Дипломы, курсовые, рефераты, контрольные...
Срочная помощь в учёбе

Комбинированная схема проточного хроматомембранного газо-экстракционного и жидкостно-абсорбционного выделения летучих веществ

Диссертация: Комбинированная схема проточного хроматомембранного газо-экстракционного и жидкостно-абсорбционного выделения летучих веществ
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

С целью выбора условий осуществления хроматомембранного массообменного процесса в системах тв. тело — жидкость — жидкость и тв. тело — жидкость — газ предложены априорные способы расчета капиллярного давления в указанных системах. На примере систем ГТГФЭ — водная фазаразличные органические фазы и ПТФЭ — полярная жидкая фаза — газ проведено сравнение расчетных и экспериментально найденных значений… Читать ещё >

Содержание

  • 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
    • 1. 1. Методы выделения веществ, способных образовывать летучие соединения в результате химических превращений
      • 1. 1. 1. Барботаж
      • 1. 1. 2. Диализ через пористые мембраны
      • 1. 1. 3. Хроматомембранные методы
    • 1. 2. Методы определения ионов аммония и сульфид-ионов

Комбинированная схема проточного хроматомембранного газо-экстракционного и жидкостно-абсорбционного выделения летучих веществ (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Одной из наиболее сложных задач для методов анализа в потоке является концентрирование и выделение определяемых веществ в среду оптимального состава для последующего измерения их концентрации. В частном случае определения в водных средах веществ, способных к превращению в летучие соединения, таких как ионы аммония и сульфид-ионы, для выделения наиболее привлекательна схема, реализующая это специфическое свойство подобных веществ. При этом для выделения в статических условиях обычно используется традиционный прием барботажа, а при анализе в потоке — диализное выделение через пористые гидрофобные мембраны. Возможности совершенствования методик анализа в потоке в рамках известных методов выделения летучих веществ практически исчерпаны, а найденные методические решения, различающиеся конструкциями диализаторов и типом, применяемых мембран, оказываются неудовлетворительными по экспрессности и техническим возможностям их включения в автоматизированные системы непрерывного контроля. Наиболее отчетливо это утверждение прослеживается на примерах методик определения таких распространенных загрязнителей природных вод, как ионы аммония и сульфид-ионы. Так, из-за отсутствия удобных схем выделения, для определения аммиака по-прежнему используются такие высокотоксичные реагенты, как фенол и реактив Несслера. Отсюда становится очевидной необходимость поиска новых общих схем выделения летучих веществ из водных растворов. Новые возможности для поиска и разработки подобных схем открыл хроматомембранный способ осуществления массообменных процессов в системе жидкость — газ [1] и основанные на его принципах методы хроматомембранной газовой экстракции и жидкостной абсорбции [2].

Несмотря на то, что принципиальные возможности осуществления ХММП уже доказаны и подтверждены множеством примеров практического применения хроматомембранных методов, возможности выбора условий его осуществления ограничены отсутствием априорной информации о таком важнейшем параметре, как капиллярное давление, возникающее в микропорах бипористой политетрафторэтиленовой матрицы, используемой для межфазного массообмена.

Целью настоящей работы явилась разработка новой общей схемы проточного выделения веществ, способных образовывать летучие соединения, используя возможности хроматомембранного способа осуществления массообменных процессов в системе жидкость-газ, и подтверждение её аналитических возможностей на примере методик непрерывного проточного и проточно-инжекционного определения ионов аммония и сульфид-ионов. На защиту выносятся:

1. Способ априорной оценки величины капиллярного давления в системах ПТФЭ — водная фаза — органическая фаза и ПТФЭ — водная фаза — газовая фаза.

2. Комбинированная схема хроматомембранного газо-эксгракционного и жидкосгно-абсорбционного выделения веществ, способных к превращению в летучие соединения, для проточных методов анализа.

3. Методика проточного кондуктометрического определения микроконцентраций ионов аммония в водных средах, включающая стадию хроматомембранного выделения аммиака.

4. Методика проточного потенциометрического определения микроконцентраций сульфид-ионов в водных средах, включающая стадию хроматомембранного выделения сероводорода.

1. Обзор литературы.

ВЫВОДЫ.

1. С целью выбора условий осуществления хроматомембранного массообменного процесса в системах тв. тело — жидкость — жидкость и тв. тело — жидкость — газ предложены априорные способы расчета капиллярного давления в указанных системах. На примере систем ГТГФЭ — водная фазаразличные органические фазы и ПТФЭ — полярная жидкая фаза — газ проведено сравнение расчетных и экспериментально найденных значений капиллярного давления, подтвердившее адекватность предложенных расчетных уравнений.

2. Предложена комбинированная схема концентрирования в потоке веществ, способных образовывать летучие соединения, включающая хроматомембранное газо-экстракционное выделение последних в поток газа-носителя и последующее их хроматомембранное газо-абсорбционное поглощение в водные растворы.

3. Разработана методика проточного кондуктометрического определения микроконцентраций ионов аммония в водных средах с хроматомембранным выделением аммиака в деионизованную воду. Показано, что хроматомембранная схема выделения обеспечивает меньшую инерционность изменения величины аналитического сигнала при изменении концентрации ионов аммония по сравнению с диализным выделением и соответственно оказывается более предпочтительной для непрерывного проточного анализа в режиме «on — line». Методика обеспечивает возможность определения ионов аммония в водных растворах от 0,15 мг/л до 1,4 — 3,5 мг/л, в зависимости от скорости потоков поглощающего раствора и газа, индуцирующего массоперенос аммиака.

4. Разработана методика проточного потенциометрического определения микроконцентраций сульфид-ионов в водных средах, включающая стадию хроматомембранного выделения летучей формы H2S. Показана возможность.

91 существенного снижения пределов обнаружения по сравнению со схемой прямого потенциометрического определения (в 6 раз в идентичных условиях), при этом несущественно ухудшается инерционность проточных анализаторов: время отклика увеличивается от 65 до 80 сек.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

Предлагаемая комбинированная схема выделения, использующая возможности хроматомембранного способа осуществления массообменных процессов, позволяет проводить экспрессное проточное определение веществ, способных образовывать летучие соединения, в водных средах. Выделение определяемых веществ происходит в среду оптимального состава для последующего измерения их концентрации выбранным аналитическим методом. Разработанные методики проточного кондуктометрического и потенциометрического определения ионов аммония и сульфид-ионов, соответственно, основанные на ДХМВ аммиака и сероводорода, рекомендуются для экспрессного определения указанных веществ в природных водах. Достигнутые в настоящей работе ПО ионов аммония и сульфид-ионов в водных средах не уступают ПО методик, основанных на диализном выделении этих веществ. Потенциальные возможности снижения ПО веществ, способных образовывать летучие соединения, связаны с выбором таких геометрических размеров массообменных слоев в двухкамерной ХМЯ, которые бы позволили увеличить скорости потоков газа-носигеля, отдающего и принимающего растворов, а следовательно увеличить и соотношения скоростей соответствующих потоков и, как следствие, достичь больших значений коэффициентов концентрирования.

Показать весь текст

Список литературы

  1. Л.Н. Хроматомембранный метод разделения веществ. // Докл. РАН. -1994.-Т.334. -№ 5. -С. 599−602.
  2. Л.Н. Хроматомембранный метод разделения веществ. Аналитические и технологические возможности. // Рос. хим. журнал.-1996,-№ 1.-С. 67−76.
  3. Л.Н., Родинков О. В. Хроматомембранный парофазный анализ водных растворов. //Экол. химия.-1995.-Т.4.-№ 2.-С. 112−116.
  4. Л.Н., Царицына Л. Г. Методы разделения и концентрирования в аналитической химии.-Л.-Химия -1991.-256 С.
  5. Lepine L., Archambault J.-F. Parts-per-trillion determination of trihalomethanes in water by purge-and-trap gas chromatography with electron capture detection. // Anal. Chem. -1992.-64.-P. 810−814.
  6. P.A., Бондаренко M.A. Инструментальные методы определения низких меркаптанов. // Ж. аналит. химии.-1989.-Т.44.-№ 2.-С. 965−985.
  7. Schnable J.G., Capangpangan MB., Suffect I.H. Continuous automatic monitorind of volatile organic compounds in aquious steams by a modified hurge-and-trap system. //J. Cgromatogr. A.-1991.-549.-P. 335−344.
  8. А.Г., Новикайте H.B., Бурейко A.C. Газохроматографическое парофазное определение летучих веществ в потоке воды. // Ж. аналит. химии.-1996.-Т.51 .-№ 8.-С. 865−869.
  9. Ю.И. Мембранные процессы разделения жидких смесей.-М. :Химия.-1975.-229 С.
  10. М. Введение в мембранную технологию.-М.:Мир.-1999.-513 С.
  11. Ю.А., Кузьмин Н. М. Концентрирование микроэлементов. -М.:Химия.-1982.-288 С.
  12. ., Ильин В. И. Мембранные процессы и модели химических производств.- Белгород.-1999.-98 С.
  13. Хванг С.-Т., Каммермейер К. Мембранные процессы разделения. -М. :Химия. -1981. -464 С.
  14. Valcarcel М., Luque de Castro M.D. Non-chromatographic continuous separation techniques. Cambridge.-1991.-290 P. 14.
  15. Л.Н., Гурский B.C. Мембранные методы разделения в аналитической химии. //Ж. анал. химии.-1988.-Т.43.~№ 4.-С. 581−591.
  16. Л.Н., Никитина Т. Г. Мембранные методы разделения веществ в аналитической химии. // Мембраны.-2000.-№ 8.-С. 3−16.
  17. Becker М., Fuhrmann В., Spohn U. Selective determination of gas dialysable components in complex sample solutions using triangle programmed coulometric titration in continuous flow systems. // Anal. Chim. Acta.-1996.-324.-P. 115−123.
  18. Aoki Т., Uemura S., Munemori M. Continuous flow fluorometric determination of ammonia in water. // Anal. Chem.-1983.-55.-P 1620−1622.
  19. И.П., Ушаков H.H. Справочное пособие по аналитической химии. М.:Химия,-1977.-104 С.
  20. А.И., Симонова Л. Н. Аналитическая химия серы. М.:Наука.-1975,-272 С.
  21. Jeroschewski P., Steuckart С., Kuhl М. An amperometric microsensor for the determination of H2S in aquatic environments. // Anal. Chem.-1996.-68.-P. 43 514 357.
  22. Г. Методы аналитической химии. Количественный анализ неорганических соединений. Т.1,2. М.:Химия.-1969.-1204 С.
  23. Nakata R., Kawamura Т., Sakashita H., Nitta A. Determination of ammonium ion in a flow-injection system with a gas-diffusion membrane. // Anal. Chim. Acta.-1988.-208.-P. 81−90.
  24. Дж. Определение анионов. М.:Наука.-1982.-622 С.
  25. Шпигун J1.K. Проточно-инжекционный анализ. // Ж. анал. химии.-1990,-Т.45.-№ 6.-С. 1045−1091.
  26. Fang Z., Zhu Z., Zhang S., Xu S., Guo L., Sun L. On-line separation and preconcentration in flow injection analysis. // Anal. Chim. Acta.-1988.-214,-P. 41−55.
  27. Frenzel W. Gas-diffusion separation and flow potentiometry. A fruitful alliance of analitical methods. // Anal. Chem.-1990.-336.-P 21−28.
  28. Frenzel W. Membrane besed gas sampling and analysis coupled to continuous flow systems. // Anal. Chem.-1992.-342.-P 817−821.
  29. Schulze G., Liu C.Y., Brodowski M., Elsholz O., Frenzel W., Moller J. Different aproaches to the determination of ammonium ions at low levels by flow injection analysis. //Anal. Chim. Acta.-1988.-214.-P. 121−136.
  30. Oms M.T., Cerda A., Cladera A., Cerda V., Forteza R. Gas diffusion techniques coupled sequental injection analysis for selective determination of ammonium. // Anal. Chim. Acta-1996.-318.-P 251−260.
  31. Andrew K.N., Worsfold P J., Comber M. On-line flow injection monitoring of ammonia in industrial liquid effluents. // Anal. Chim. Acta.-1995.-314.- P 33−43.
  32. Cardoso de Faria L., Pasquini C. Flow-injection determination of inorganic forms of nitrogen by gas diffusion and conductimetry. // Anal. Chim. Acta-1991.-245.-P 183−190.
  33. Brunt K, Rapid determination of sulfide in waste waters by continuous flow analysis and gas diffusion and a potentiometric detector. // Anal. Chim. Acta.-1984.-163.-P. 293−297.
  34. Francom D., Goodwin L.R., Dieken F.P. Determination of low level sulfides in environmental waters by automated gas dialysis/methylene blue colorimetry. // Anal. Lett.-1989.-V.22.-№ 11−12-P. 2587−2600.
  35. Van der Linden W.E. Membrane separation in flow injection analysis. Gas diffusion. //Anal. Chim. Acta.-1983.-151.-P359−369.
  36. Canham J.S., Gordon G., Pacey G.E. Optimization of parameters for gas-diffusion flow -injection systems. It Anal. Chim. Acta.-1988.-209.-P 157−163.
  37. Tryzell R., Karlberg B. Efficiency and response studies on gas diffusion manifolds in flow-injection systems. // Anal. Chim. Acta.-1995.-308.-P 206−213.
  38. Van Son M., Schothorst R.C., Den Boef G. Determination of total ammoniacal nitrogen in water by flow injection analysis and a gas diffusion membrane. // Anal. Chim. Acta.-1983.-153.-P. 271−275.
  39. Sprenger U., Bachmann K. Determination of ammonium in aerosols cloud and rain water and of gaseous ammonia in the troposphere. // Fres. Z. Anal. Chem.-1987.-327.-P. 16.
  40. Pasquini C., Cardoso de Faria L. Flow-injection determination of ammonia in Kjeldahl digets by gas diffusion and conductometry. // Anal. Chim. Acta.-1987.-193, — P. 19−27.
  41. Carlson R.M. Automated Separation and conductometric determination of ammonia and dissolved carbon dioxide. // Anal.Chem.-1978.-V.50.-№ll.-P. 15 281 531.
  42. Alegret S., Alonso J., Bartroli J., Martinez-Fabergas E. Flow injection system for on-line potentiometric monitoring of ammonia in freshwater streams. // Anaiyst.-1989.-114.-№ll.-P. 1443−1447.
  43. Fraticelli Y.M., Meyerhoff M.E. Automated Determination of ammonia with a potentiometric gas sensor and flowing internal electrolyte. // Anal. Chem.-1981.-53.-P. 992−997.
  44. HaraH., Motoike A., Okazaki S. Continuous flow determination of ammonium ions using a gas dialysis concentrator and a gas electrode detector system. // Analyst.-1988.-113, — P 113−115.
  45. A.B. Развитие методов анализа вод в 1989 г. // Химия и технология воды.-1991.-Т.13.-№ 1.-С. 24−62.
  46. Moskvin L.N. Chromatomembrane method for the continuous separation of substances. //J. Chromatog. А.-1994,-V.669.-№l-2.-P. 81−87.
  47. Л.Н. Хроматомембранный метод и его аналитические возможности для концентрирования веществ из жидкой и газовой фазы. // Ж. аналит. химии.-1996.-Т.51.-№.11.-С. 1125−1129.
  48. Moskvin L.N., Rodinkov O.Y. Continuous chromatomembran headspace analysis. //J. Chromatog. А.-1996, — V.725.-№ 3.-P.351−359.
  49. Л.Н., Родинков O.B., Катрузов A.H. Непрерывное выделение газообразных и легколетучих примесей из водных растворов с использованием хроматомембранного метода. // Ж. аналит. химии.-1996.-Т.51.-№ 2.-С. 215−219.
  50. Л.Н., Родинков О. В., Григорьев Г. Л. Непрерывное хроматомембранное выделение летучих примесей из водных растворов для последующего газохроматографического анализа // Ж. аналит. химии.-1996.-Т. 51.-№.11.-С. 1130−1132.
  51. Л.Н., Никоноров В. В. Проточно-инжекционное определение следов нитритов с хроматомембранным концентрированием. // Ж. аналит. химии.-1998.-Т.53.-№.10.-С. 1089−1093.
  52. Л.Н., Никоноров В. В. Проточно-инжеционное опредление диксида серы в воздухе с предварительным хроматомембранным концентрированием. // Ж. аналит. химии.-1996.-Т.51.-№.8.-С. 891−895.
  53. ВВ., Москвин Л. Н. Проточно-инжеционное определение диксида азота в воздухе с предварительным хроматомембраннымконцентрированием. II «Экоаналитика-98 «. -Тез. докл. -Краснодар. -1998. -С. 341−342.
  54. Przybylko A.R.M., Thomas C.L.P., Anstice P.J., Fielden P.R., Brokenshire J., Irons F. The determination of aqueous ammonia by ion mobility spectrometry. // Anal. Chim. Acta.-1995.-311.-P 77−83.
  55. Вредные вещества в промышленности. Под.ред. Лазарева А.И.-Л. :Химия. -1971.-Т.2.-619 С.
  56. Kuban V., Dasgupta Р.К., Marx J.N. Nitroprusside and methylene blue methods for silicone membrane differentiated flow injection determination of sulfide in water snd wastewater. // Anal. Chem.-1992.-64.-P. 36−43.
  57. Ebdon L., Hill S.J., Jameel M., Corns W.T., Stockwell P.B. Automated deteimination of sulfide as hydrogen sulfide in waste streams by gas-phase molecular absorption spectrometry, // Analyst-1997.-122.-P. 689−693.
  58. Singh V., Gosain S., Mishra S., Jain A., Verma K.K. Solid-phase extraction and spectrophotometric determination of hydrogen sulfide in air and water utilizing ethylene blue formation. // Analyst.-2000.-125.- P. 1185−1188.
  59. Olenic L., Hopirtean E., Olenic L. Potentiometric differential microdetector with interchange solid membranes used in flow injection analysis. // Analyst.-1997.-122.-P. 107−109.
  60. Ю.Ю. Аналитическая химия промышленных сточных вод.-М.:Химия.-1984.-447 С.
  61. Searle P.L. The Berthelot of Indophenol reaction and its use in the analytical chemistry of nitrogen. //Analyst.-1984.-109. -P. 549−568.
  62. Yu J.-S., Ishimaru Т., Murako M., Otsuki A. Some improvements in the salicylate-dichloroisocyanurate method for determining ammonia in sea water. // Umi = Mer. -1994. -V. 32. -№ 2. -P. 119−122.
  63. Harbin A.-M., van den Berg C.M.G. Determination of ammonia in seawater using catalytic cathodic stripping voltammetiy. // Anal. Chem.-1993.-65.-P 34 113 416.
  64. Lane R, Chow C.W.K., Davey D.E., Mulcahy D.E., McLeod S. On-line microdistillation-based preconcentration technique for ammonia measurement. // Analist. -1997. -122. -P 1549−1552.
  65. Shen H., Cardwell T.J., Cattrall R.W. Determination of ammonia in waste waters by a differential pH method using flow injection potontiometry and a nonactin-based sensor. // Analyst.-1997.-122.-P 80−93.
  66. Xu Y., Lu Ch., Chen K., Nie L., Yao Sh. A novel bulk acoustic wave sensor for dissolved ammonia. //Anal. Chim. Acta.- 1996.-325,-P. 65−71.
  67. Зуй O.B., Терлецкая A.B., Фалендыш E.P., Драпайло О. М. Рациональные методы определения анионов. // Химия и технология воды.-1994.-Т. 16.-№ 4,-С. 24−62.
  68. Spaziani М.А., Davis J.L., Tinani М., Carroll М.К. On line determination of sulfide by the «Methylene Blue method» with diode-laser-based fluorescence detection. //Analyst.-1997.-122.-P. 1555−1557.
  69. Cassella R.J., Teixeira L.S.G., Garrigues S., Spinola Costa AC., Santelli R.E., La Guardia M. Determination of sulfide in waters by flow-injection solid phase spectrophotometry. //Analyst.-2000.-125.-P. 1835−1838.
  70. Baumann E.W. Determination of parts per billion sulfide in water with the sulfide-selective electrode. //Anal. Chem.-1974.-V.46.-N 9.-P. 1345−1347.
  71. В.А., Коваленко Е. В., Кадомцева А. В., Кирьянова Н. А. Анализ природных и сточных вод.-Новоч.ПИ.-1979.-84 С.
  72. Kester M.D., Shiudu P.M., Wade A.P. Determination of sulfide with the sulfide-selective microelectrode. //Talanta.-1992.-V.39.-№ 3.-P. 299−312.
  73. Goodwin L.R., Francom D., Urso A., Dieken F.P. Determination of trace sulfides in Turbid waters by gas dialysis/ion chromatography. // Anal. Chem.-1988.-60.-P. 216−219.
  74. Jeroschewski P., Haase K., Trommer A., Grundler P. Galvanic sensor for the determination of hydrogen sulphide/ sulphide in aqueous media. // Anal. Chem.-1993.-346.-P. 930−933.
  75. Л.А., Краснова Н. Б., Юрищева B.C., Чупахин M.C. Иономегрия в неорганическом анализе.-М. .Химия.-1991.-192 С.
  76. .Д., Горюнов Ю. В. Физико-химические основы смачивания и растекания.-М. .Химия, — 1976.-232 С.
  77. Ю.Г. Курс коллоидной химии. Поверхностные явления и дисперсные системы. М.:Химия.-1989.-83 С.
  78. А.Ю. Физическая химия поверхностей.-М.:Мир, — 1979.-93 С.
  79. Абрамзон А. А, Щукина Е. Д. Поверхностные явления и поверхностно-активные вещества-Л. .Химия.-1982.-392 С.
  80. Дж., Рид Р., Шервуд Т. Свойства газов и жидкостей.-Л.:Химия.-1982, — С. 528−531.
  81. О.Н., Карпова И. Ф., Козьмина З. П., Фридрихсберг Д. А. Руководство к практическим занятиям по коллоидной химии.-Л.:Изд-во ЛГУ.-1955.- С.37−38.
  82. А.Г., Иоффе Б. В. Газовая экстракция в хроматографическом анализе.-Л. :Химия.-1982.-280 С.
  83. Ф.Ф. Анализ воды. М.:Госгеолтехиздат.-1955, — 52 С.
  84. Г. В. Инструментальные методы химического анализа -М.:Госатомиздат.-1963.-353 С.100
  85. Т. А., Крещков А. П. Теория и практика кондуктометрического и хронокондуктомемтриеского анализа М.:Химия.-1976.-304 С.
  86. Harsanyi E.G., Toth К., Pungor Е. The behavior of the silver sulphide precipitate-based ion-selective electrode in the low concentration range. // Anal. Chim. Acta.-1984.-161.-P. 333−341.
Заполнить форму текущей работой

Заказал и сдал!