Індикаторна маса, що саморегенерується, для визначення оксиду вуглецю в повітрі

Изобретение относится к аналитической химии, конкретно к составам, предназначенным для экспрессопределения количества оксида углерода в воздухе. Изобретение может- найти применение в производстве индикаторных трубок многоразового использования, предназначенных для быстрого определения оксида углерода в выхлопных газах двигателей внутреннего сгорания, в воздухе производственных помещений шахтных выработок. Для экспресс-анализа оксида углерода в воздухе в настоящее время используются одноразовые индикаторные трубки на основе йодатов и олеума [авт.св. СССР №165929, опубл, 26.10.64], выпуск которых сдерживается необходимостью использования дефицитного 60% олеума. Кроме того, применение таких трубок в закрытых помещениях приводит к загрязнению воздуха токсичными оксидами серы. Известен способ определения СО в воздухе с использованием бромида палладия, нанесенного на окись алюминия [авт.св. СССР №1286994, опубл. 30.01.87]. Количество СО определяется временем изменения окраски индикатора из розового через серый в черный цвет в замкнутом сосуде, содержащем газовую смесь. Недостатки метода - длительность контакта СО с индикатором до развития окраски (до 4 минут) не позволяет использовать состав в индикаторных трубках, так как в этом случае невозможно образование четкой границы цветового перехода, состав на основе дорогостоящего бромида палладия используется однократно. Известна система Pd" (PdCl2. Pd(NO3)2, PdSO4) - СuСІ 2 - оксиды Mo, V, W на инертном носителе, включая SIO2, изменяющая цвет в присутствии СО от желтого до голубого, саморегенерирующаяся кислородом воздуха [Патент США N2 4043934, кл. В 01 53/34, С 10 К 1/26, опубл. 23.08.77], допускающая многократное использование образца индикатора для анализа СО. Основанный на этой системе метод определения СО состоит в измерении поглощения света индикатором с помощью электронного фотоколориметра с использованием сложной и громоздкой фотоэлектронной аппаратуры. Для визуального определения СО в воздухе по длине окрашенного слоя в индикаторной трубке многоразового использования необходим более чувствительный каталитический состав, обратимо изменяющий цвет под действием оксида углерода и кислорода воздуха. Задача изобретения - создание саморегенерирующейся индикаторной массы для определения оксида углерода в воздухе с повышенной чувствительностью и усиленной контрастностью цветового перехода, необходимыми для применения массы в индикаторных трубках многоразового пользования с визуальным способом индикации СО без дополнительной аппаратуры. Поставленная задача решена использованием композиции, содержащей, мол.%: бромид палладия 0,010,5, соединение молибдена, ванадия или вольфрама, например Н3РМО12О40, 0,01-0,3, хлорид или бромид меди 0,06-6, диметилформамид 7 - 34, сили-кагель 62-93. Общий признак прототипа и заявляемой композиции - использование системы на основе соединений палладия, меди и молибдена, ванадия или вольфрама нанесенных на инертную подложку. В отличие от известного саморегенерирующегося состава композиция содержит бромид палладия и диметилформамид, нанесение компонентов на подложку осуществляется не из водных растворов, а из диметилформамидных. Использование бромида палладия (II) вместо сульфата, нитрата или хлорида приводит к усилению контрастности цветового перехода. Предлагаемая индикаторная масса при контакте с СО изменяет цвет до черного, а не до голубого, как в случае сульфата палладия. Исключение воды в стадии нанесения компонентов на си-ликагель приводит к увеличению чувствительности состава в 3-4 раза. Введение диметилформамида в индикаторную массу наряду с увеличением чувствительности и скорости развития окраски позволяет получить четкую грьницу фронта цветового перехода. Использование такой композиции позволяет визуально определять СО в интервале концентраций 5 -10-4 20 мол.% с четкой контрастной границей фронта (лимонный, бежевый - темно-фиолетовый, коричневый, черный). Длина окрашенного слоя линейно зависит от количества определяемого СО. Чувствительность индикаторной массы и скорость ее регенерации зависят от соотношения компонентов состава. Время реокисления состава изменяется от минуты до нескольких суток в случае композиции для определения концентраций СО ниже 5'· 10 мол.%. Увеличение содержания бромида палладия в составе выше 0,5 мол.% приводит к снижению контрастности цветового перехода за счет более глубокой окраски индикаторной массы. Наблюдаемый цветовой переход в этих случаях из коричневого в черный. При содержании РбВгг ниже 0,01 мол.% развитие окраски происходит без видимого фронта, с более низкой скоростью (в течение 4 минут). При постоянной концентрации PdBr2 содержание меди в системе влияет на скорость регенерации индикаторной массы и ее чувствительность. При соотношении Cu:Pd < 5 мол.% масса полностью теряет чувствительность в области концентраций СО < 1 мол.%. Соединения Мо, V или W влияют на свойства индикаторной массы в интервале концентраций 0,01-0,3 мол.%. При их концентрации выше0,3 мол.% свойства индикаторной массы не улучшаются. При содержании ниже 0,01 мол.%., как и в их отсутствие, изменение цвета индикаторной массы происходит во времени, без четкой границы, чувствительность массы падает за счет неполного окисления оксида углерода. Пример 1. 8,2 · 10-5 моля PdBr2, 9,3 · 10-4моля СuСІ 2 ·2Η2Ο,4,9 · 10-5моля Н3РМo12О40 растворяли в 5 см3 диметилформамида(ДМФА), к раствору добавляли 2,5 · 10 моля SiO2. ДМФА удаляли при температуре 140°С до остаточного содержания в смеси 2 · 10-3 моля. В этом примере и во всех последующих готовым составом заполняли стеклянные трубки с внутренним диаметром 5,6мм на высоту 90 мм. Сквозь индикаторную массу прогоняли смесь СО с воздухом с обьемной скоростью 3000 час-1. Определяли длину (I) зоны изменения окраски для 100 или 1000 см3 смеси. Длина окрашенного слоя, 100 см3 газовой смеси: Время регенерации массы от 1 минуты при анализе однопроцентной смеси до 30 минут для десятипроцентной. Время реокисления индикаторной массы может быть значительно уменьшено прогоном сквозь массу после анализа воздуха, не содержащего СО. Пример 2. 8.2 · 10-5 моля PdBr2, 9,3 · 10-4 моля СuСІ 2 * 2Н2О растворяли в 5см ДМФА, к раствору добавляли 2,5 · 10" моля SiO2- Состав готовили как в примере 1. При анализе 100 см3 2% смеси СО с воздухом длина зоны изменения окраски 5 мм, время развития окраски 2 минуты, цветовой переход без четкой границы, глубина окисления СО - 25%, время регенерации состава 2 минуты. Пример 3. 8,2 · 10-5 моля PdBr2, 2,4х х10 -5 моля Н3РМo12О40 растворяли в 6см диметилформамида, к раствору добавляли 2,5 · 10"2 моля SiO2- ДМФА удаляли до остаточного содержания в смеси 1,36 · 10" моля. Анализ 100 см3 2% смеси СО - длина окрашенной зоны 900 мм, изменение окраски при комнаткой температуре необратимо. Пример 4. 8,2 · 10 -5 моля PdBr2, 1,1 х10 -4 моля Сu2Вr2, 4,9 · 10 -5моля Н3РМo12О40 наносили из раствора в ДМФА на 2,5 - 10 моля SiO2. ДМФА удаляли до остаточного содержания в смеси 2 · 10 -3 моля. Пример 5. В раствор, содержащий 1,65 *10 -4 моля PdBr2, 9,3 · 10 -4 моля СuСІ 2 х х2Н2О и 2,9 · 10 -5 моля Н3РМo12О40 в 6 см3 ДМФА, вносили 5 · 10 -2 моля SiO2- Образец ! сушили до сыпучего состояния. Содержание ДМФА в образце 2,4 · 10 -2 моля. Длина окрашенного слоя (100 см3 смеси СО - воздух): Время восстановления окраски 10 минут. Пример 6. В 7,5 см3 2.5 · 10 -3 Μ раствора PdBr2 в ДМФА растворяли 1 -10 моля СuСІ 2*2Н2О и 2,4 · 10 -5 моля Н3РМo12О40. В раствор вносили 2,5 · 10"2 моля SIO2. Образец сушили до сыпучего состояния. Время регенерации индикаторной массы 60 минут. Пример 7. 12,3 · 10 -5 моля PdBr2 7 х10 -4 моля СuСІ 2 · 2Н2О, 2,4 · 10 -5 моля Н3РМo12О40 растворяли в 5 см3 ДМФА, в раствор вносили 2,5 · 10 -2 моля SIO2. Массу сушили до сыпучего состояния. Время регенерации индикаторной массы 8 минут. Пример 8. В диметилформамидный раствор (5 см3), содержащий 2,5 · 10 -6 моля PdBr2, 1,5 · 10 -5моля СuСІ 2 и 2,4 · 10 -5 моля Н3РМo12О40 вносили 2,5 · 10 моля SiO2. Избыток ДМФА удаляли. Состав полученного индикатора, мол.%: PdBr2- 0,01, СuСІ 2 -0,06. Н3РМo12О40 - 0.1. ДМФА - 34, SiO2 -65. При анализе 100см 1% смеси СО с воздухом изменение окраски в зоне 10 мм. Время регенерации состава до 4 часов. Пример 9. 8.2 · 10 -5 моля PdBr2, 2,3 х10 -4 моля СuСІ 2 * 2Н2О, 2,4 · 10 -6 моля Н3РМo12О40 растворяли в 6 3 см ДМФА. В раствор вносили 2,5 · 10 -2 моля SiO2. Массу сушили до остаточного содержания ДМФА 1.36· 10 -2 моля. Цветовой переход через зеленый в черный. Время восстановления окраски индикаторной массы 15 минут. Пример 10. 8,2 · 10 моля PdBr2, 1,75 х10 -5 моля СuСІ 2 *2Η2O, 2,5 · 10 -5 моля Η3ΡΜo12Ο49 растворяли в 5см ДМ ФА. В раствор вносили 2,5 · 10 -2 моля SIO2. ДМФА удаляли до остаточного содержания 1,36 х10 -2 моля. Длина зоны изменения окраски при анализе смесей СО с воздухом: Время восстановления индикаторной массы 4 сутки. Пример 1.1,7 · 10 -4 моля PdBr2, 1,5 · 10 -4 моля СuСІ 2 ' 2Н2О, 5,8 · 10 -5 моля фосфорномолибденванадиевой кислоты наносили из диметилформамидного раствора на 2,5 · 10 -2 моля SIO2. Время регенерации индикаторной массы 30 минут. Пример 12. 1,7 · 10 моля PdBr2, 1,5 х10 -3моля СuСІ 2 -2Н2О, 3,1 · 10 -5 моляфос-форновольфрамовой кислоты растворяли в 5 см3 ДМФА, в раствор вносили 2,5 · 10 -2 моля SIO2. Массу сушили до сыпучего состояния. Цветовой переход из бежевого в темно-серый, время регенерации индикаторной массы 2 минуты. Преимущества заявляемой индикаторной массы: 1. Возможность многократного использования. 2. Возможность индикации оксида углерода визуальным способом без дополнительной аппаратуры за счет повышения чувствительности и контрастности цветового перехода композиции.