Способ извлечения полициклических ароматических углеводородов из твердых проб

 

Использование: в аналитической химии при подготовке проб для анализа на содержание полициклических углеводородов (ПАУ). Сущность изобретения: измельченную навеску пробы заливают бензолом до образования зеркала, настаивают в затемненном месте 18 ч, воздействуют ультразвуком с частотой колебаний 18,1 кГц троекратно по 15 мин, экстракт сливают и пробу снова заливают бензолом, обрабатывают ультразвуком 15 мин, повторяют экстракцию бензолом и обработку ультразвуком как во второй раз и упаривают объединенные экстракты до объема 1,0 - 1,5 мл в затемненном вытяжном шкафу при комнатной температуре. Полнота извлечения ПАУ составляет 100%. 3 табл.

Изобретение относится к аналитической химии, в частности к способам извлечения полициклических ароматических углеводородов (ПАУ) из почвы, песка, твердых полезных ископаемых (уголь, торф) наземных, водных растений, пищевых продуктов, лекарственных и косметических препаратов, а также фильтров, на которые отбирались пробы воздуха или отфильтровывался растаявший снег, и может быть использовано при подготовке проб для определения концентрации ПАУ, индикатором присутствия которых в объектах окружающей среды является бенз(а)пирен (БП).

В связи с тем, что БП содержится в исследуемых пробах в микроколичествах (10^-5-10^-10 г/кг), результаты анализа в значительной мере определяются полнотой извлечения БП из отобранных образцов. При подготовке к анализу твердых проб традиционно осуществляется экстракция смолистых веществ, содержащих ПАУ, в аппарате Сокслета.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является способ извлечения ПАУ из твердых проб путем их экстракции органическими растворителями [1]. Навески образцов в аппарате Сокслета подвергают предварительному замачиванию в течение 12-18 ч с последующей 8-часовой горячей экстракцией. Полученный экстракт переносят в колбу и отгоняют растворитель на водяной бане до конечного объема 10-12 мл. Сконцентрированный таким образом экстракт подвергают дальнейшему спектрально-флюоресцентному анализу.

Основным недостатком этого способа является невысокая эффективность извлечения ПАУ из пробы вследствие их деструкции в процессе длительной горячей обработки пробы при экстракции и выпаривании растворителя, что в конечном итоге искажает точность анализа [2].

Целью изобретения является повышение эффективности извлечения ПАУ из твердых проб.

Поставленная цель достигается тем, что, как и известный способ, предлагаемый включает предварительное замачивание пробы органическим растворителем, экстракцию ПАУ и концентрирование экстракта. В отличие от известного в предлагаемом способе экстракцию производят с помощью ультразвука в течение 15 мин при комнатной температуре, а концентрирование экстракта осуществляется без нагревания в вытяжном шкафу.

Положительный эффект достигается тем, что исключается температурная деструкция ПАУ и образование агрегатов твердых частиц, уменьшающих поверхность соприкосновения фаз.

Чтобы установить необходимую кратность обработки пробы ультразвуком, проведено определение содержания БП в пробах почвы, предварительно залитых бензолом, после 1, 2, 3 экстракций. В одну из двух параллельных проб добавлялся стандартный раствор, содержащий 0,1 мкг БП. Установлено, что полное извлечение БП из пробы достигается после 3-кратной обработки (см. табл.1).

Оптимальная продолжительность воздействия ультразвуком, как было установлено опытным путем, составляет 15 мин (см.табл.2).

Как видно из табл.2, экстракция в течение 5 мин позволяет извлечь 40% БП из натуральной пробы и 64,3% из пробы с добавкой стандартного раствора БП. При прочих равных условиях наиболее высокие концентрации БП определялись при 15-минутной экстракции и оставались на этом же уровне при увеличении времени обработки пробы.

Способ осуществляется следующим образом. Навеску пробы замачивают органическим растворителем, например бензолом, циклогексаном, серным эфиром, настаивают в затемненном месте 12-18 ч, затем проводят экстракцию с помощью ультразвука в течение 15 мин, экстракт сливают, пробу вновь заливают экстрагентом и повторно подвергают воздействию ультразвука 15 мин, экстракт сливают и все операции в той же последовательности повторяют в третий раз. Из полученного экстракта испаряют растворитель до объема 1-1,5 мл в вытяжном шкафу при комнатной температуре и подвергают дальнейшему анализу.

П р и м е р. Предварительно измельченную на кофемолке навеску пробы почвы 5-10 г (по данным оптимальная масса навески угля и технического углерода 1 г, торфа, почвы, картофеля 5-10 г, зерна 10-20 г, донных отложений 10-50 г, хвои 20 г) помещают в химический стакан, заливают бензолом до образования зеркала, настаивают в затемненном месте 18 ч, затем помещают в ванну серийно выпускаемого генератора ультразвука - УЗУ - 0,25 с частотой колебаний 18,1 кГц, заполненную водой на 2/3 высоты стакана с анализируемой пробой. Воздействие ультразвуком осуществляют трехкратно по 15 мин, бензольный экстракт сливают в стакан большей емкости, а пробу вновь заливают бензолом. Вторую экстракцию осуществляют сразу после замачивания пробы бензолом без настаивания и обрабатывают в УЗУ 15 мин. Аналогично проводят экстракцию в третий раз. Полученный таким образом суммарный экстракт концентрируют до 1-1,5 мл в затемненном вытяжном шкафу при комнатной температуре.

Основным преимуществом предлагаемого способа является более полное извлечение ПАУ из пробы, при этом повышается точность результатов количественного анализа, что подтверждено экспериментально (табл.3). На бумажные фильтры был нанесен стандартный раствор, содержащий 0,3 мкг БП. Затем проведена экстракция бензолом в аппарате Сокслета и в УЗУ. Сконцентрированный экстракт был подвергнут хроматографическому фракционированию, затем на спектрофлуориметре измерялась интенсивность флуоресценции.

Влияние способа экстракции на полноту извлечения ПАУ приведена в табл. 3.

Кроме этого, предлагаемый способ существенно сокращает время экстракции одной пробы (с 8 ч до 45 мин), позволяет готовить к анализу серию проб (до 15-20 в зависимости от величины стаканов), сокращает расход токсичных и огнеопасных растворителей с 500-600 мл, необходимых для создания непрерывной циркуляции в аппарате Сокслета, до 90-150 мл, при этом не требует разработки новой аппаратуры, т.к. осуществляется в серийно выпускаемой установке.

Таким образом, наряду с достижением основной цели - повышением эффективности извлечения ПАУ из твердых проб, предлагаемый способ позволяет оптимизировать этап подготовки пробы к анализу, сделать анализ более экспрессным и экономичным.

Формула изобретения

СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ПОЛИЦИКЛИЧЕСКИХ АРОМАТИЧЕСКИХ УГЛЕВОДОРОДОВ ИЗ ТВЕРДЫХ ПРОБ путем замачивания пробы бензолом в течение 12 - 18 ч, экстракции бензолом и концентрирования экстракта, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности извлечения, экстракцию ведут троекратно с одновременной обработкой ультразвуком в течение 15 мин и концентрирование экстракта осуществляют при комнатной температуре.

РИСУНКИ

Рисунок 1