Селективное определение массовой концентрации диоксида хлора в промышленных выбросах методом капиллярного электрофореза

Abstract

The task of the selective determination of chlorine dioxide in gas environments, including the emissions from the pulp and paper mills, is relevant and in demand. Current article presents a brief review of the existing methods and procedures for measuring the chlorine dioxide in liquid and gas environments, and identifies the problems in controlling the chlorine dioxide in industrial emissions from the pulp and paper production due to the influence of the related substances: molecular chlorine, hydrochloride, hydrochlorate and sulfur dioxide. As a result, to achieve the required selectivity of the chlorine dioxide determination, the procedure for its preliminary oxidation with the hydrogen peroxide to the chlorite-ion was developed, followed by the measuring of its mass concentration by the capillary electrophoresis. The conditions of sampling, all stages of sample preparation and measurements on the instrument were optimized. Based on the experimental studies, a method for measuring the chlorine dioxide in the industrial emissions in the form of chlorite ion in the range from 0.025 to 0.3 mg/m3 with an expanded uncertainty of 25 % has been developed. The contributions of the components of uncertainties affecting the measurement result were summarized in the budget of the uncertainties prepared during the metrological certification of the measurement procedure. The developed method is more selective and reliable in comparison to the traditional methods (“wet chemistry”) used for the measuring of the chlorine dioxide in industrial emissions.

Задача селективного определения диоксида хлора в газовых средах, включая выбросы целлюлозно-бумажных производств (ЦБП), актуальна и востребована. В статье представлен краткий обзор существующих методов и методик измерений диоксида хлора в жидких и газовых средах, выявлены проблемы контроля диоксида хлора в промышленных выбросах ЦБП, обусловленные влиянием сопутствующих веществ: молекулярный хлор, гидрохлорид, гидрохлорат и диоксид серы. В результате для достижения необходимой селективности определения диоксида хлора отработана процедура его предварительного окисления пероксидом водорода до хлорит-иона с последующим измерением его массовой концентрации методом капиллярного электрофореза. Оптимизированы условия пробоотбора, всех стадий пробоподготовки и выполнения измерений на приборе. На основе проведенных экспериментальных исследований разработана методика измерений диоксида хлора в промышленных выбросах в виде хлорит-иона в диапазоне от 0.025 до 0.3 мг/м3 при расширенной неопределенности 25 %. Вклады составляющих неопределенностей, оказывающих влияние на результат измерений, суммированы в бюджете неопределенности, подготовленном при метроло­гической аттестации методики измерений. Разработанная методика является более селективной и достоверной в сравнении с используемыми традиционными методами («мокрой химии») измерений диоксида хлора в промышленных выбросах.