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

Подождите немного. Документ загружается.

ìîëåêóëÿðíûõ ñèòàõ â òå÷åíèå äâóõ íåäåëü ëèøü ïðè –2°Ñ, à àíàëîãè÷íàÿ ïðîáà

ïðèìåñåé ñåðîâîäîðîäà èçìåíÿëàñü óæå ïîñëå äâóõ äíåé õðàíåíèÿ. Â çàêðûòîì

âèäå êîëîíêà ñ öåîëèòîì 13Õ, ñîäåðæàùàÿ ìèêðîêîíöåíòðàöèè N

O, ìîæåò õðà-

íèòüñÿ áîëåå íåäåëè áåç èçìåíåíèÿ ïðîáû. Ðåàêöèîííîñïîñîáíûé òðèìåòèëàìèí

ñîõðàíÿåòñÿ íà õðîìàòîãðàôè÷åñêîé íàñàäêå (ñòåêëÿííûå øàðèêè, îáðàáîòàííûå

âèííîé êèñëîòîé) ëèøü 4 äíÿ [239].

6. Âûáîð îïòèìàëüíûõ óñëîâèé ñîðáöèè ïðèìåñåé

Ïðàâèëüíûé âûáîð óñëîâèé îòáîðà ïðîáû âîçäóõà ïðè êîíöåíòðèðîâàíèè àíà-

ëèçèðóåìûõ ïðèìåñåé íà ñîðáåíòàõ ïðåäïîëàãàåò ðàñ÷åò îïòèìàëüíîãî âðåìåíè

àñïèðèðîâàíèÿ ïðîáû ÷åðåç êîíöåíòðàòîð ñ îïðåäåëåííûì êîëè÷åñòâîì ñîðáåí-

òà, ïîçâîëÿþùèì ïîëíîñòüþ óëîâèòü èç âîçäóõà àíàëèçèðóåìûå ïðèìåñè ïðè

âûáðàííîé ñêîðîñòè ïîòîêà âîçäóõà. Äëÿ îáúÿñíåíèÿ ìåõàíèçìà è îñíîâíûõ

çàêîíîìåðíîñòåé àäñîðáöèè ïðèìåñåé íà òâåðäûõ ñîðáåíòàõ, âëèÿþùèõ íà

âûáîð îïòèìàëüíûõ óñëîâèé êîíöåíòðèðîâàíèÿ ïðèìåñåé, ñëåäóåò ðàññìîòðåòü

íåêîòîðûå ïîëîæåíèÿ òåîðèè ñîðáöèè

Âûáîð ñîðáåíòà, îáëàäàþùåãî äîñòàòî÷íîé àäñîðáöèîííîé åìêîñòüþ äëÿ

êîíêðåòíûõ öåëåâûõ êîìïîíåíòîâ, ñâÿçàí ñ îïðåäåëåíèåì îáúåìîâ äî ïðîñêîêà,

êîòîðûå çàâèñÿò îò ñðîäñòâà àíàëèçèðóåìûõ ïðèìåñåé ê ñîðáåíòó, ýôôåêòèâíî-

ñòè ñîðáöèîííîé ëîâóøêè è òåìïåðàòóðû óëàâëèâàíèÿ. Òåîðåòè÷åñêè ïðîáîîò-

áîð íà ñîðáåíòû ìîæíî ðàññìàòðèâàòü êàê ôðîíòàëüíóþ õðîìàòîãðàôèþ. Îáúåì

äî ïðîñêîêà ìîæíî ðàññ÷èòûâàòü íà îñíîâå âåëè÷èí óäåðæèâàíèÿ ïðèìåñåé íà

ñîðáåíòå, êîòîðûì çàïîëíåí êîíöåíòðàòîð (òàáë. I.68).

Ïîýòîìó îáúåì äî ïðîñêîêà íåñêîëüêî ìåíüøå, ÷åì ìàêñèìàëüíî äîïóñòè-

ìûé îáúåì ïðîïóùåííîãî ÷åðåç àäñîðáåíò âîçäóõà, âû÷èñëåííûé èç óðàâíåíèÿ

[341]:

V = V

(1 – 2 ·n), (1)

ãäå V — ìàêñèìàëüíûé îáúåì âîçäóõà, ïðîïóùåííîãî ÷åðåç àäñîðáåíò (äî ïðîñêî-

êà), ë/ã; V

— óäåëüíûé îáúåì óäåðæèâàíèÿ; n — ÷èñëî òåîðåòè÷åñêèõ òàðåëîê äëÿ

ñîðáöèîííîé òðóáêè.

Áîëåå òî÷íî îáúåì äî ïðîñêîêà, çàâèñÿùèé îò ôîðìû êðèâîé ïðîñêîêà, ìîæ-

íî âû÷èñëèòü ïî óðàâíåíèþ:

c[(n/2)

1/2

(1-V/V

)]

R(V)= ———————————— +

(2)

c[(n/2)

1/2

(1+V/V

)]

+ —————————————

ãäå: R(V) — êîíöåíòðàöèÿ âåùåñòâà íà âûõîäå èç ñîðáöèîííîé òðóáêè; c — êîí-

öåíòðàöèÿ âåùåñòâà â âîçäóõå, ìã/ì

Àíàëèç óðàâíåíèÿ (2) ïîêàçûâàåò, ÷òî ýôôåêòèâíîñòü óëàâëèâàíèÿ ïðèìå-

194 Ãëàâà 1. Âîçäó

ñåé ñîðáåíòîì âîçðàñòåò ñ óâåëè÷åíèåì n. Óëàâëèâàíèå íå áóäåò ïîëíûì äëÿ

íåáîëüøèõ çíà÷åíèé n. Âåëè÷èíó V

ìîæíî ïîëó÷èòü èç õðîìàòîãðàôè÷åñêèõ

èçìåðåíèé. Â òàáë. 1.68 ïðèâåäåíû âåëè÷èíû V

äëÿ íåêîòîðûõ ïðèîðèòåòíûõ

çàãðÿçíåíèé âîçäóõà.

Òàáëèöà I.68. Óäåëüíûå îáúåìû óäåðæèâàíèÿ V

ïðè 303 Ê [342]

Àäñîðáàò Ò. êèï., V

, ë/ã

Ê Òåíàêñ GC, Ïîðàïàê Q, Öåîëèò Al

Êàðáîïàê Â, Êàðáîïàê

13—30, ì

/ã 100—200 ì

/ã 13Õ 300 ì

/ã 100 ì

/ã Ñ 12 ì

/ã

Àöåòàëüäåãèä 294 00000,24 000000,5 >5000 0000,02 0000

í-Ïðîïèëàìèí 320,8 00002,2 >5000 0003,7 0000,78 0000,03

í-Ãåêñàí 341,7 00009,2 000002,4 000670 0005,6 0220 0001,0

Ýòàíîë 351,4 00000,41 000001,2 >12000 0017 0000,06 0000

Öèêëîãåêñàí 353,7 00009,7 000025 000220 0002,4 0011 0000,13

Öèêëîãåêñåí 356 00013 000027 0009,1 0018 0000,26

Òðèõëîðýòàí 360 00015 000025 >5000 0025 0014 0000,42

í-Áóòàíîë 373 00005,8 000013 00260 0000,12 0001,8 00000,08

1,4-Äèîêñàí 374 00025 000031 >13000 0050 0002,3 00000,12

Ïèðèäèí 388,5 00029 000029 >13000 0100 0016 00000,41

Õëîðáåíçîë 404,7 00093 000190 >20000 0260 0480 00004,3

n-Êñèëîë 411 00190 000420 >20000 0760 4500 00039

·-Ïèíåí 429 00020 001600 >20000 1300 00003,5

Àíèëèí 457,4 00360 000970 >20000 2900 00210 00005,2

Íàôòàëèí 491,3 01500 021000 >20000 9200 33000 01000

Ïåíòàõëîðôåíîë 583 78000 2 × 10

>20000 010

0010

43000

Êàê ñëåäóåò èç òàáë. I.68, ëó÷øèìè ñîðáåíòàìè äëÿ óëàâëèâàíèÿ èç âîçäóõà

ïðèìåñåé ËÎÑ ÿâëÿåòñÿ Òåíàêñ GC, îáëàäàþùèé õîðîøèìè ñîðáöèîííûìè ñâîé-

ñòâàìè äëÿ øèðîêîãî êðóãà ñîåäèíåíèé è ëåãêî «îòäàþùèé» èõ ïðè íàãðåâàíèè

âïëîòü äî 450°Ñ (ñì. ðàçäåë 4.3.1), è Ïîðàïàê Q (ñì. ðàçäåë 4.3.2). Íà ýòèõ ñîðáåí-

òàõ îäèíàêîâî õîðîøî óäåðæèâàþòñÿ ËÎÑ ñ ðàçëè÷íûìè ò.êèï. (çà èñêëþ÷åíèåì

ïîëÿðíûõ àëüäåãèäîâ è ñïèðòîâ).

Öåîëèò 13Õ ïðî÷íî óäåðæèâàåò àëüäåãèäû è ñïèðòû, íî åãî ïðèìåíÿþò ëèøü

äëÿ óëàâëèâàíèÿ èç âîçäóõà àëüäåãèäîâ, êîòîðûå õîðîøî èçâëåêàþòñÿ èç òàêîé

ëîâóøêè ëåäÿíîé âîäîé (ñì. ðàçäåë 4.6). Íà îêñèäå àëþìèíèÿ õîðîøî óäåðæèâà-

þòñÿ ïîëÿðíûå ñïèðòû, à Êàðáîïàêè ëó÷øå âñåãî èñïîëüçîâàòü äëÿ èçâëå÷åíèÿ

èç âîçäóõà ïðèìåñåé âûñîêîêèïÿùèõ ËÎÑ.

6.1. Ñåëåêòèâíîñòü ñîðáåíòîâ

Áîëüøèíñòâî ñîðáåíòîâ, èñïîëüçóåìûõ äëÿ ïðîáîîòáîðà çàãðÿçíåíèé âîçäóõà, íå

ÿâëÿþòñÿ ñåëåêòèâíûìè äëÿ ñîåäèíåíèÿ îïðåäåëåííûõ êëàññîâ è ëèøü îáëàäàþò

íåêîòîðûì ñðîäñòâîì, íàïðèìåð, ê ïîëÿðíûì ñîåäèíåíèÿì (ñèëèêàãåëü è îêñèä

àëþìèíèÿ), ê óãëåâîäîðîäàì (àêòèâíûé óãîëü), íåîðãàíè÷åñêèì ãàçàì (öåîëèòû)

è äð. Òàêàÿ íåèçáèðàòåëüíîñòü ñîðáåíòîâ çàòðóäíÿåò èäåíòèôèêàöèþ ïðèìåñåé,

îñîáåííî â ñëîæíûõ è ìíîãîêîìïîíåíòíûõ ñìåñÿõ çàãðÿçíåíèé, ïîñêîëüêó íà

õðîìàòîãðàììå ïðèñóòñòâóþò âñå èñõîäíûå ñîåäèíåíèÿ, à íå òîëüêî öåëåâûå êîì-

ïîíåíòû.

Äëÿ íåêîòîðûõ ñîåäèíåíèé ýòè òðóäíîñòè ìîæíî ïðåîäîëåòü, èñïîëüçóÿ õåìî-

5. Ïðèãîòîâëåíèå êîíöåíòðàöèîííûõ òðóáîê ñ ñîðáåíòîì 195

ñîðáåíòû, ñïåöèôè÷íûå, íàïðèìåð, äëÿ àëüäåãèäîâ (ñèëèêàãåëü, îáðàáîòàííûé

2,4-ÄÍÔÃ); àììèàêà è àìèíîâ (ñèëèêàãåëü, îáðàáîòàííûé ñåðíîé êèñëîòîé) èëè

äèîêñèäà àçîòà (öåîëèò 5À, ïðîïèòàííûé òðèýòàíîëàìèíîì); ôîñôèíà (íèòðàò

ñåðåáðà íà ñèëèêàãåëå) è äð. Íî òàêèõ ñîðáåíòîâ íåìíîãî (ñì. ðàçäåë 4.10). Åñëè

æå âçÿòü íàèáîëåå ïîïóëÿðíûé èç ñîðáåíòîâ — Òåíàêñ GC, òî èç òàáë. I.69 âèäíî,

÷òî çà èñêëþ÷åíèåì íèçêîêèïÿùèõ ËÎÑ, ïîëÿðíûõ ñïèðòîâ è íèçêîìîëåêóëÿð-

íûõ àëüäåãèäîâ îí îäèíàêîâî õîðîøî ñîðáèðóåò ïðèìåñè âñåõ äðóãèõ ËÎÑ.

Ñ îäíîé ñòîðîíû, ýòî õîðîøî (ïðåäñòàâèòåëüíàÿ ïðîáà), íî ñ äðóãîé, òàêîå

ïðåäñòàâèòåëüñòâî, êàê óïîìèíàëîñü âûøå, ñèëüíî çàòðóäíÿåò ïîñëåäóþùóþ

èäåíòèôèêàöèþ öåëåâûõ êîìïîíåíòîâ íà ôîíå ìíîãî÷èñëåííûõ ñîïóòñòâóþùèõ

ïðèìåñåé, ñêîíöåíòðèðîâàííûõ â ýòîé æå ñàìîé ëîâóøêå [3].

Òàáëèöà I.69. Îáúåìû äî ïðîñêîêà*, ë/ã, íåêîòîðûõ ïðèîðèòåòíûõ àòìîñôåðíûõ çàãðÿçíåíèé íà òåíàê-

ñå GC [341]

Õèìè÷åñêèé êëàññ Ñîåäèíåíèÿ Òêèï, °Ñ Òåìïåðàòóðà

êîíöåíòðàöèîííîé òðóáêè, °Ñ

21,1 26,7 32,2

Óãëåâîäîðîäû í-Ãåêñàí 068,7 00007,7 00005,5 0004,1

í-Ãåïòàí 098,4 00034,1 00025,0 0017,7

Ãåïòåí-1 093,6 00061,4 00042,3 0029,1

Öèêëîãåêñàí 080,7 00011,8 00008,6 0006,4

Áåíçîë 080,1 00024,5 00017,3 0012,3

Òîëóîë 110,6 00111,4 00078,6 0055,4

Ýòèëáåíçîë 136,2 00315,0 00221,4 0156,4

Áèôåíèë 256 14381,0 10228,0 7293,6

Ãàëîèäóãëåâîäîðîäû Âèíèëõëîðèä 013 00000,57 00000,45 0000,36

1,2-Äèõëîðïðîïàí 095 00052,3 00036,8 0026,4

2,3-Äèõëîðïðîïàí 094 00069,1 00047,3 0032,3

1,3-Äèõëîðïðîïàí 121 00083,6 00060,9 0044,1

Áðîìáåíçîë 155 00490,0 00347,0 0246,0

Ñïèðòû Ìåòàíîë 064,7 00000,36 00000,27 0000,18

Ïðîïàíîë 097,5 00006,4 00004,5 0003,2

Ýòèëåíãëèêîëü 197 00030,4 00021,4 0015,0

Àìèíû Äèìåòèëàìèí 007,4 00001,8 00001,4 0000,91

Ïèðèäèí 115,3 00085,9 00060,9 0043,2

Àíèëèí 184 01724,0 01176,0 0802,7

Àëüäåãèäû Àöåòàëüäåãèä 020 00000,91 00000,45 0000,41

Áåíçàëüäåãèä 179 01594,0 01083,0 0737,3

Êåòîíû Àöåòîí 056 00005,4 00003,6 0002,7

Ìåòèëýòèëêåòîí 081 00017,7 00012,3 0008,6

Àöåòîôåíîí 202 01258,0 00909,0 0654,0

Ýôèðû Ýòèëàöåòàò 077 00032,7 00021,8 0014,5

Ìåòèëàêðèëàò 080 00034,1 00022,7 0015,4

Ìåòèëìåòàêðèëàò 100 00144,5 00095,0 0062,3

* Óëàâëèâàíèå â òðóáêå ñ 2,2 ã (7,96 ìë) òåíàêñà.

196 Ãëàâà 1. Âîçäó

* Òåîðèÿ ñîðáöèè ïðèìåñåé â ïðèìåíåíèè ê ïðîáîîòáîðó íà ñîðáåíòàõ ïîäðîáíî èçëîæåíà â

ìîíîãðàôèÿõ [1, 2].

Îäíà èç ïîïûòîê êëàññèôèêàöèè ñîðáåíòîâ äëÿ ïðîáîîòáîðà çàãðÿçíåíèé

âîçäóõà áûëà ïðåäïðèíÿòà â ðàáîòå [342], â êîòîðîé áûëè èññëåäîâàíû ñîðáöè-

îííûå õàðàêòåðèñòèêè îêîëî 70 ñîðáåíòîâ ðàçëè÷íîé ïðèðîäû, èñïîëüçóåìûõ

â ïðàêòèêå ïðîáîîòáîðà äëÿ îðãàíè÷åñêèõ ñîåäèíåíèé. Îêàçàëîñü, ÷òî äëÿ 29

ïðîâåðåííûõ àâòîðàìè ýòîé ðàáîòû îðãàíè÷åñêèõ ñîåäèíåíèé ðàçëè÷íûõ êëàñ-

ñîâ ëèøü ñîðáåíòû íà îñíîâå òåôëîíà, â ÷àñòíîñòè õðîìîñîðá Ò, ïðèãîäíûå äëÿ

êîíöåíòðèðîâàíèÿ (îáû÷íî ïðè íèçêîé òåìïåðàòóðå) ïðèìåñåé ðåàêöèîííîñïî-

ñîáíûõ íåîðãàíè÷åñêèõ ãàçîâ, îáëàäàþò ïëîõèìè ñîðáöèîííûìè ñâîéñòâàìè ïî

îòíîøåíèþ ê îðãàíè÷åñêèì ñîåäèíåíèÿì. Âñå äðóãèå ñîðáåíòû áîëåå èëè ìåíåå

ýôôåêòèâíî ñîðáèðóþò ïðèìåñè îðãàíè÷åñêèõ çàãðÿçíåíèé âîçäóõà è ìîãóò áûòü

èñïîëüçîâàíû äëÿ ïðîáîîòáîðà (òàáë. I.70).

Òàêàÿ êëàññèôèêàöèÿ âïîëíå ïðèåìëåìà è ñîãëàñóåòñÿ ñ ðåçóëüòàòàìè ïðîâåð-

êè ñîðáöèè ëåòó÷èõ îðãàíè÷åñêèõ ñîåäèíåíèé, ïîëó÷åííûìè â äðóãèõ ðàáîòàõ

[24, 239, 310].

Èç òàáë. I.69 è I.70 ñëåäóåò, ÷òî íåïîëÿðíûå ñîåäèíåíèÿ õîðîøî óäåðæèâàþò-

ñÿ â ëîâóøêàõ ñ òåíàêñîì è êàðáîïàêàìè, à äëÿ èçâëå÷åíèÿ èç âîçäóõà ïîëÿðíûõ

îðãàíè÷åñêèõ âåùåñòâ (àìèíîâ, àìèäîâ, ñïèðòîâ, àëüäåãèäîâ, êèñëîò, ôåíîëîâ è

äð.) ïðèãîäíû êîíöåíòðàòîðû ñ ñèëèêàãåëåì èëè ñîðáåíòû íà îñíîâå ñèëèêàãåëÿ.

Äëÿ ïîëÿðíûõ âåùåñòâ åùå áîëåå ýôôåêòèâíû íåêîòîðûå ïîðèñòûå ïîëèìåðíûå

ñîðáåíòû. Òàê, ïîëÿðíûé õðîìîñîðá 103 (ñøèòûé ïîëèñòèðîë) — ëó÷øèé ñîðáåíò

äëÿ êîíöåíòðèðîâàíèÿ àìèíîâ — õîðîøî óäåðæèâàåò è äðóãèå ïîëÿðíûå îðãàíè÷å-

ñêèå ñîåäèíåíèÿ (àìèäû, ñïèðòû, àëüäåãèäû è êåòîíû). Âûñîêîïîëÿðíûé õðîìî-

ñîðá 104 (ñîïîëèìåð àêðèëîíèòðèëà è äèâèíèëáåíçîëà) õîðîøî ñîðáèðóåò èç âîç-

äóõà ðåàêöèîííîñïîñîáíûå àììèàê è îêñèäû àçîòà, à òàêæå íèòðèëû è íèòðîïàðà-

ôèíû. Îòå÷åñòâåííûå àíàëîãè ïîñëåäíèõ ñîðáåíòîâ (íèòðîïîëèñîðáû) íåçàìåíè-

ìû äëÿ èçâëå÷åíèÿ ïðèìåñåé îêñèäîâ àçîòà, àììèàêà è àìèíîâ, à ìàêðîïîðèñòûå

ñóëüôîêàòèîíèòû íà îñíîâå ïîëèñîðáà-1 ìîæíî èñïîëüçîâàòü äëÿ ñåëåêòèâíîãî

óëàâëèâàíèÿ èç âîçäóõà àììèàêà, àìèíîâ è ñåðîâîäîðîäà (ñì. ðàçäåë 4.3).

Òàáëèöà I.70. Ñîðáåíòû, ïðåäïî÷òèòåëüíî óëàâëèâàþùèå èç âîçäóõà ëåòó÷èå îðãàíè÷åñêèå ñîåäèíå-

íèÿ ðàçëè÷íûõ êëàññîâ [342]

Ñîðáåíòû* Õàðàêòåðèñòèêà óäåðæèâàíèÿ îðãàíè÷åñêèõ ñîåäèíåíèé

Êàðáîñèâû, ñôåðîêàðáû Õîðîøî è î÷åíü õîðîøî ñîðáèðóþò îðãàíè÷åñêèå ñîåäè-

íåíèÿ ðàçëè÷íûõ êëàññîâ

Àìáåðëèòû ÕÀÄ-2, ÕÀÄ-4 è Õîðîøî ñîðáèðóþò âûñîêîêèïÿùèå îðãàíè÷åñêèå ñîåäè-

ÕÀÄ-7, ïîðàïàêè Q è R, íåíèÿ

õðîìîñîðá 106, öåîëèò 13 Õ è

îêñèä àëþìèíèÿ

Òåíàêñ GC, êàðáîïàêè Â è Ñ, Õîðîøî ñîðáèðóþò íåïîëÿðíûå âûñîêîêèïÿùèå ñîåäè-

ïîðàïàêè Ð è S íåíèÿ

* Îáúåì äî ïðîñêîêà ðàññ÷èòûâàëè ïðè 30°Ñ (ïî õðîìàòîãðàôè÷åñêèì äàííûì).

Íàèáîëüøåé ñåëåêòèâíîñòè óëàâëèâàíèÿ ïðèìåñåé çàãðÿçíåíèé èç âîçäóõà

ìîæíî äîáèòüñÿ, èñïîëüçóÿ ëîâóøêè ñ ïîðèñòûìè ïîëèìåðíûìè ñîðáåíòàìè,

6. Âûáîð îïòèìàëüíûõ óñëîâèé ñîðáöèè ïðèìåñåé 197

ñîäåðæàùèìè ðàçëè÷íûå ôóíêöèîíàëüíûå ãðóïïû. «Âíåäðåíèå» òàêèõ ãðóïï â

ïîâåðõíîñòíûé ñëîé ïîðèñòîãî ïîëèìåðà (èëè ñîïîëèìåðà) ìîæåò â î÷åíü øèðî-

êèõ ïðåäåëàõ èçìåíèòü ñïåêòð õèìè÷åñêèõ è ôèçè÷åñêèõ ñâîéñòâ ñîðáåíòà. Î÷å-

âèäíî, ñîçäàíèå ïåðñïåêòèâíûõ ñîðáåíòîâ äëÿ êîíöåíòðèðîâàíèÿ çàãðÿçíåíèé

èç âîçäóõà ïîéäåò èìåííî â ýòîì íàïðàâëåíèè [270, 271].

6.2. Âîçìîæíûå àðòåôàêòû.

Ðåàêöèîííî-ñîðáöèîííîå êîíöåíòðèðîâàíèå

Âàæíîé ïðîáëåìîé ïðîáîîòáîðà ÿâëÿåòñÿ ðåàëüíàÿ âîçìîæíîñòü èçìåíåíèÿ ñîñòà-

âà ñìåñåé çàãðÿçíåíèé âîçäóõà â ïðîöåññå èõ êîíöåíòðèðîâàíèÿ â ëîâóøêàõ ñ ñîð-

áåíòàìè. Ýòî ìîæåò ïðèâîäèòü ê ðàçëè÷íîãî ðîäà àðòåôàêòàì, à èíîãäà è ê ñåðüåç-

íûì îøèáêàì â îïðåäåëåíèè êà÷åñòâåííîãî ñîñòàâà çàãðÿçíåíèé, ÷òî ñâîäèò íà íåò

ñàìè ðåçóëüòàòû îïðåäåëåíèÿ. Ïîñëåäíåå îáñòîÿòåëüñòâî ñâÿçàíî ñî ñëåäóþùèìè

ôàêòîðàìè, ñîïóòñòâóþùèìè ïðîáîîòáîðó [3]:

• çíà÷èòåëüíî (â ñîòíè è òûñÿ÷è ðàç) âîçðàñòàåò êîíöåíòðàöèÿ ïðèìåñåé;

• îäíîâðåìåííî ñîðáèðóþòñÿ ñîåäèíåíèÿ ðàçëè÷íîé ïîëÿðíîñòè è ðåàêöèîí-

íîé ñïîñîáíîñòè, ïîäâåðæåííûå îêèñëåíèþ, ãèäðîëèçó, ïîëèìåðèçàöèè è

äðóãèì ïðåâðàùåíèÿì;

• ïîâûøåíèå êîíöåíòðàöèè ïðèìåñåé ñïîñîáñòâóåò âîçðàñòàíèþ âåðîÿòíî-

ñòè õèìè÷åñêèõ ðåàêöèé â êîíöåíòðàòîðå;

• àêòèâíûå öåíòðû âûñîêîðàçâèòîé ïîâåðõíîñòè ñîðáåíòà (à èíîãäà è âîç-

ìîæíûå ïðèìåñè â ñîðáåíòàõ, íàïðèìåð, ìåòàëëû) äåéñòâóþò êàòàëèòè÷å-

ñêè, óñóãóáëÿÿ ýòè ïðåâðàùåíèÿ;

• ïðîèñõîäèò âçàèìîäåéñòâèåè ñîðáàòà è ñîðáåíòà ñ îáðàçîâàíèåì íîâûõ ñîå-

äèíåíèé, îòñóòñòâóþùèõ â âîçäóõå;

Òàê, òåíàêñ ïðè óëàâëèâàíèèè èç âîçäóõà äûìîâûõ ãàçîâ ïîñòåïåííî ðàçëàãàåò-

ñÿ ïîä äåéñòâèåì îêñèäîâ àçîòà è ñåðû ñ îáðàçîâàíèåì 2,6-äèôåíèë-ï-õèíîíà, à

íà àêòèâíîì óãëå, ñèëèêàãåëå, ôëîðèñèëå, îêñèäå àëþìèíèÿ è òåíàêñå ïðè àñïè-

ðèðîâàíèè ÷åðåç íèõ âîçäóõà, ñîäåðæàùåãî àìèíû è îêñèäû àçîòà, ïðîèñõîäèò

îáðàçîâàíèå íèòðîçàìèíîâ. Ïðè òåðìîäåñîðáöèè ñêîíöåíòðèðîâàííûõ íà óãëå

ëåãêèõ óãëåâîäîðîäîâ ïðè òåìïåðàòóðå âûøå 150°Ñ íåêîòîðûå èç íèõ èçîìåðèçó-

þòñÿ ñ îáðàçîâàíèåì íîâûõ ñîåäèíåíèé — öèñ-áóòåíà-2 è öèñ-ïåíòåíà-2 [3]. Â

ïðàêòèêå àíàëèòè÷åñêîãî êîíòðîëÿ çàãðÿçíåíèé âîçäóõà ïîäîáíîãî ðîäà èçìåíå-

íèÿ ñîñòàâà ïðîáû èçó÷àþòñÿ è ó÷èòûâàþòñÿ êðàéíå ðåäêî, õîòÿ ÷àñòî îíè ìîãóò

èìåòü ðåøàþùåå çíà÷åíèå ïðè êîððåêòíîé îöåíêå êîíå÷íûõ ðåçóëüòàòîâ àíàëèçà

â öåëîì.

Îäíîé èç âîçìîæíîñòåé èçáåæàòü òàêîãî ðîäà àðòåôàêòîâ (èëè ñâåñòè èõ ê

ìèíèìóìó) ÿâëÿåòñÿ èñïîëüçîâàíèå ïðèåìîâ ðåàêöèîííî-ñîðáöèîííîãî êîíöåí-

òðèðîâàíèÿ ïðèìåñåé (ÐÑÊ).

Ñóùíîñòü ÐÑÊ çàêëþ÷àåòñÿ â ïîëó÷åíèè êîíöåíòðàòà êîíòðîëèðóåìûõ

êîìïîíåíòîâ íà ñîðáåíòå ñ îòäåëåíèåì ìåøàþùèõ ïðèìåñåé â ôîðêîëîíêå ñ

ñîðáåíòàìè è õèìè÷åñêèìè ðåàãåíòàìè. Ìåòîä ïðîñò, íå òðåáóåò ñïåöèàëüíîé

àïïàðàòóðû è ìîæåò áûòü ðåàëèçîâàí íåïîñðåäñòâåííî íà ñòàäèè ïðîáîîòáîðà

(èçâëå÷åíèÿ ïðèìåñåé èç çàãðÿçíåííîãî âîçäóõà). Ñ ýòîé öåëüþ âîçäóõ ïðîïóñêà-

198 Ãëàâà 1. Âîçäó

þò ÷åðåç ïîñëåäîâàòåëüíî ñîåäèíåííûå ôîðêîëîíêó è êîíöåíòðàòîð ñ ñîðáåíòîì

(ðèñ. I.62). Ïðè ýòîì ôîðêîëîíêà ïîãëîùàåò èç àíàëèçèðóåìîãî âîçäóõà ñòðîãî

îïðåäåëåííûå ëåòó÷èå îðãàíè÷åñêèå ñîåäèíåíèÿ (ËÎÑ) è íåîðãàíè÷åñêèå ãàçû è

áåñïðåïÿòñòâåííî ïðîïóñêàåò â ëîâóøêó ñ ñîðáåíòîì öåëåâûå êîìïîíåíòû

Èñïîëüçîâàíèå ïðèåìîâ ÐÑÊ ïîçâîëÿåò ïîâûñèòü èíôîðìàòèâíîñòü êà÷åñò-

âåííîãî àíàëèçà, ñíèçèòü Ñ

îáíàðóæåíèÿ çàãðÿçíÿþùèõ âåùåñòâ è óñòðàíèòü

èñêàæåíèå ðåçóëüòàòîâ èõ îïðåäåëåíèÿ, îáóñëîâëåííîå ïðîòåêàíèåì õèìè÷åñêèõ

ðåàêöèé (òåðìîäåñòðóêöèÿ, òåðìîîêèñëèòåëüíàÿ äåñòðóêöèÿ, êàòàëèòè÷åñêèå

ðåàêöèè íà ïîâåðõíîñòè ñîðáåíòà è äð.) èëè êîíêóðåíòíîé ñîðáöèåé íà ñòàäèè

êîíöåíòðèðîâàíèÿ ïðèìåñåé è èõ èçâëå÷åíèÿ èç ëîâóøêè ñ ñîðáåíòîì [343].

Ïðèìåíåíèå ÐÑÊ ïîçâîëÿåò èçáåæàòü ìíîãî÷èñëåííûõ àðòåôàêòîâ, ñîïðîâîæ-

äàþùèõ ïðîöåäóðó ãàçîõðîìàòîãðàôè÷åñêîãî îïðåäåëåíèÿ çàãðÿçíåíèé âîçäóõà,

îñîáåííî íà ñòàäèè ïðîáîîòáîðà. Êðîìå òîãî, ðåàêöèîííî-ñîðáöèîííîå êîíöåí-

òðèðîâàíèå äàåò âîçìîæíîñòü èçáåæàòü ãðóáûõ îøèáîê â èäåíòèôèêàöèè êîíòðî-

ëèðóåìûõ êîìïîíåíòîâ, êîòîðûå âîçíèêàþò â ðåçóëüòàòå àíîìàëüíûõ èçìåíåíèé

ñîñòàâà ïðîáû (êîíöåíòðàòà çàãðÿçíÿþùèõ âåùåñòâ â ëîâóøêå) è ìîãóò ñâåñòè íà

íåò ðåçóëüòàòû âñåãî àíàëèçà.

Äðóãèì âàæíûì äîñòîèíñòâîì ÐÑÊ ÿâëÿåòñÿ âîçìîæíîñòü çíà÷èòåëüíîãî

ïîâûøåíèÿ èíôîðìàòèâíîñòè (íàäåæíîñòè) èäåíòèôèêàöèè öåëåâûõ êîìïîíåí-

òîâ, ÷òî ñâÿçàíî ñ ïðîãðàììèðîâàííûì óïðîùåíèåì ñîñòàâà ïðîáû íà ñòàäèè

ïðîáîîòáîðà, ïðè÷åì ýòîò ïðîöåññ ñòðîãî êîíòðîëèðóåòñÿ âûáîðîì îïòèìàëüíî-

ãî çàïîëíåíèÿ ôîðêîëîíêè [344].

Ôðàêöèîíèðîâàíèå çàãðÿçíÿþùèõ âîçäóõ ñîåäèíåíèé ñ ïîìîùüþ ôîðêîëîí-

êè çíà÷èòåëüíî ïîâûøàåò ñåëåêòèâíîñòü è òî÷íîñòü ãàçîõðîìàòîãðàôè÷åñêîãî

îïðåäåëåíèÿ êîíòðîëèðóåìûõ êîìïîíåíòîâ. Ìåòîäèêè ñ èñïîëüçîâàíèåì ÐÑÊ

ñóùåñòâåííî óïðîùàþò ïðîöåäóðó õðîìàòîãðàôè÷åñêîãî àíàëèçà ñëîæíûõ ñìå-

ñåé çàãðÿçíåíèé âîçäóõà — êàê â ñëó÷àå ãàçîâîé õðîìàòîãðàôèè, òàê è â ñëó÷àå

èñïîëüçîâàíèÿ ÃÕ/ÌÑ.

Ïðèìåíåíèå ÐÑÊ — íîâîé ãðóïïû ãèáðèäíûõ ìåòîäîâ, ñâîåîáðàçíîãî «õèìè-

÷åñêîãî ôèëüòðà», çàêëþ÷àåòñÿ â ïîñëåäîâàòåëüíîì êîíòðîëèðóåìîì óäàëåíèè èç

àíàëèçèðóåìîé ñìåñè çàãðÿçíåíèé õèìè÷åñêèõ ñîåäèíåíèé îïðåäåëåííûõ êëàññîâ,

÷òî ñóùåñòâåííî óïðîùàåò, îáëåã÷àåò è äåëàåò áîëåå èíôîðìàòèâíîé ãàçîõðîìàòîã-

ðàôè÷åñêóþ èäåíòèôèêàöèþ öåëåâûõ êîìïîíåíòîâ [3].

Äëÿ îïòèìàëüíîãî ôóíêöèîíèðîâàíèÿ ñèñòåìû ÐÑÊ, ñîñòîÿùåé èç ðåàêòî-

ðà-ôîðêîëîíêè ñ ñîðáåíòîì è õèìè÷åñêèìè ðåàãåíòàìè è êîíöåíòðàòîðà ñ àäñîð-

áåíòîì, íàèáîëåå ñóùåñòâåííûì ÿâëÿåòñÿ ïîâåäåíèå ïðèìåñåé â ðåàêòîðå ïðè

ïðîïóñêàíèè ÷åðåç íåãî àíàëèçèðóåìîãî âîçäóõà. Öåëåñîîáðàçíî ðàññìîòðåòü

îñíîâíûå ïðîöåññû, ïðîòåêàþùèå â ôîðêîëîíêå.

Ïðè âûáîðå íàñàäêè ðåàêòîðà-ôîðêîëîíêè èñõîäÿò èç ñëåäóþùèõ ñîîáðàæå-

íèé [3]:

• ïîãëîùåíèå ïðèìåñåé çà ñ÷åò õèìè÷åñêîãî âçàèìîäåéñòâèÿ è ôèçè÷åñêîé

àäñîðáöèè äîëæíî áûòü ýôôåêòèâíûì (íå ìåíåå 80—90%);

• ôîðêîëîíêà äîëæíà ñåëåêòèâíî çàäåðæèâàòü ñîïóòñòâóþùèå ïðèìåñè è áåñ-

ïðåïÿòñòâåííî ïðîïóñêàòü â êîíöåíòðàòîð êîíòðîëèðóåìûå êîìïîíåíòû;

• õèìè÷åñêèå è ôèçè÷åñêèå ñâîéñòâà èñïîëüçóåìûõ â ôîðìîëîíêå ñîðáåíòîâ

6. Âûáîð îïòèìàëüíûõ óñëîâèé ñîðáöèè ïðèìåñåé 199

è õèìè÷åñêèõ ðåàãåíòîâ äîëæíû áûòü õîðîøî èçâåñòíû;

• ñîðáåíòû è ðåàãåíòû, ïðèìåíÿåìûå â ôîðêîëîíêå, äîëæíû áûòü äîñòóïíû-

ìè.

Èñõîäÿ èç ýòîãî, èñïîëüçóþò â îñíîâíîì õîðîøî èçâåñòíûå ðåàãåíòû è ñîðáåí-

òû ñ èçâåñòíûìè «ðåàêöèîííûìè» ñâîéñòâàìè ïî îòíîøåíèþ ê êîíòðîëèðóåìûì

êîìïîíåíòàì. Ëó÷øèì èç ïðîâåðåííûõ ñîðáåíòîâ îêàçàëèñü ìîëåêóëÿðíûå ñèòà,

òàê êàê èìåííî öåîëèòû îáëàäàþò óíèêàëüíûìè ñâîéñòâàìè ñåëåêòèâíîãî ïîãëî-

ùåíèÿ ïðèìåñåé õèìè÷åñêèõ ñîåäèíåíèé ðàçëè÷íûõ êëàññîâ (ñì. ðàçäåë 4.6).

Ïðè âûáîðå îïòèìàëüíûõ óñëîâèé àñïèðèðîâàíèÿ âîçäóõà èñõîäÿò èç òðåáîâà-

íèé ïðàêòè÷åñêîãî àíàëèçà (0,2—0,5 ë/ìèí), ëèìèòèðóþùèõ âðåìÿ ïðîáîîòáîðà

15—30 ìèí. Íàèáîëåå óäîáíîé òåìïåðàòóðîé ôîðêîëîíêè ÿâëÿåòñÿ òåìïåðàòóðà

îêðóæàþùåãî âîçäóõà, ò. å. ïðèìåðíî 15—30°Ñ.

Â îáùåì ñëó÷àå, ïðîöåññû â äîõðîìàòîãðàôè÷åñêîì ðåàêòîðå-ôîðêîëîíêå

ìîæíî çàïèñàòü â âèäå óðàâíåíèÿ, àíàëîãè÷íîãî óðàâíåíèþ îáðàçîâàíèÿ íîâîé

ôàçû (íàïðèìåð, íåðàñòâîðèìîãî îñàäêà) â êëàññè÷åñêîì àíàëèçå:

À+Â+Ñ+Ä+...+Õ —· ÀÕ+ÂÕ+Ñ+Ä+Ð

ÀÕ

+Ð

ÂÕ

(1)

ãäå: À, Â, Ñ, Ä — êîìïîíåíòû àíàëèçèðóåìîé ñìåñè; Õ — ñïåöèôè÷åñêèé õèìè-

÷åñêèé ðåàãåíò; Ð

ÀÕ

è Ð

ÂÕ

— íåëåòó÷èå ïðîäóêòû âçàèìîäåéñòâèÿ ðåàãåíòà Õ ñ

âåùåñòâàìè À è Â.

Â ìåòîäå ÐÑÊ áûëè èñïîëüçîâàíû èìåííî òàêèå õèìè÷åñêèå ðåàêöèè, êîòî-

ðûå ïðèâîäÿò ê îáðàçîâàíèþ íåëåòó÷èõ ïðîäóêòîâ, íåîáðàòèìî çàäåðæèâàþùèõ-

ñÿ ôîðêîëîíêîé. Òàêîé ïîäõîä ïðîñò ñ òî÷êè çðåíèÿ ïîñëåäóþùåãî àíàëèçà, òàê

êàê íå òðåáóåò èçâëå÷åíèÿ ïîãëîùåííûõ ôîðêîëîíêîé ïðèìåñåé.

Ãëàâíûì óñëîâèåì âûáîðà ñîðáåíòîâ è õèìè÷åñêèõ ðåàãåíòîâ ôîðêîëîíêè

è óñëîâèé åå ðàáîòû ÿâëÿåòñÿ ñåëåêòèâíîå ïîãëîùåíèå ìåøàþùèõ èäåíòèôè-

êàöèè (îïðåäåëåíèþ) ïðèìåñåé è ïîëíàÿ «èíåðòíîñòü» íàñàäêè ôîðêîëîíêè ê

êîíòðîëèðóåìûì êîìïîíåíòàì. Ýòîãî ìîæíî â áîëüøèíñòâå ñëó÷àåâ äîñòè÷ü ñ

ïîìîùüþ ðàçëè÷íûõ êîìáèíàöèé ñîðáåíòîâ è ðåàãåíòîâ, íåêîòîðûå èç êîòîðûõ

ïåðå÷èñëåíû â òàáëèöå I.71. Èç ïðèâåäåííûõ â íåé ðåàãåíòîâ îñîáîãî âíèìàíèÿ

çàñëóæèâàåò ëèòèéàëþìèíèéãèäðèä — áûñòðûé è ñèëüíûé âîññòàíîâèòåëü (äàæå

ïðè íèçêîé òåìïåðàòóðå). Îí ïðåâðàùàåò êèñëîðîäñîäåðæàùèå ñîåäèíåíèÿ â

ñïèðòû, ãàëîãåíóãëåâîäîðîäû — â ñîîòâåòñòâóþùèå óãëåâîäîðîäû, ñåðóñîäåð-

æàùèå îðãàíè÷åñêèå ñîåäèíåíèÿ — â íåëåòó÷èå è íåðàñòâîðèìûå ìåðêàïòèäû è

ò. ä. Ïðè ýòîì äâîéíûå è òðîéíûå ñâÿçè â èñõîäíûõ ñîåäèíåíèÿõ íå íàðóøàþò-

ñÿ. Âàæíî è òî, ÷òî ýòîò ðåàãåíò íå çàòðàãèâàåò óãëåâîäîðîäû, íà ÷åì îñíîâàíî

èñïîëüçîâàíèå åãî â ñõåìå ÐÑÊ äëÿ óäàëåíèÿ èç àíàëèçèðóåìîãî âîçäóõà âñåõ

(èëè áîëüøèíñòâà) ñîåäèíåíèé ñ ôóíêöèîíàëüíûìè ãðóïïàìè, ìåøàþùèìè

èäåíòèôèêàöèè óãëåâîäîðîäîâ [3, 344].

Òàáëèöà I.71. Ðåàêòîðû äëÿ ÐÑÊ-èäåíòèôèêàöèè ïðèìåñåé îðãàíè÷åñêèõ ñîåäèíåíèé* [3]

¹ ðåàê- Ñîñòàâ ðåàãåíòîâ Çàäåðæèâàþòñÿ Êîíòðîëèðóåìûå Ñîðáöèîííî- Äåòåêòîð

òîðà â ôîðêîëîíêå êîìïîíåíòû äåñîðáöèîííàÿ

ñèñòåìà

200 Ãëàâà 1. Âîçäó

1 Àëþìîãèäðèä Ñîåäèíåíèÿ ñ Óãëåâîäîðîäû Àêòèâíûé ÏÈÄ

ëèòèÿ, ôîñôîðíûå ôóíêöèîíàëüíûìè óãîëü (àöåòîí)

êèñëîòû**, ãðóïïàìè

àöåòàò ñâèíöà.

Âåðñàìèä 900***

2 Öåîëèò 5À, êîíö. Óãëåâîäîðîäû, ñåðó-, Õëîðóãëåâî- Àêòèâíûé óãîëü

ñåðíàÿ êèñëîòà, àçîò- è êèñëîðîä- äîðîäû (òîëóîë èëè ÏÈÄ

àöåòàò ñâèíöà, ñîäåðæàùèå õëîðáåíçîë) ÝÇÄ

ôîñôîðíûå êèñëîòû ñîåäèíåíèÿ

3 Öåîëèò 5À, êîíö. Óãëåâîäîðîäû, Ñåðóñîäåðæàùèå Ïîëèñîðá-I ÏÔÄ

ñåðíàÿ êèñëîòà. ñîåäèíåíèÿ àçîòà, ñîåäèíåíèÿ (àöåòîí) ÏÈÄ

Âåðñàìèä 900 êèñëîðîäà è ãàëîãåíîâ

4 Öåîëèò 5À. í-Óãëåâîäîðîäû, Ñîåäèíåíèÿ àçîòà Ñèëèêàãåëü ÏÈÄ

Âåðñàìèä 900 õëîðóãëåâîäîðîäû (ñïèðòû)

5 Íèòðàò ñåðåáðà, Ñîåäèíåíèÿ ñåðû, Êèñëîðîä- Ñèëèêàãåëü ÏÈÄ

ôîñôîðíûå êèñëîòû àçîòà è ãàëîãåíîâ ñîäåðæàùèå (ìåòàíîë, âîäà)

Âåðñàìèä 900, ñîåäèíåíèÿ

àöåòàò ñâèíöà

* Èññëåäîâàíû îðãàíè÷åñêèå ñîåäèíåíèÿ C

—C

ñ ò. êèï. äî 250°C;

** H

è H

;

*** Ïîëèàìèäíûé ýëàñòîìåð.

Â êà÷åñòâå ïðèìåðà ïðèâåäåì ñõåìó ïðîáîîòáîðà (ÐÑÊ-èäåíòèôèêàöèè) ïðè

îïðåäåëåíèè óãëåâîäîðîäîâ â âîçäóõå (ðèñ. I.63).

Ïîñëå ïîãëîùåíèÿ îðãàíè÷åñêèõ ñîåäèíåíèé ñ ôóíêöèîíàëüíûìè ãðóïïàìè

â ëîâóøêó ñ àêòèâíûì óãëåì ÁÀÓ ïîïàäàþò ëèøü óãëåâîäîðîäû, äëÿ èäåíòèôèêà-

öèè êîòîðûõ äîñòàòî÷íî èñïîëüçîâàòü èíäåêñû óäåðæèâàíèÿ.

Äåéñòâèå äîõðîìàòîãðàôè÷åñêîãî ðåàêòîðà-ôîðêîëîíêè îñíîâàíî íà òîì,

6. Âûáîð îïòèìàëüíûõ óñëîâèé ñîðáöèè ïðèìåñåé 201

Ðèñ. 1.62. Ñõåìà àíàëèçà çàãðÿçíåííîãî âîçäóõà ñ èñïîëüçîâàíèåì ïðèåìîâ ÐÑÊ. 1 — êîí-

öåíòðàòîð ñ ñîðáåíòîì; 2 — õðîìàòîãðàôè÷åñêàÿ êîëîíêà; 3 — äåòåêòîð; 4 — ñàìîïèñåö;

5 — ôîðêîëîíêà.

* Ìåòîä ÐÑÊ â îñíîâíîì èñïîëüçóþò äëÿ èäåíòèôèêàöèè è îïðåäåëåíèÿ çàãðÿçíåíèé âîçäóõà.

÷òî ðàçëè÷íûå êîìáèíàöèè öåîëèòà 5À ñ õèìè÷åñêèìè ðåàãåíòàìè ïîçâîëÿþò

ïî êðàéíåé ìåðå íà 70—80% óäàëÿòü èç àíàëèçèðóåìîãî âîçäóõà áîëüøèíñòâî

ñîïóòñòâóþùèõ ïðèìåñåé, ïðîïóñêàÿ íåèçìåííûìè â êîíöåíòðàòîð ñ àäñîðáåí-

òîì êîíòðîëèðóåìûå êîìïîíåíòû. Ïðè ýòîì àëþìîãèäðèä ëèòèÿ âîññòàíàâëè-

âàåò ñîåäèíåíèÿ êèñëîðîäà, ñåðû è àçîòà, áëàãîäàðÿ ÷åìó â ôîðêîëîíêå çàäåð-

æèâàþòñÿ àëüäåãèäû, ñïèðòû, êåòîíû, êèñëîòû, íèòðîñîåäèíåíèÿ, íèòðèëû

è äðóãèå îðãàíè÷åñêèå ñîåäèíåíèÿ. Ñìåñü ôîñôîðíîé è ôîñôîðèñòîé êèñëîò

ðåàãèðóåò ñ àìèíàìè, òðåòè÷íûìè ñïèðòàìè è ýïîêñèäàìè, à àöåòàò ñâèíöà

óäàëÿåò èç àíàëèçèðóåìîé ñìåñè ïðèìåñè ñîåäèíåíèé ñåðû (ñóëüôèäû, ìåðêàï-

òàíû, äèñóëüôèäû è äð.).

Áëàãîäàðÿ Âåðñàìèäó 900 â ðåàêòîðå ïîãëîùàþòñÿ ñîåäèíåíèÿ ñ àêòèâíûìè

àòîìàìè ãàëîãåíîâ, à êîëîíêà ñ öåîëèòîì 5À íåîáðàòèìî çàäåðæèâàåò ïðèìåñè

óãëåâîäîðîäîâ íîðìàëüíîãî ñòðîåíèÿ (ïàðàôèíû, îëåôèíû, äèåíû è àöåòèëå-

íû), à òàêæå íîðìàëüíûå ñïèðòû è àëüäåãèäû. Êîíöåíòðèðîâàííàÿ ñåðíàÿ êèñëî-

òà ðàçðóøàåò è çàäåðæèâàåò â ðåàêòîðå îëåôèíû, àðîìàòè÷åñêèå óãëåâîäîðîäû è

ñîåäèíåíèÿ êèñëîðîäà.

Ðåàêòîð-ôîðêîëîíêà ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé ñòåêëÿííóþ òðóáêó (10—20 ñì ×

4—6 ìì), çàïîëíåííóþ íåñêîëüêèìè ñëîÿìè ðåàãåíòîâ è ñîðáåíòîâ, îòäåëåííû-

ìè äðóã îò äðóãà òàìïîíàìè èç ñòåêëîâîëîêíà. Õèìè÷åñêèå ðåàãåíòû íàíîñÿò íà

òâåðäûé äèàòîìèòîâûé íîñèòåëü èç ðàñ÷åòà 20—60% ïî ìàññå èëè ñìåøèâàþò ñ

íèì â îòíîøåíèè 1:1. Äèíàìè÷åñêîå ñîïðîòèâëåíèå òàêîé êîëîíêè íåâåëèêî è

äàåò âîçìîæíîñòü ïðîïóñêàòü âîçäóõ ñî ñêîðîñòüþ 0,3—0,5 ë/ìèí ÷åðåç ïîñëåäî-

âàòåëüíî ñîåäèíåííûå ðåàêòîð è êîíöåíòðàòîð ñ ñîðáåíòîì (ñòåêëÿííàÿ òðóáêà

10 ñì × 4 ìì).

Âñå ðåàêòîðû ðàññ÷èòàíû íà ýôôåêòèâíîå ïîãëîùåíèå ïðèìåñåé âðåäíûõ

âåùåñòâ ïðè òåìïåðàòóðå îêðóæàþùåãî âîçäóõà â òå÷åíèå âðåìåíè, äîñòàòî÷íî-

ãî äëÿ íàêîïëåíèÿ â êîíöåíòðàòîðå íåîáõîäèìîãî äëÿ õðîìàòîãðàôè÷åñêîãî

îïðåäåëåíèÿ êîëè÷åñòâà êîíòðîëèðóåìûõ êîìïîíåíòîâ [344].

Ìåòîä ÐÑÊ ïîçâîëÿåò èçáåæàòü ìíîãèõ îñëîæíåíèé ïðè èçâëå÷åíèè ïðèìå-

ñåé âðåäíûõ âåùåñòâ èç âîçäóõà, ñóùåñòâåííî óìåíüøèòü âåðîÿòíîñòü àðòåôàê-

òîâ è ïîâûñèòü íàäåæíîñòü ðåçóëüòàòîâ èäåíòèôèêàöèè öåëåâûõ êîìïîíåíòîâ

â ëþáûõ ñìåñÿõ çàãðÿçíåíèé. Ýòîò ìåòîä ìîæíî ñ óñïåõîì èñïîëüçîâàòü òàêæå â

àíàëèçå çàãðÿçíåíèé âîäû è ïî÷âû [3, 343, 344].

6.3. Âëèÿíèå óñëîâèé ïðîáîîòáîðà íà

ýôôåêòèâíîñòü ñîðáöèè ïðèìåñåé

Â ïðàêòèêå àíàëèçà âîçäóõà ê òåîðåòè÷åñêèì ðàñ÷åòàì äëÿ âûáîðà ñîðáåíòîâ

îáðàùàþòñÿ ïîêà åùå ñðàâíèòåëüíî ðåäêî. Áîëüøèíñòâî èññëåäîâàòåëåé, ê

ñîæàëåíèþ, îãðàíè÷èâàåòñÿ ëèøü ôàêòîì íàëè÷èÿ èëè îòñóòñòâèÿ ïðîñêîêà

â èñïîëüçóåìîé ñîðáöèîííîé ñèñòåìå. Èíîãäà ïðèáåãàþò ê âûáîðó óñëîâèé

ïðîáîîòáîðà íà îñíîâàíèè õðîìàòîãðàôè÷åñêèõ èçìåðåíèé îáúåìîâ óäåðæèâà-

íèÿ êîíöåíòðèðóåìûõ ïðèìåñåé è ïîñòðîåíèÿ ëèíåéíûõ çàâèñèìîñòåé õðîìà-

òîãðàôè÷åñêèõ õàðàêòåðèñòèê îò òåìïåðàòóðû êîëîíêè (lg V

–1/T). Íóæíûå

äëÿ ïðàêòè÷åñêîé ðàáîòû çíà÷åíèÿ V

ïîëó÷àþò ýêñòðàïîëÿöèåé äî çíà÷åíèé

202 Ãëàâà 1. Âîçäó

îáúåìîâ óäåðæèâàíèÿ ïðè îáû÷íîé òåìïåðàòóðå (18—20°Ñ). Îäíàêî òàêîé

ïîäõîä ê îöåíêå ñîðáåíòîâ íåäîñòàòî÷íî êîððåêòåí. Ïðè ýòîì íå ó÷èòûâàåò-

ñÿ âëèÿíèå ìíîãî÷èñëåííûõ âíåøíèõ ôàêòîðîâ (âëàæíîñòü âîçäóõà, ñêîðîñòü

ïîòîêà, ÿâëåíèÿ ñîàäñîðáöèè ïðèìåñåé è ò. ä.), à ïðè ýêñòðàïîëÿöèè äàííûõ,

êàê óæå îòìå÷àëîñü âûøå, òî÷íîñòü îïðåäåëåíèÿ ñîðáöèîííîé åìêîñòè àäñîð-

áåðà íåâûñîêà. Ìåòîä êîìïèëÿöèè ëèòåðàòóðíûõ äàííûõ èç ñóùåñòâóþùåé

èíôîðìàöèè ïî âîïðîñàì ïðîáîîòáîðà òàêæå íå ìîæåò ñëóæèòü äîñòàòî÷íî

íàäåæíûì ñðåäñòâîì äëÿ âûáîðà ñåëåêòèâíîãî è ýôôåêòèâíîãî ñîðáåíòà, òàê

êàê ñëèøêîì ìíîãî÷èñëåííû âàðèàíòû âëèÿíèÿ ðàçëè÷íûõ ôàêòîðîâ íà êîí-

öåíòðèðîâàíèå íåïðîâåðåííûõ âåùåñòâ è èõ ñìåñåé [345].

Äëÿ êîíöåíòðèðîâàíèÿ ïðèìåñåé èç âîçäóõà íåîáõîäèìî ó÷èòûâàòü âñå ôàêòî-

ðû, âëèÿþùèå íà ýôôåêòèâíîñòü îòáîðà ïðîáû, îñîáåííî ïðè äëèòåëüíîì îòáî-

ðå. Ñ ýòîé öåëüþ ñëåäóåò ðàññìîòðåòü ìîäåëü ïðîöåññà îòáîðà ïðîáû íà òâåðäûé

ñîðáåíò â êîíöåíòðàöèîííîé òðóáêå ñ äâóìÿ ñëîÿìè ñîðáåíòà, êîòîðóþ íàèáîëåå

÷àñòî èñïîëüçóþò çà ðóáåæîì ïðè êîíöåíòðèðîâàíèè ïðèìåñåé íà àêòèâíûé

óãîëü. Ïåðâàÿ ñåêöèÿ òàêîé êîëîíêè (2/3 åå äëèíû) ñîäåðæèò îáû÷íî 100 ìã

óãëÿ, à âòîðàÿ (1/3 äëèíû) ñëóæèò äëÿ îïðåäåëåíèÿ ïðîñêîêà è ñîäåðæèò 50 ìã

óãëÿ.

Ïðè àñïèðèðîâàíèè ÷åðåç òàêóþ êîëîíêó ïðîáû âîçäóõà ñ êîíöåíòðàöèåé àíà-

ëèçèðóåìîãî ñîåäèíåíèÿ ñ

â íà÷àëüíîé ñòàäèè ïðîöåññà ñîðáöèè ñîåäèíåíèå ðàñ-

ïðåäåëÿåòñÿ ïî ïåðâîé ñåêöèè ñîðáåíòà, êàê ïîêàçàíî íà êðèâîé ðàñïðåäåëåíèÿ

(êðèâàÿ 1 íà ðèñ. I.64). Ïîñëå ïðîäîëæèòåëüíîé ñîðáöèè ýòà ñåêöèÿ ñòàíîâèòñÿ

íàñûùåííîé, ò. å. óñòàíàâëèâàåòñÿ ðàâíîâåñèå è ñêîðîñòè ñîðáöèè è äåñîðáöèè

ïàðîâ ðàâíû (êðèâàÿ 2). Ñîðáöèîííûé ôðîíò äâèæåíèÿ âäîëü ïåðâîé ñåêöèè

òðóáêè è ñîáèðàåòñÿ âî âòîðîé (çàäíåé) ñåêöèè. Åñëè êîíöåíòðèðîâàíèå ïðîäîë-

æèòåëüíî âî âðåìåíè, òî ðàâíîâåñíàÿ çîíà óäëèíÿåòñÿ è ñîåäèíåíèå íà÷èíàåò

ïðîñêàêèâàòü ÷åðåç êîíöåíòðàöèîííóþ òðóáêó çà âðåìÿ ·

(êðèâàÿ 3). Ïðîñêîê

(êðèâàÿ 4) ÿâëÿåòñÿ ïðè÷èíîé ïîÿâëåíèÿ àíàëèçèðóåìîãî ñîåäèíåíèÿ íà âûõîäå

èç êîíöåíòðàòîðà, è êîãäà âåñü ñîðáåíò íàñûùåí, êîíöåíòðàöèÿ íà âûõîäå èç

òðóáêè ïðèáëèæàåòñÿ ê êîíöåíòðàöèè ñ

íà âõîäå â íåå.

Ïðîñêîê îïðåäåëÿåòñÿ ïî îáíàðóæåíèþ àíàëèçèðóåìîãî ñîåäèíåíèÿ íà

âûõîäå èç êîíöåíòðàöèîííîé òðóáêè (â ïðîöåíòàõ îò èñõîäíîé êîíöåíòðàöèè

). Â ïðàêòèêå ïðîáîîòáîðà ïðîñêîê, ïî äàííûì NIOSH, îáû÷íî ñîñòàâëÿåò

îêîëî 5% [239]. Îáúåì äî ïðîñêîêà (â ë) ÿâëÿåòñÿ ïðîèçâåäåíèåì ñêîðîñòè îòáî-

ðà ïðîáû · íà âðåìÿ îòáîðà ·, åãî èñïîëüçóþò äëÿ áîëåå êîððåêòíîé îöåíêè

ýôôåêòèâíîñòè ñîðáöèè ïðèìåñåé. Ñóùåñòâóåò ïðèìåðíîå (ïðèáëèæåííîå)

ïðàâèëî, ñîãëàñíî êîòîðîìó íå ïðîèñõîäèò çíà÷èòåëüíîé ïîòåðè àíàëèçèðóå-

ìîãî âåùåñòâà, åñëè â 1/3 çàäíåé ñåêöèè òðóáêè íàõîäèòñÿ ìåíåå 10% îáùåãî

êîëè÷åñòâà ñêîíöåíòðèðîâàííîãî âåùåñòâà. Åñëè æå ýòî êîëè÷åñòâî âîçðàñòàåò

äî 25%, òî ïîòåðè âåùåñòâà ïðè êîíöåíòðèðîâàíèè ñ÷èòàþòñÿ íàèáîëåå âåðî-

ÿòíûìè. Íèæå îáñóæäàþòñÿ ôàêòîðû, âëèÿþùèå íà ýôôåêòèâíîñòü êîíöåíò-

ðèðîâàíèÿ ïðèìåñåé íà òâåðäûõ ñîðáåíòàõ. Âêëàä êàæäîãî ôàêòîðà çàâèñèò îò

ñïåöèôè÷íîñòè ñîðáåíòà è ñîðáàòà [1].

6. Âûáîð îïòèìàëüíûõ óñëîâèé ñîðáöèè ïðèìåñåé 203