194999. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés széndioxid mikro-szubmikro mennyiségeinek karbamát formájában történő konduktometriás meghatározására
194999 1 A találmány tárgya eljárás szén-dioxid mikro-szubmikro mennyiségeinek karbamát formájában történő meghatározására, a széndioxidnak a vele karbamátot képező abszorbensbe juttatása, majd a karbamátot tartalmazó rendszer elektromos vezetőképességének mérése útján. A találmány tárgya továbbá berendezés a fenti eljárás foganatosítására. Az anyagi tevékenység széles körében, pl. technológiai folyamatok kiindulási anyagainak, fő- és melléktermékeinek jellemzése, továbbá a kémiai, biokémiai, biológiai, környezetvédelmi stb. kutató-fejlesztő-ellenőrző munka során, a gáz, folyadék és szilárd halmazállapotú anyagban (mintában) alkotó vagy szennyező komponensként, illetve elemi vagy különféle vegyületek formájában jelenlévő szén mennyiségi meghatározása nagy fontosságú információt szolgáltató gyakori analitikai feladat. A minta eredete, fizikai-kémiai tulajdonságai és a mintában levő szén mennyisége az alkalmazható analitikai eljárást illetően meghatározó paraméterek. A nagyszámú, részlépéseiket tekintve szükségszerűen eltérő analitikai megoldásra azonban jellemző, hogy a minta széntartalmának meghatározása — néhány kivételtől eltekintve — szén-dioxiddá történő konverzión és az utóbbi termék detektálásán alapszik. A széndioxid mennyiségi meghatározásának ismert lehetőségei (gravimetria, klasszikus, illetve coulometriás, potenciometriás és spektrofotometriás titrimetria, pH-mérés, ionszelektív elektróddal történő mérés, hővezetőképességi detektorral történő mérés, manpmetria-gázvolumetria, tömegspektrometría, infravörös spektrofotometria, konduktometria) közül a konduktometriás detektálás elterjedésének és pl. a környezetvédelemmel kapcsolatos méréstechnikában, szerves ejémanalízisben és fémanalízisben való széleskörű alkalmazásának kedvez, hogy a vezetőképesség igen gyakran — bár időigényesen — laboratóriumban összeállítható és manuálisan működtethető berendezéssel mérhető, illetve a meghatározandó koncentráció és a vezetőképesség közötti kapcsolat az analitikailag hasznos koncentráció-tartományban egyszerű öszszefüggéssel leírható. Szén-dioxid relatív konduktometriás meghatározásához alkálifém és alkáliföldfém (nátrium, kálium, bárium, stroncium) hidroxid híg (kb. 0,1—0,001 N) vizes oldatát használják abszorbensként. Bár a széndioxid nem vizes közegben végzett titrimetriás meghatározásához pl. etanol-amin dimetil-formamidos oldatát sikeresen alkalmazták abszorbensként, ugyanakkor a szerves kémiából ismert, hogy a szén-dioxid, megfelelő körülmények között, aminokkal karbamátot képezve reagál, szén-dioxid karbamát formájában történő konduktometriás meghatározása nem képezte vizsgálatok, illetve kutatás tárgyát. Ez azzal magyarázható, hogy az 2 2 ismert megoldások szerinti aminoldatokban, a szén-dioxid kvantitatív megkötéséhez szükséges térfogatú abszorbens alkalmazása esetén a képződő karbamátnak, illetve a karbamátnak, mint igen gyenge, önmagában nem stabil és nem is izolálható szerves savnak a sójából képződő ionok koncentrációja csak elhanyagolható mértékű, analitikailag nem értékelhető (vagy egyáltalán nem mérhető) elektromos vezetőképesség változást hoz létre. A szén-dioxid, illetve szén konduktometriás meghatározásával foglalkozó széleskörű szakirodalomból a technika mai állását ismertető példaként említjük I. Holm-Jensen szerzőnek a Scand. Clin. Lab. Invest.-ben 1976-ban (36. kötet), F. Salzer szerzőnek a Microchemical Journal-ban 1966-ban (10. kötet), W. Stuck szerzőnek a Mikrochimica Acta-ban 1960-ban, H. Malissá szerzőnek a Mikrochimica Acta-ban 1957-ben, P. S. Neelakantaswamy szerzőnek az Analytical Instrumentation-ben 1984-ben (13. kötet) megjelent dolgozatait, továbbá J. N. Cameron US 4,321,545 számú szabadalmi leírását. Az ismert eljárások és a foganatosításaikra kidolgozott berendezések lényegesebb hátrányai a következők: 1. Nátrium- vagy kálium-hidroxid híg, vizes oldataiban a szén-dioxid abszorpciója nem kvantitatív, a konverzió hatásfokának változása az analízisek során jelentős hibaforrás lehet. 2. Bárium- vagy stroncium-hidroxid híg, vizes oldataiban a szén-dioxid hatására csapadék képződik, amely a vezetőképesség mérésére szolgáló elektródokon leválhat, és a cellaállandó változásához, azaz hibás mérésekhez vezethet. 3. Alkálifém- vagy alkáliföldfém-hidroxidok vizes oldatainak alapvezetőképessége a szén-dioxid abszorpcióját követő vezetőképesség-változáshoz képest nagy, az alapvezető-képesség ingadozása, pl. hőmérsékletváltozásra jelentős hibát okozhat. 4. Alkálifém- vagy alkáliföldfém-hidroxidok vizes oldatainak magas alapvezető-képességét, illetve ennek ingadozását csak két abszorpciós rendszer hídkapcsolásával lehet jól kompenzálni. 5. Az abszorpciós rendszerek nagy menynyiségű lúgoldatot igényelnek a szén-dioxid megkötésére. 6. Az abszorpciós rendszerekben a konverzió hatásfoka függ a szén-dioxid transzportjára szolgáló vivőgáz térfogatsebességétöl, a térfogatsebesség ingadozása vagy változása jelentős hibához vezethet. 7. Az abszorbens párolgási vesztesége miatt fellépő jelváltozást az ismert megoldások csak a relatíve nagy mennyiségű abszorbens használatával küszöbölik ki. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
