Отбор проб воздуха на твердые сорбенты.

С целью увеличения скорости аспирации и накопления за короткое время паров химических веществ в достаточном для их определения количестве вместо жидких поглотителей используют гранулированные сорбенты.

Достоинства:

- применение твердых сорбентов дает возможность увеличить объем пропускания воздуха;

- за короткое время на твердом сорбенте вещество накапливается в количестве достаточном для его определения;

- твердые сорбенты позволяют осуществлять избирательную адсорбцию одних веществ в присутствии других;

- удобны в анализе, транспортировке и хранении отобранных проб.

Требования к твердым сорбентам:

- должны обладать механической прочностью;

- иметь небольшое сродство с водяным паром;

- должны легко активироваться;

- должны иметь максимальную сорбционную способность по отношению к анализируемому веществу;

- при анализе должны легко десорбировать анализируемое вещество.

В качестве сорбентов применяют силикагели, молекулярные сита, активный уголь, пористые полимерные сорбенты и др.

Сорбционно-десорбционные свойства сорбента определяются как полярностью его поверхности, так и эффективным радиусом пор и их формой. Наиболее существенную роль при пробоотборе играют поры с эффективным радиусом менее 2 нм, называемые микропорами (объем проб, выраженный в см³/г сорбента, определяет его сорбционную способность). Самые эффективные сорбенты имеют общий объем пор 0, 5-0, 6 см³/г.

Для анализа промышленного воздуха применяют три группы твердых адсорбентов, однако все они не универсальны. К первой группе относятся гидрофильные неорганические материалы типа силикагелей и молекулярных сит. Силикагели «работают» при адсорбции из воздуха паров полярных органических соединений, веществ с гидроксильными группами и других кислородсодержащих соединений. Молекулярные сита, или цеолиты - синтетические сорбенты со строго определенным размером пор в кристаллической решетке - адсорбируют практически все вещества, размеры молекул которых меньше, а в пределе совпадают с диаметром пор сита.

Недостатком этих синтетических сорбентов является высокая сорбируемость водяных паров, которые могут вытеснять сорбированные неполярные соединения.

Во вторую группу сорбентов включены гидрофобные неорганические материалы - активные угли с сильно развитой пористой структурой. Они избирательно поглощают углеводороды и их производные, ароматические соединения, слабее - низшие алифатические спирты, карбоновые кислоты, сложные эфиры. Первая и вторая группы сорбентов эффективно сорбируют вредные вещества из воздуха (на 80-100%).

К третьей группе относятся синтетические макропористые органические материалы с высокой степенью гидрофобности и небольшой удельной поверхностью — пористые полимеры, например хромосорбы, порапаки, полисорбы, тенакс и др. Они подходят для условий повышенной влажности, когда применение активного угля и силикагеля становится практически невозможным.

Иногда для отбора проб воздуха используют непористые сорбенты: сульфат меди, сульфат магния, хлорид кальция и др.; некоторые из них обладают избирательной сорбцией химических веществ.

Для отбора химических веществ из воздуха используют различные конструкции сорбционных устройств (коллекторы), отличающиеся по материалу, из которого они изготовлены, форме и размерам. Для изготовления этих коллекторов используют материалы, которые не сорбируют химические вещества: нержавеющую сталь, тефлон, полированный алюминий, стеклопирекс; не рекомендуются поливинилхлорид, полиуретан и резина. Форма коллектора зависит от количества сорбента и метода десорбции из сорбента поглощенных веществ. Наибольшее распространение для отбора паров веществ различной химической природы получили прямые сорбционные трубки различных размеров, изготовленные из стекла. Самыми простыми являются трубки длиной 7 см с внешним диаметром 6 мм и внутренним - 4 мм, при этом две секции с активным углем разделены полиуретановой перегородкой толщиной 2 мм.

Вместо угля трубка может быть заполнена силикагелем или другими сорбентами. Иногда используют комбинацию сорбентов. На сорбент с активной поверхностью (уголь, силикагель) или твердый носитель могут быть нанесены химические реагенты, взаимодействующие с поглощаемыми веществами (хемосорбция). Хемосорбция – процесс, сопровождающийся химическим взаимодействием поглощаемого вещества с реагентом, находящимся на поверхности абсорбента. Один из примеров хемосорбентов - пленочные сорбенты, представляющие собой стеклянный порошок, обработанный пленкообразующим раствором. При пропускании через трубку воздуха определяемое вещество взаимодействует с пленкой вязкого сорбирующего раствора и затем обрабатывается соответствующим раствором. Пленочные сорбенты используют для определения атмосферных загрязнений, содержащихся в крайне малых концентрациях.