Способ раздельного определения -, -люизита, их оксидов и хлорвиниларсоновых кислот при совместном присутствии в почве

 

Изобретение относится к области аналитической химии, а, именно исследованию и анализу материалов путем выделения из сложных матриц. Предложенный способ может быть использован при проведении экологического мониторинга на объектах по уничтожению химического оружия. Разделение α-, β-люизитов, оксидов α-, β-люизита и хлорвиниларсоновых кислот проводят на этапе подготовки пробы почвы с использованием методов жидкостной экстракции, а определение количества вещества в экстракте проводят по количеству ацетилена, выделяющегося при их обработке 30%-ным водным раствором гидроксида натрия. Способ позволяет проводить комплексный анализ по определению содержания α-, β-люизита и продуктов их деструкции в почве. 5 з.п. ф-лы, 1 ил., 3 табл.

Изобретение относится к области аналитической химии, а именно исследованию и анализу материалов путем выделения из сложных матриц.

К настоящему времени известен ограниченный ряд методов, позволяющих проводить анализ проб почвы, содержащих люизит и продукты его деструкции.

Известен способ извлечения α-люизита и его оксида из проб почвы путем жидкостной экстракции (Руководство по работе в автомобильной радиометрической и химической лаборатории АЛ-4, М.: Воениздат, 1988 г., с.54-57). Основным недостатком метода является то, что по этому способу α-люизит и его оксид извлекаются и определяются суммарно.

Существует способ извлечения α-люизита из кислых растворов экстрагированием гексаном с последующим упариванием растворителя (Станьков и др. "Химико-хроматографическое определение β-хлорвинилдихлорарсина в воздухе и реакционных смесях его переработки", 1996 г., т.51, 5, стр.528-532). Однако данный метод предназначен для определения α-люизита и его оксида в реакционных массах при утилизации его запасов.

Показана возможность определения β-хлорвиниларсиноксида в почве, основанная на флюидной экстракции (Решение о выдаче патента РФ по заявке 96122963 от 9.12.96 г. "Состав экстрагента для извлечения β-хлорвиниларсиноксида из проб почвы" // Алимов Н. И. и др. - 12 с.). Основным недостатком данного способа является применение дорогостоящего оборудования, коэффициент экстракции при этом составляет около 50%.

Разработан метод, основанный на определении люизита при извлечении его из почвы смесью гексан-этанол, взятых в соотношении 3:1 (по объему) соответственно (Газохроматографическое определение люизита в почве. - Волгоград. : ВНИИГТП, 1996 г., - 25 с.). Основным недостатком данного способа является то, что извлекается и анализируется таким методом лишь α-люизит.

Задачей настоящего изобретения являлась разработка способа раздельного определения α-, β-люизита, оксидов α-, β-люизита и хлорвиниларсоновых кислот при их совместном присутствии в почве.

Задача решается тем, что на этапе подготовки пробы почвы проводят разделение α-, β-люизита, оксидов α-, β-люизитов и хлорвиниларсоновых кислот с использованием приемов жидкостной экстракции, а определение количества вещества в экстракте проводят по количеству ацетилена, выделяющегося при обработке растворов 30% водным раствором гидроксида натрия.

В основу заявляемого изобретения положено то, что, практически, все формы люизита и продукты его трансформации содержат винильную группу. При проведении щелочного гидролизата данных веществ выделяется ацетилен, по количеству которого судят о концентрации анализируемого соединения. С одной стороны, реакция образования ацетилена является высокоспецифичной на винильную группу. К тому же данная реакция может быть использована при анализе как с привлечением химических методов (спектрофотометрических), так и с привлечением хроматографических методов анализа. С другой стороны, эта реакция является групповой на все формы люизита и практически все продукты трансформации, что требует их предварительного разделения на этапе пробоподготовки.

Для разделения определяемых веществ был использован метод их жидкостной экстракции из проб почвы бензолом в ультразвуковой ванне. Было показано, что при этом в экстрагент переходят лишь смесь α-, β-люизитов, а их оксиды и хлорвиниларсоновые кислоты при этом не извлекаются. Разделение α-, β-люизитов проводили путем двойной переэкстракции из бензола 0,1 N соляной кислотой. При этом установлено, что в водную фазу переходит лишь α-люизит, а β-люизит остается в органической фазе. Степень извлечения α-люизита составляет 98%. Извлечение оксидов α-, β-люизита из почвы проводили путем переведения их в α-, β-люизиты обработкой почвы концентрированной соляной кислотой с последующим их извлечением бензолом. Разделение α- и β-люизита проводили в соответствии с вышеприведенными условиями.

Проверку правильности определения микроколичеств α- и β-люизита при их совместном присутствии проводили методом введено-найдено. Результаты исследований представлены в табл.1.

Из анализа полученных экспериментальных исследований, приведенных в табл. 1, следует, что разработанный способ позволяет достаточно точно определять микроколичества этих веществ на фоне двадцатикратного избытка одного компонента по отношению к другому.

В ходе изучения процессов деструкции α- и β-люизитов нами было установлено, что данные соединения в почве окисляются до хлорвиниларсоновых кислот, также имеющих винильные фрагменты. В ходе экспериментальных исследований было выявлено, что при ультразвуковой обработке пробы дистиллированной водой в экстрагент, кроме хлорвиниларсоновых кислот, переходит и α-люизит. В результате α-люизит может быть ошибочно принят за хлорвиниларсоновые кислоты. Это обусловило необходимость разделения хлорвиниларсоновых кислот и α-люизита для последующего селективного их определения.

Извлечение хлорвиниларсоновых кислот из почвы проводят с использованием дистиллированной воды в ультразвуковой ванне.

Для разделения хлорвиниларсоновых кислот и α-люизита использована ионообменная смола АВ-17-8 (хлор-форма). В ходе исследований было установлено, что анионит АВ-17-8 полностью сорбирует хлорвиниларсоновые кислоты и практически не сорбирует α-люизит. Определение хлорвиниларсоновых кислот проводят при непосредственной обработке анионообменной смолы 30% водным раствором гидроксида натрия. Проверку правильности определения хлорвиниларсоновых кислот и α-люизита проводили методом введено-найдено.

Для этого в 10,0 мл дистиллированной воды вносили известное количество определяемых веществ. Исследуемый раствор пропускали через стеклянную колонку с анионитом со скоростью 2 мл в минуту. Ионообменную смолу с сорбированным веществом обрабатывали концентрированным раствором щелочи и по количеству выделившегося ацетилена определяли содержание 2-хлорвиниларсоновой кислоты. Результаты исследований приведены в табл.2.

Результаты экспериментальных исследований, приведенные в табл.2, показывают, что разработанный способ разделения хлорвиниларсоновых кислот и α-люизита позволяет достоверно отличать анализируемые соединения при их совместном присутствии в почве. При этом отмечается, что превышение одного компонента по отношению к другому в 20 раз не влияет на достоверность количественного их определения.

Для селективного определения содержания хлорвиниларсоновых кислот в почве проводили их извлечение 2% водным раствором карбоната натрия в ультразвуковой ванне в течение 10 минут. Весовое соотношение почва - вода составляло 1: 2 соответственно. Содержание кислот определяли по ацетилену. Исследования показали, что коэффициент экстракции хлорвиниларсоновых кислот из проб почвы составляет 65±5%.

В ходе проведенных исследований установлено, что предлагаемый способ раздельного извлечения позволяет проводить комплексный анализ по определению содержания α-, β-люизита и продуктов их деструкции в почве. В соответствии с этим была разработана блок-схема алгоритма проведения комплексного анализа почвы, представленная на чертеже.

Оценку работоспособности заявляемого способа комплексного анализа проб почвы проводили на искусственной смеси, состоящей из α-, β-люизита, оксида α-люизита и 2-хлорвиниларсоновой кислоты методом введено-найдено. Результаты исследований представлены в табл.3.

Таким образом, полученные результаты по разделению компонентов технического люизита и продуктов его деструкции на этапе подготовки пробы к количественному химическому анализу позволяют оценивать вклад каждого компонента в общую зараженность почвы.

Формула изобретения

1. Способ раздельного определения α-, β-люизита, оксидов α-, β-люизита и хлорвиниларсоновых кислот при их совместном присутствии в почве, заключающийся в том, что на этапе подготовки пробы почвы проводят разделение α-, β-люизита, оксидов α-, β-люизитов и хлорвиниларсоновых кислот с использованием приемов жидкостной экстракции, а определение количества вещества в экстракте проводят по количеству ацетилена, выделяющегося при обработке растворов 30%-ным водным раствором гидроксида натрия.

2. Способ по п.1, в котором для извлечения смеси α-, β-люизитов из почвы используют прием их жидкостной экстракции бензолом в ультразвуковой ванне, а разделение α-, β-люизитов проводят путем двойной переэкстракции α-люизита в водную фазу 0,1 N водным раствором соляной кислоты.

3. Способ по п.1, в котором извлечение оксидов α-, β-люизитов из почвы проводят путем обработки пробы концентрированной соляной кислотой для перевода их в α-, β-люизит.

4. Способ по п.1, в котором извлечение хлорвиниларсоновых кислот из почвы проводят с использованием дистиллированной воды в ультразвуковой ванне, а разделение хлорвиниларсоновых кислот и α-люизита проводят на анионите АВ-17-8 в хлор-форме.

5. Способ по п.1, в котором определение хлорвиниларсоновых кислот проводят при непосредственной обработке анионообменной смолы 30%-ным водным раствором гидроксида натрия.

6. Способ по п.1, в котором селективное извлечение хлорвиниларсоновых кислот из почвы проводят с использованием 2%-ного водного раствора карбоната натрия в ультразвуковой ванне.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4