷åðåç ìåìáðàíó, áóäåò îïðåäåëÿòüñÿ óðàâíåíèåì:

Q = c

t/K

ãäå Q — ìàññà ïàðîâ âåùåñòâà, óëîâëåííûõ ñîðáåíòîì; K — êîíñòàíòà, çàâèñÿ-

ùàÿ îò ïðèðîäû êîíöåíòðèðóåìûõ âåùåñòâ è îò âåëè÷èíû ìåìáðàíû; t — âðåìÿ

ïðîáîîòáîðà.

Áîëåå ïîäðîáíî òåîðèÿ ïàññèâíîãî ïðîáîîòáîðà èçëîæåíà â ðàáîòàõ [311, 312].

Êèíåòèêà ïîãëîùåíèÿ âðåäíûõ âåùåñòâ èç âîçäóõà ïàññèâíûì äèôôóçèîííûì

ïðîáîîòáîðíèêîì èçó÷àëàñü íà ìàòåìàòè÷åñêîé ìîäåëè, ó÷èòûâàþùåé ðàçëè÷íûå

ëèìèòèðóþùèå ñòàäèè ïðîöåññà óëàâëèâàíèÿ ïðèìåñåé. Ðåçóëüòàòû ýêñïåðèìåíòà

ïî èçìåðåíèþ êîíöåíòðàöèé áåíçîëà (2 × 10

–4

%) â òàêîì ïðîáîîòáîðíèêå (òðóáêà

ñ Ïîðàïàêîì Q) ïîêàçàëè, ÷òî ïðîöåññ ïîãëîùåíèÿ çàãðÿçíåíèé íåëüçÿ êîððåêò-

íî îïèñàòü ëèøü íà îñíîâàíèè çàêîíîâ äèôôóçèè Ôèêà. Íåîáõîäèìî ó÷èòûâàòü

òàêæå êîíå÷íóþ ñêîðîñòü àäñîðáöèè ïðèìåñåé, ñîïðîòèâëåíèå ìàññîïåðåíîñó â

íåïîäâèæíîì ñëîå âîçäóõà âîêðóã îòäåëüíûõ ÷àñòèö àäñîðáåíòà è äèôôóçèîííûå

ïðîöåññû â ïîðàõ àäñîðáåíòà [313]

×àùå âñåãî ïàññèâíûå äîçèìåòðû ïðèìåíÿþò äëÿ ïåðñîíàëüíîãî ìîíèòîðèí-

ãà âðåäíûõ âåùåñòâ â âîçäóõå ðàáî÷åé çîíû è æèëûõ ïîìåùåíèé èëè àäìèíèñòðà-

òèâíûõ çäàíèé. Â ïåðâîì ñëó÷àå äîçèìåòðû ïðèêðåïëÿþò ê îäåæäå ðàáîòàþùèõ

(çîíà äûõàíèÿ, ñì. ðèñ. I.37), è îíè íîñÿò ýòè ìèíèàòþðíûå ïðîáîîòáîðíûå

óñòîéñòâà â òå÷åíèå âñåé ðàáî÷åé ñìåíû. Ïî îêîí÷àíèè ðàáîòû ïàññèâíûå äîçè-

ìåòðû îòïðàâëÿþò â ëàáîðàòîðèþ äëÿ àíàëèçà.

Çà ðóáåæîì âûïóñêàþò ïàññèâíûå äîçèìåòðû ðàçëè÷íûõ òèïîâ [29]. Â ÑÑÑÐ

ýòà òåõíèêà îòáîðà ïðîá âîçäóõà íà÷àëà ðàçâèâàòüñÿ ñ 1985 ã.

Ïîñëå ïðîáîîòáîðà ñîðáåíòû èç äîçèìåòðîâ ýêñòðàãèðóþò ïîäõîäÿùèì ðàñ-

òâîðèòåëåì (âîçìîæíà è òåðìîäåñîðáöèÿ ñ ïîñëåäóþùèì îïðåäåëåíèåì êîíòðî-

ëèðóåìûõ êîìïîíåíòîâ ìåòîäîì ãàçîâîé õðîìàòîãðàôèè) è îïðåäåëÿþò â ýêñòðàê-

òå ïðèìåñè âðåäíûõ âåùåñòâ (êîëîðèìåòðèÿ, õðîìàòîãðàôèÿ è ïð.). Ïàññèâíûå

äîçèìåòðû ïîçâîëÿþò îïðåäåëÿòü ñëåäîâûå êîëè÷åñòâà âðåäíûõ ïðèìåñåé â âîç-

äóõå â òå÷åíèå äëèòåëüíîãî âðåìåíè è â øèðîêîì äèàïàçîíå ñîäåðæàíèé. Â êà÷å-

ñòâå ñîðáåíòîâ â ïàññèâíûõ äîçèìåòðàõ ÷àùå âñåãî èñïîëüçóþò àêòèâíûé óãîëü

162 Ãëàâà 1. Âîçäó

Ðèñ. I.49. Ïàññèâíûå äîçèìåòðû äëÿ êîíöåíòðèðîâàíèÿ âðåäíûõ âåùåñòâ èç âîçäóõà íà

òâåðäûõ ñîðáåíòàõ [24]. À — ñõåìàòè÷åñêîå èçîáðàæåíèå ïàññèâíîãî äèôôóçèîííîãî

äîçèìåòðà: 1 — äèôôóçèîííàÿ çîíà; 2 — òâåðäûé ñîðáåíò. Â — ïðîíèöàåìûé ïàññèâíûé

äîçèìåòð äëÿ ïåðñîíàëüíîãî ìîíèòîðèíãà: 1 — ñëîé ñîðáåíòà (óãîëü, ïîëèìåðíûå

ñîðáåíòû); 2 — íåïðîíèöàåìûé êîæóõ; 3 — ïðîíèöàåìàÿ ìåìáðàíà èç ñèëèêîíà; 4

— êðûøêà.

èëè ïîðèñòûå ïîëèìåðíûå ñîðáåíòû.

Äîñòîèíñòâî ìåòîäà è â åãî âûñîêîé ñåëåêòèâíîñòè, ÷òî îáåñïå÷èâàåòñÿ âûáî-

ðîì ìåìáðàíû, êîòîðàÿ ïðîïóñêàåò ëèøü öåëåâûå ïðèìåñè, ïîïàäàþùèå äàëåå

â òðóáêó ñ àäñîðáåíòîì. Â ÷àñòíîñòè, äëÿ âûäåëåíèÿ èç âîçäóõà äèîêñèäà ñåðû

èñïîëüçóþò ïîëóïðîíèöàåìóþ ìåìáðàíó èç ñèëèêîíîâîé ðåçèíû. Òàêîé àíàëèçè-

òîð íå òðåáóåò ïðåäâàðèòåëüíîé êàëèáðîâêè è ïîçâîëÿåò îïðåäåëÿòü 10

–6

% õëîðà,

äèîêñèäà ñåðû, âèíèëõëîðèäà, àëêèëüíûõ ñîåäèíåíèé ñâèíöà, áåíçîëà, àììèà-

êà, ñåðîâîäîðîäà è ïàðîâ öèàíèñòîâîäîðîäíîé êèñëîòû. Â ïðèíöèïå âîçìîæíî

òàêæå îïðåäåëåíèå ôòîðîâîäîðîäà, ôîðìàëüäåãèäà è äðóãèõ ïðèìåñåé òîêñè÷íûõ

õèìè÷åñêèõ ñîåäèíåíèé, çàãðÿçíÿþùèõ âîçäóõ ðàáî÷åé çîíû ïðîìûøëåííûõ

ïðåäïðèÿòèé [304].

Ïàññèâíûå ïðîáîîòáîðíèêè èñïîëüçóþò òàêæå äëÿ îïðåäåëåíèÿ â âîçäóõå

ìèêðîïðèìåñåé äèîêñèäà àçîòà, ñåðîóãëåðîäà, ìîíîîêñèäà óãëåðîäà, ïàðîâ ðòó-

òè, òåòðàõëîðèäà óãëåðîäà, ôîðìàëüäåãèäà, òîëóîëà, ñòèðîëà, îêñèäà ýòèëåíà,

àíåñòåòèêîâ (ãàëîòàíà è ýíôëóðàíà), í-ãåêñàíà, àêðèëîíèòðèëà, àöåòîíà, ìåòèëõ-

ëîðîôîðìà, ìåòèëèçîáóòèëêåòîíà, à òàêæå îáëàäàþùèõ êàíöåðîãåííîé àêòèâíî-

ñòüþ òðè- è òåòðàëîðýòèëåíà [305].

Â êà÷åñòâå ïðèìåðà ïàññèâíîé äîçèìåòðèè ìîæíî ïðèâåñòè ìåòîäèêó îïðåäå-

ëåíèÿ ôòàëàòîâ (ïîäðîáíî ñì. ðàçäåë 4.5) â âîçäóõå ðàáî÷åé çîíû [286]. Âîçäóõ

ïðîïóñêàþò ÷åðåç êàìåðó ñ ïëàñòèíêîé äëÿ ÒÑÕ, ïðè÷åì ïðèìåñè êîíöåíòðè-

ðóþòñÿ ëèøü íà ÷àñòè ýòîé ïëàñòèíêè, îòêðûòîé äëÿ êîíòàêòà ñ âîçäóõîì è

ïîêðûòîé ñëîåì àêòèâíîãî óãëÿ ÁÀÓ. Ïîñëå îòáîðà ñêîíöåíòðèðîâàííûå íà óãëå

ïðèìåñè îïðåäåëÿþò ìåòîäîì ÒÑÕ, ïðè÷åì ðàçäåëåíèå ïðîèñõîäèò íà òîé ÷àñòè

ïëîñêîãî àäñîðáåíòà, êîòîðàÿ áûëà çàêðûòà âî âðåìÿ ýêñïîçèöèè. Ïîìèìî ôòàëà-

òîâ, ìåòîä ìîæåò áûòü èñïîëüçîâàí è äëÿ îïðåäåëåíèÿ â âîçäóõå äðóãèõ âûñîêîêè-

ïÿùèõ îðãàíè÷åñêèõ ñîåäèíåíèé — ÏÀÓ, ÏÕÁ, ïåñòèöèäîâ è äð. [1].

Äðóãèì ïðèìåðîì ïîäîáíîãî ðîäà ìîæåò ñëóæèòü óæå óïîìèíàâøàÿñÿ âûøå

(ñì. ðàçäåë 4.4) ìåòîäèêà ãàçîõðîìàòîãðàôè÷åñêîãî îïðåäåëåíèÿ ôîðìàëüäåãèäà â

âîçäóõå áèáëèîòå÷íûõ õðàíèëèù [99]. Äëÿ ýòîé öåëè ïðèìåíÿëè ïàññèâíûé ïðîáî-

îòáîðíèê ñ ñîðáåíòîì, ïðåäñòàâëÿþùèì ñîáîé õðîìàòîí N ñ 10% ÏÝÃ 400. Ïîñëå

ïðîáîîòáîðà (âðåìÿ ýêñïîçèöèè 4 íåäåëè) ñêîíöåíòðèðîâàííûå ïðèìåñè ýëþèðî-

âàëè 25%-íûì ðàñòâîðîì àììèàêà, à ïîëó÷åííîå ïðè ýòîì ïðîèçâîäíîå ôîðìàëüäå-

ãèäà — óðîòðîïèí (ãåêñàìåòèëåíòåòðàìèí) àíàëèçèðîâàëè íà õðîìàòîãðàôå ñ ÏÈÄ

èëè ÒÈÄ íà íàñàäî÷íîé êîëîíêå ñ 10% ÏÝÃ 20 Ì è 5% ÊÎÍ íà õðîìàòîíå N ïðè

190°Ñ (ñì. õðîìàòîãðàììó íà ðèñ. I.46).

Ïàññèâíûé ïðîáîîòáîð â òå÷åíèå 2—3 íåäåëü äàåò íàäåæíûå ðåçóëüòàòû ïðè

èçìåðåíèè ñîäåðæàíèé ôîðìàëüäåãèäà ìåòîäîì ÐÃÕ. Îäíàêî ïîëó÷åííûå ðåçóëü-

òàòû ïðèìåðíî íà 25% íèæå, ÷åì ïðè àêòèâíîì ïðîáîîòáîðå.

Êîììåð÷åñêèé ïàññèâíûé ïðîáîîòáîðíèê ñ äðåâåñíûì óãëåì èñïîëüçîâàëè

[303] äëÿ îïðåäåëåíèÿ â âîçäóõå âíóòðè è âíå ïîìåùåíèé àðîìàòè÷åñêèõ è õëîðóãëå-

âîäîðîäîâ (áåíçîë, òîëóîë, êñèëîëû, òðèõëîðìåòàí, òðèõëîðýòàí, òðèõëîðýòåí, òåò-

ðàõëîðýòåí). Ïîñëå ýêñïîçèöèè â òå÷åíèå 4-õ íåäåëü ñêîíöåíòðèðîâàííûå íà óãëå

4. Ñîðáöèÿ (àäñîðáöèÿ) 163

* Ïîäðîáíî òåîðèÿ äèôôóçèè, óñòðîéñòâî äîçèìåòðîâ ðàçíûõ òèïîâ è ðàñ÷åò êîíöåíòðàöèé îïðå-

äåëÿåìûõ âåùåñòâ ðàññìîòðåíû â ìîíîãðàôèè [27].