Способ групповой идентификации органических соединений в воде

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPbffHA (21) 3473438/23-04 (221 21. 07. 82

1 (461 23.01.84. Бюл. М 3 .(721 Н.Х.Таджиева, И.Ф..Прокопьева, Л.И.Панина и К.И.Сакодынский (711 Ташкентский филиал Всесоюзного научно-исследовательского института водоснабжения, канализации, гидротехнических сооружений и инженерной гидрогеологии (53) 54.3.54, 45 (088. 81 (561 1. Терехова r.П. и др. Исследование газохройатографических .свойств катионита Ку-23 в Со2+ и

Н -формах. - Сб. "Сорбенты для газовой и жидкостной хроматографии".

И., НИИТЭХим, 1979, с. 53-59m

2. Гогитидзе Н.М. и др. Гаэохроматографические свойства макропористого анноннта AH-221. Изв. AH Грузинской CCP. Сер. "Химия", 1979, т. 5, Р 4, с. 315-321 (прототип ).

„.SU„,1068806 А (54 I (571 СПОСОБ ГРУППОВОЙ ИДЕНТИФИКАЦИИ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ В ВОДЕ путем пропускання анализируемой про.бы в потоке газа-носителя через поглотительную колонку, заполненную мнкропорнстым анионитом с зтилендиаминовыми группами с последующим хроматографическим разделением полученной смеси и групповой идентификацией поглащенных соединений по разности числа пиков на хроматограммах, полученных с Ноглотительной l колонкой и без нее, î т л н .ч а ю щ и йс я тем, что, с целью расширения возможности групповой идентификации, колонку, заполненную макропористым анионитом с этилендиаминовыми груп- Я пами, дополнительно заполняют макропористым сульфокатионитом в Ма+или Со2+, = или Cr3+ -форме.

1068806

Изобретение относится к аналитической химии, в частности к методам определения органических соединений в воде, и может использоватьоя при определенйи качественного состава органических веществ в аналиэиру- 5 емых водах.

Известен способ определения органических соединений, в частности в воде, путем пропускания анализируемой пробы через колонку, заполненную макропористым сульфокатионитом в Со +-форме, с последующим храма- тографическим разделением веществ, прошедших через колонку Р1 2, Недостатком данного способа является одновременное селективное удерживание и поглощение веществ различных классов (аминов, органических кислот, спиртов> эфиров ), что не позволяет точно идентифицировать каждый класс веществ в от- 20 дельности.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к изобретению является способ групповой идентификации ограниченных ве- 25 ществ в воде путем пропускания анализируемой пробы в потоке газа-носителя через поглотительную колонку,, заполненную макропористым анионитом с этилендиаминовыми группами с после-30 дующим хроматографическим разделением полученной смеси и групповой идентификацией поглощенных соединений по разности числа пиков на хроматограммах, полученных с поглотительной колонкой и без нее (2).

Недостатком известного способа является воэможность групповой идентификации только карбонильных соединений.

Цель изобретения — расширение возможности групповой идентификации органических соединений, т.е. возможности .идентификации также аминов, нитрилов, спиртов, сложных и простых эфиров. 45

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу групповой идентификации органических соедине— ний в воде путем пропускания анализируемой пробы в потоке газа-носителя 5р через поглотительную колонку, заполненную макропористым анионитом.с этилендиаминовыми группами с последующим хроматографическим разделением полученной смеси и групповой идентификацией поглощенных соедине-. ний по разности числа пиков на хроматограммах, полученных с поглотительной колонкой и беэ нее, колонку, заполненную макропористым анионитом с этилендиаминовыми группами, дополнительно заполняют макропористым сульфакатионитом в йа -или Со2+-, или Сr3 -форме.

На чертеже приведены хроматограм-. мы органических веществ модельного 65 раствора, прошедших через пог .отительную колонку, заполненную макройористым анионитом и сульфокатионитом в различных формах: 1 — ацетон;

2 - ацетонитрил; 3 — хлороформ;

4 — пропанол; 5 — октан; 6 — пропионовая кислота, 7 — толуол; 8 — бутилацетат.; 9 — пентанол; 10 — пропионовый адьдегид; 10 — пиридин.

Определение органических веществ в воде проводят следующим образом.

Пробу анализируемой воды помещают в барботер, нагревают и пропускают через нее азот. Органические вещества, содержащиеся в пробе, увлекаемые азотом адсорбируют на колонкеконцентраторе, с которой удаляют пары воды, непосредственно в процессе концентрирования органических соединений. Через определенное время прекращают подачу азота в барботер и соединяют колонку -концентратор с поглотительной колонкой, .заполненной Макропористым анионитом с этилендиаминовыми группами AH-221 в

ОН-форме и дополнительно макропористым сульфокатионитом Ку-23 в

+с

Na - или Со,-или Cr -AopMe, иэ которой вещества, прошедшие через поглотительную колонку, поток газаносйтеля переносят в разделительную колонку. Разделенные на этой колонке пробы детектируют и получают хроматограмму, которую сравнивают с хроматограммами, полученными беэ поглоти ельной колонки н с поглотительной колонкой, заполненной только анионитом с этилендиаминовыми группами.

По разности числа пиков на хроматограммах проводят групповую идентификацию.компонентов в анализируемой пробе.

Пример 1. Пробу воды объемом 50 мл, представляющую собой модельный раствор, содержащий ацетон, ацетонитрил хлороформ, Н -пропанол, октан, пропйоновую кислоту, толуол, бутилацетат, н -пентанол, пропионовый альдегид, пиридин с концентрациями от 5 до 100 мг/л, помещают в коническую колбу-барботер на 100 мл и нагревают барботер на водяной бане до

90 С. Затем к нему подводят газооб разный азот и продувают его через пробу при расходе 80 мл/мин в течение 30 мин. Выдуваемые иэ воды органические соединения поступают в колонку концентрирования длиной 1 м, заполненную полисорбом-1. Эта колонка соединяется с двумя параллельно расположенными хроматографическими колонками (длиной по 2 м ) лвухпозиционным восьмиходовым кранам с фтаропластовыми прокладками, выдерживающими температуру до 180 С; Все колонки и кран размещают в термостате, а вентиль крана выводят на крышку термостата. Начальная температура термостата 60 С. Одна хроматографи1068806 ческая колонка заполнена сорбентом

5В ХЕ-60 на хроматоне М-AW-DMCS, другая состоит из двух секций: одна длиной 1,7 м, заполненная сорбентом

5% ХЕ-60 на.хроматоне N-AW- 0MCS и вторая — длиной 0,3 м, заполненная слоями анионита и катионита. В процессе концентрирования восьмиходовой кран соединяет колбу-барботер и обогатительную колонку. Через 30 мин ток азота прекращают, с помощью 10 восьмиходового крана отключают барботер от обогатительной колонки и соединяют ее с первой хроматографической колонкой. Одновременно повышают температуру термостата до 150Г со скоростью 25 /мин. Снимают полную хроматограмму Ф .Затем в колбу-барботер наливают свежую порцию пробы, термостат охлаждают до 60ОС, повторяют процесс концентрирования на колонке с полисорбом-1 и анализируют 20 пробу повторио при 150 С на вторОй хроматографической колонке (расход газа-носителя (N ) — 60 мл/мин, перед которой устайовлена колонка поглощения, .заполненная анионитом с 25 этилендиаминовыми группами (AH-221), зернением 0,4-0,63 мм. Эта колонка поглощает ацетон, пропйоновую кислоту и пропионовый альдегид и в результате получают хроматограмму, на которой отсутствуют эти вещества 6 .

Потом повторяют все описанные операции еще раз, но в колонке поглощения заменяют половину слоя AH-221 в OH-форме макропористым сульфокатионитом КУ-23 в йа+-форме. Этот сорбент, высота слоя которого в ко лонке поглощения равна 15 см, имеет удельную поверхность 70 м /г, радиус пор 200 К, Максимальную рабочую температуру 250 С, зернение 0,7

1,0 мм, сорбционную емкость при 150 С, по пиридину — 8,1 мг/л и является сополимером 20% дивинилбензола и

80Ъ стирола, получаемым в среде инертного раэбавителя-изооктана. 45

После прохождения сконцентрированной пробы через колонку поглощения, содержащую AH-221 и КУ-23 в йа+-форме, и разделительную колонку получают хроматограмму 6, на которой также как и на хроматограмме 6 отсутствуют ацетон, пропионовый альдегид И пропионовая кислота, но и отсутствует пик пиридина, что указывает на по-. глощение Ку-23 в Na+-форме соедине55 ний, относящихся к классу аминов.

Пример 2. Проводят все операции аналогично примеру 1, но в колонку поглощения засыпают, кроме

AH-221 в ОН-фс.рме слой (15 см ) макро-60 пористого сульфокатионита КУ-23

40/100 (числите )ь — содержание дивинилбензола; заменатель - инертного разбавителя изооктана j в Сгз+ -форме, который имеет удельную поверхность

7 м /г, радиус пор 2000 3. максимальную рабочую температуру 250 С, зернение 0,315-0,63 мм, сорбционную емкость в Сгэ+ -форме по пиридину9,7 мг/г. После прохождения сконцентрированной пробы через колонку поглощения, заполненную AH-221 и.

КУ-23 40/100 в Сгэ+-форме, на хроматограмме отсутствуют пики ацетона, пропионовой кислоты и пропионового альдегида, а также пик ацетонитрила что указывает на селективное по- глощение в данном случае Ку-23 в

Сг -форме соединений, относящихся к э+ классу нитрилов.

П р:и м е р 3. Проводят все операции аналогично примеру 1, но в колонку поглощения помещают, кроме

AH-221, слой (15 см ) макропористого сульфокатионита Ку-23 20/100 в

Co +-форме, имеющий основные параметры, аналогичные указанным в примере 1, но сорбционную емкость по этанолу более 20 мг/г. Получают хроматограмму 8, на которой отсутствуют помимо пиков, указанных в примерах

1 и 2, пики спиртов Сэ и Cg, что. Указывает на селективное поглощение

Ку-23 20/100 в Со -ôoðìå соединений, относящихся к классу спиртов.

Пример 4. Проводят все операции аналогично примеру 1, но в колонку поглощения помещают кроме

AH-221, слой (15 см ) Ку-23 40/100 в Со — форме. Получают хроматограмму е, на которой отсутствуют компоненты, указанные в примерах 1-3, а также пик бутилацетата, что указывает на .селективное поглощение КУ-23

40/100 в Co +-форме соединений, относящихся к классу сложных эфиров.

Конечная хроматограмма содержит пики веществ, относящихся к Н -углеводородам и их галогенпроиэводным, которые не поглощаются ни одним иэ перечисленных сорбентов.

Пример 5. Пробу производственной точной воды отстаивают, отбирают пипеткой аликвотную часть (50 мл )и проводят определение качественного состава органических веществ аналогично примеру 1. . Порядок замены колояок поглощения заполняемых известными сорбентами

AH-221, КУ-23 в Со2 -форме и описанными в примерах 1 и 2; а также идентификация классов соединений, присутствующих в сточной воде, представлены в табл. 1.

1068806

Таблица 1

На хроматограмме

Идентификация классов

Колонка поглощения

Отсутствуют пики

Присутствуют пики

Полная хроматограмма

1- 11

2,4,1 0,11

Пики 2, 4, 10, 11 - карбонильные соединения

1,3,5,6,7, 8,9

АН-221 +

КУ-23, 20/100,Na

1,3,5,6,7, 8,9

2,4,10 11

Амины отсутствуют

Пики 6,9-нитрилы

AH-221 +

Ку-23, 40/200, Сг3

1,3,5,7,8

2,4,10,11, 6,9

AH-221 +

Ку-23, 20/100, Со +

2,4,10,11, Пики 3,5-спирты

1,7,8

Пики 7,6-сложные эфиPbl

2,4,10,11

AH-221 ° +

КУ-23, 40/100, Na

AH-221 +

КУ-23, 40/100, Со +

2,4,10,11, 6,9,3,5,7,8, 1

Пик 1-простой эфир, углеводороды отсутствуют си тельное отклонение составляет 2,5 3%, индивидуальная ыдентификация по индексам удерживания) приведено в табл. 2.

Таблица 2 т

Содержание групп, мг/л

Определяемые соединения

Карбонильные соедийения

14,54

60,53

Пик 2-х-ацетальдегид

14,34

5,50

Пик 11-уксусная кислота

Амины:

Нет

Нет

308,68

72,97

Нитрилы:

Пик 6-акрилонитрил

Пнк 9-ацетонитрил

Спирты:

1,59

6,62

Пик 3-метанол

1,92

4,70

Пик 5-этанол

Сложные эфиры:

10,44

43,95

Пик 7-этилацетат

0,45

43,50

0,45

1,84

1.; 84

99,99

Сумма 416,2

fI р и м е ч а и и е.. Нумерация пиков согласно табл. 1.

Без наполнителя

AH-221

Количественное содержание иденти-, фицированных групп и индивидуальных соединений К =0,95 и и =5,среднее отноПик 4-ацетон

Пик 10-кротоновый альдегид

Пик 8-метилакрилат

Простые эфиры:

Пик 1-диметиловый эфир

Содержание индивф4дуальных соед.,мг/л

34,02

3,67

Нет

279,30

24,38

Содержание групп от общего количества, %

1068806 сне а зьач

Составитель В. Резников

Редактор Р. Цицика Техред И.Метелева Корректор О. Тигор

»»

Заказ 11453/38 . Тираж 823 Подписное

ВНИИПИ Государственного комдтета СССР по делам изобретений и .открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

«4

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Из представленных материалов следует, что применение в колонках поглощения макропористого сульфо.— катионита в Na или Co + нли Cr I форме позволяет расширить возможности групйовой идентификации органических соедйнений в воде, в частнос8 ти определить наличие или отсутствие аминов, нитрилов. Результаты определения качественного состава примесей органических веществ .в врде позволяют при количественном анализе выявить

5 вклад каждого класса соединейий в общее содержание примесей.