Способ извлечения 3,4-бенз(а)пирена из почв, донных отложений и осадков сточных вод



Способ извлечения 3,4-бенз(а)пирена из почв, донных отложений и осадков сточных вод
Способ извлечения 3,4-бенз(а)пирена из почв, донных отложений и осадков сточных вод
Способ извлечения 3,4-бенз(а)пирена из почв, донных отложений и осадков сточных вод
Способ извлечения 3,4-бенз(а)пирена из почв, донных отложений и осадков сточных вод

 


Владельцы патента RU 2485109:

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южный федеральный университет" (RU)

Изобретение относится к способу извлечения 3,4-бенз(а)пирена, обладающего высокой токсичностью и канцерогенными свойствами из почв, донных отложений и осадков сточных вод. Способ включает смешивание исследуемого образца в виде порошка с жидким экстрагентом в заданном объемном соотношении, нагревание полученной смеси с температурной выдержкой, обеспечивающей переход 3,4-бенз(а)пирена в раствор, фильтрацию раствора методом декантации, добавление соответствующего по полярности экстрагента к анализируемому соединению с последующим упариванием раствора до сухого субстрата и определение количества 3,4-бенз(а)пирена методом жидкостной хроматографии. При этом в качестве жидкого экстрагента используют дистиллированную воду, нагревание и температурную выдержку полученной смеси осуществляют в герметичном реакторе, и по окончании перехода 3,4-бенз(а)пирена в раствор реактор охлаждают до комнатной температуры. Предлагаемый способ позволяет при использовании упрощенной технологии сократить время проведения и число стадий экстракции, а также повысить выход извлеченного 3,4-бенз(а)пирена. 4 з.п. ф-лы, 5 пр., 2 табл., 3 ил.

 

Изобретение относится к физико-химическим процессам, происходящим в трубчатых реакторах в присутствии жидкости и твердых частиц, и может быть использовано при экологическом мониторинге состояния почв, донных отложений и осадков сточных вод, загрязненных 3,4-бенз(а)пиреном, для определения масштабов загрязнений и принятия мер по их ликвидации.

Среди веществ-экотоксикантов полиароматические соединения (ПАУ) занимают первое место по урону, наносимому окружающей среде [1]. Основными источниками эмиссии техногенных ПАУ в окружающую природную среду являются предприятия энергетического комплекса, автомобильный транспорт, химическая и нефтеперерабатывающая промышленность. В основе практически всех техногенных источников ПАУ лежат термические процессы, связанные со сжиганием и переработкой органического сырья: нефтепродуктов, угля, древесины, мусора, пищи, табака и др. На первом месте по негативному воздействию на окружающую среду и здоровье человека находится 3,4-бенз(а)пирен в связи с его высокой токсичностью и канцерогенными свойствами.

3,4-бенз(а)пирен имеет общую структурную химическую формулу

и является представителем класса полициклических ароматических углеводородов (ПАУ) - органических соединений, для которых характерно наличие в химической структуре трех и более конденсированных бензольных колец. Температура плавления и кипения 3,4-бенз(а)пирена составляет 177°С и 456°С соответственно [1]. Данное соединение обладает токсичными, канцерогенными и мутагенными свойствами. Его содержание составляет порядка 80% от общего количества ПАУ в загрязненных почвах. Установлено, что 3,4-бенз(а)пирен является индикатором присутствия всего перечня ПАУ [2], поэтому его наличие является основным показателем уровня экологического загрязнения ПАУ. Источники поступления 3,4-бенз(а)пирена могут быть вызваны естественными биохимическими и метаболическими процессами в почвах, при этом его количество не превышает предельно допустимой концентрации (ПДК), которая подлежит обязательному контролю и составляет для почвы - 20 нг/г [3].

Способы извлечения ПАУ, в частности, 3,4-бенз(а)пирена из почв основаны на использовании органических растворителей, переконцентрировании и термической обработке исследуемых образцов.

Исследования извлечения ПАУ из почв различными органическими растворителями (метилен, ацетон, смеси ацетона с гексаном) показали, что наиболее эффективна экстракция ПАУ ацетоном в течение 20 мин при температуре 120°С [4]. Для этих же целей можно использовать один метиленхлорид [5], 2-метоксиэтанол [6], или смесь гексана, метиленхлорида и метанола [7]. В первом случае [5] дихлорметаноловый экстракт труднолетучих органических соединений разделяли на колонке с силикагелем на фракцию полярных веществ и фракцию, содержащую нитроарены, углеводороды и карбазолы. ПАУ элюировались бензолом.

В другом известном способе в качестве экстрагента для ПАУ использован спирт [8], при этом к 25 мг почвы добавляют 25 мл 2-метоксиэтанола, смесь помещают на роторный встряхиватель и перемешивают в течение 15 мин. Полученный экстракт после фильтрования разделяют на делительной воронке с силикагелем и элюируют пентаном для последующего определения методом высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ).

Известны способы экстракции ПАУ из почвы при помощи ацетона в аппарате Сокслета [9]. Доля извлечения вещества в данных условиях незначительна и равна 40% от общего содержания ПАУ в почве, полученного гексановой вытяжкой. По другому аналогичному способу [10] ПАУ экстрагируют ацетоном и очищают на колонке из нержавеющей стали с хромосфером. Анализируемые соединения элюируют из колонки в течение 2 мин смесью метанола и воды 40:60 с расходом растворителя 0,5 мл/мин, и далее полученный экстракт хроматографируется методом ВЭЖХ.

Описанные выше способы характеризуются невысокой степенью извлечения ПАУ, трудоемкостью и требуют использование органических растворителей в объеме порядка 200-400 мл на одну пробу.

Более эффективным является способ извлечения полициклических ароматических углеводородов из твердых проб (RU 2018110 МПК 9 G01N 21/25; 1994-08-15) [11], согласно которому измельченную навеску пробы заливают бензолом до образования зеркала, настаивают в затемненном месте 18 часов, 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. Из описания к патенту следует, что полнота извлечения ПАУ составляет 100%, что практически недостижимо, так как 3,4-бенз(а)пирен в течение двух суток обработки быстро деструктирует. Расход бензола при этом составляет до 200 мл бензола на 1 образец. Процесс является трудоемким и дорогим, так как требуется закупка и утилизация токсичного растворителя.

Для извлечения 3,4-бенз(а)пирена из почв, донных отложений и осадков сточных вод в настоящее время чаще всего используют метод омыления, заключающийся в гидролизе органических соединений, с применением ультразвуковой бани, экстракции гексаном, очистке методом твердофазной экстракции и ВЭЖХ анализе, принимаемый за прототип настоящего изобретения [4]. Процент выхода 3,4-бенз(а)пирена является максимальным и составляет 68±2,5% от общего содержания 3,4-бенз(а)пирена в почве при сокращения времени извлечения до 11 часов вместо 18-48 часов в других аналогах.

Способ-прототип включает следующие пять операций:

- смешивание исследуемого образца почвы в виде порошка с жидким экстрагентом в заданном объемном соотношении;

- нагревание полученной смеси с температурной выдержкой, обеспечивающей переход 3,4-бенз(а)пирена в раствор;

- фильтрацию раствора методом декантации;

- добавление соответствующего по полярности экстрагента к анализируемому соединению с последующим упариванием раствора до сухого субстрата;

- определение количества 3,4-бенз(а)пирена методом жидкостной хроматографии.

К навеске почвы 2,5-40 г прибавляют в качестве экстрагента, соответствующего по полярности к 3,4-бенз(а)пирену, 40-60 мл раствора КОН в смеси гидроксида натрия и воды в соотношении 10: 1 и раствор внутреннего государственного стандарта 3,4-бенз(а)пирена (ГСО). Смесь нагревают в течение 1 часа на ультразвуковой бане при температуре 65°С, этим обеспечивают преход 3,4-бенз(а)пирена в раствор, оставляют на ночь, еще раз экстрагируют 3,4-бенз(а)пирен из раствора, для чего добавляют 25 мл 2-молярного раствора гидроксида калия, выдерживают еще 1 час на ультразвуковой бане, центрифугируют со скоростью 3000 об/мин, отделяют жидкость над осадком, остаток экстрагируют еще раз 20-40 мл метанола. Затем все предыдущие экстракты сливают в одну колбу и встряхивают в течение 10 минут на ротаторе с гексаном в объеме 50 мл в течение 3 часов.

Затем на пятой стадии гексановый экстракт сушат над безводным сульфатом натрия, добавляют 100 мкл толуола и концентрируют экстракт до объема 200-300 мкл и определяют содержание 3,4-бенз(а)пирена методом ВЭЖХ.

Недостатки способа-прототипа состоят в следующем:

1. Использование органических растворителей в количестве до 200 мл на одну пробу ухудшает при утилизации экологическое состояние окружающей среды.

2. Многостадийность процесса, представляющая не менее пяти стадий обработки.

3. Длительность обработки составляет 11-48 часов.

4. Используемые растворители - гексан, толуол, гидроксид натрия токсичны при непосредственном контакте человека.

5. После экстрагирования 3,4-бенз(а)пирен менее чем за сутки частично распадается (быстрая деструкция), что приводит к снижению точности его определения методом ВЭЖХ.

6. Недостаточно высокий выход 3,4-бенз(а)пирена, составляющий 68±2,5% от его общего содержания в исследуемом образце.

Техническим результатом заявляемого изобретения является упрощение технологии за счет исключения использования органических растворителей и щелочей на стадии извлечения 3,4-бенз(а)пирена из исследуемого образца, сокращение времени проведения экстракции до 30-40 мин вместо 11-48 часов, и уменьшения числа стадий экстракции до одной стадии вместо пяти, повышение выхода 3,4-бенз(а)пирена до 96% от общего содержания.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе извлечения 3,4-бенз(а)пирена из почв, донных отложений и осадков сточных вод, включающем смешивание исследуемого образца почвы в виде порошка с жидким экстрагентом в заданном объемном соотношении, нагревание полученной смеси с температурной выдержкой, обеспечивающей переход 3,4-бенз(а)пирена в раствор, фильтрацию раствора методом декантации, добавление соответствующего по полярности экстрагента к анализируемому соединению с последующим упариванием раствора до сухого субстрата и определение количества 3,4-бенз(а)пирена методом жидкостной хроматографии.

Согласно настоящему изобретению в качестве жидкого экстрагента используют дистиллированную воду, нагревание и температурную выдержку полученной смеси осуществляют в герметичном реакторе, и по окончании перехода 3,4-бенз(а)пирена в раствор реактор охлаждают до комнатной температуры.

В частном случае выполнения способа:

- объемное соотношение количества исследуемого образца и дистиллированной воды составляет 1:8;

- нагревание смеси исследуемого образца с дистиллированной водой проводят в диапазоне температур 240-250°С и выдерживают при этой температуре в течение 30-40 мин;

- объем герметичного реактора составляет 10 см3;

- нагревание герметичного реактора проводят в сушильном шкафу.

При нагревании смеси исследуемого образца с дистиллированной водой в соотношении 1:8 при температуре 230-270°С и времени выдержки 30-40 мин в герметичном реакторе объемом 10 см3 происходит окисление липидной фракции почвы, донных отложений или осадков сточных вод и максимальный переход 3,4-бенз(а)пирена в водный раствор. Это обусловлено тем, что при повышении температуры дистиллированной воды до Ткр.=374°С и давления Р=218 атм, согласно открытию, сделанному академиком В.В.Луниным [13], вода становится уникальным растворителем. Кроме того, в этих условиях вода имеет значение диэлектрической проницаемости ε=34,50 при 200°С [14], сравнимое со значением ε=32,63 для метанола при 25°С, что приводит к практически полному растворению в воде 3,4-бенз(а)пирена из исследуемого образца при заданных температурном и временном режиме. При известности из уровня техники указанных свойств воды не следует априори возможность ее использования в качестве растворителя 3,4-бенз(а)пирена, входящего в состав исследуемого образца. Неочевидным является тот факт, что при нагревании смеси исследуемого образца с дистиллированной водой выше температуры кипения 3,4-бенз(а)пирена, по мнению авторов настоящего изобретения, происходит интенсификация процесса расщепления сложных составляющих компонентов исследуемых образцов почвы, донных отложений и осадков сточных вод, что приводит к увеличению выхода 3,4-бенз(а)пирена.

Операции способа поясняются фигурами чертежей.

На фиг.1 приведен схематический чертеж устройства (поперечное сечение), используемого для осуществления способа.

На фиг 2. представлена гистограмма зависимости выхода 3,4-бенз(а)пирена, %, от температуры экстракции, Т°С, для примеров 1-5.

На фиг.3 приведены сравнительные хроматограммы 3,4-бенз(а)пирена в почве, полученные а - способом омыления; б - заявляемым способом.

В таблице 1 приведена зависимость выхода 3,4-бенз(а)пирена от общего содержания в образце почвы, в %, от температуры экстракции, Т,°С при выдержке 30, 35, 40 мин.

В таблице 2 приведены сравнительные технические характеристики заявляемого способа, способа-прототипа (Ярощук А.В., Максименко Е.В., Борисенко Н.И. Разработка методики извлечения бенз(а)пирена из почв // Известия вузов. Северо-Кавказский регион. Естественные науки. Приложение. - 2003. - №9 - С.44-47) [4] и аналога (RU №2018110 Способ извлечения полициклических ароматических углеводородов из твердых проб) [11].

Способ извлечения 3,4-бенз(а)пирена из почв, донных отложений и осадков сточных вод осуществляется с помощью устройства (фиг.1), которое содержит нагревательный шкаф 1, внутри которого помещают герметичный реактор 2, выполненный в виде специально изготовленной полой цилиндрической камеры из нержавеющей стали, объемом 10 см3, на торцах которой выполнены входное 3 и выходное 4 отверстия, снабженные посредством резьбовых соединений 5, 6 через герметичные прокладки 7, 8 верхней 9 и нижней 10 заглушками. Подготовленный по стандартной методике (ГОСТ 17.4.4.02-84 Методы отбора и подготовки проб для химического, бактериологического, гельминтологического анализа; Введен 19.12.84.- 9 С.- Группа 019) [14]. Образец почвы, донных отложений или осадков сточных вод 11 в виде порошка с диаметром частиц не более 1 мм загружают в герметичный реактор 2 через входное отверстие 3 и приливают дистиллированную воду 12, в соотношении 1: 8. Закрывают входное отверстие 3 верхней заглушкой 9 и помещают в нагревательный шкаф 1, предварительно нагретый до температуры 240-250°С, и выдерживают при этой температуре 30-40 мин. При данной температуре вода переходит в такое физическое состояние, при котором она приобретает свойства, аналогичные органическому растворителю, и вступает в реакцию с частицами исследуемого образца, что вызывает окисление липидной фракции почвы, донных отложений или осадков сточных вод и максимальный переход 3,4-бенз(а)пирена в водный раствор. Затем удаляют герметичный реактор 2 из нагревательного шкафа 1 и охлаждают до комнатной температуры. Отвинчивают нижнюю заглушку 10 и полученный раствор переносят методом декантации на фильтр в колбу. Для подготовки к жидкостной хроматографии извлекают 3,4-бенз(а)пирен из полученного водного раствора гексаном три раза по 5 мл и упаривают до сухого субстрата, к которому приливают 1 мл ацетонитрила и перемешивают. Определяют количество 3,4-бенз(а)пирена на жидкостном хроматографе Thermo Separation Product, 2000А, US. Содержание бенз(а)пирена в анализируемых образцах рассчитывают по методу внешнего стандарта (абсолютной калибровки) по стандартным растворам различной концентрации [15].

Содержание бенз(а)пирена в образце почвы рассчитывают по формуле:

a=k SIст*1000/Sст*m

где, а - содержание бенз(а)пирена, нг/г или мкг/кг

Sст SI - площади пиков бенз(а)пирена стандартного раствора и образца

Сст - концентрация бенз(а)пирена стандартного раствора, нг/мл

k - коэффициент извлечения бенз(а)пирена из образца

m - масса образца, г.

Ниже приведены примеры получения экстракта 3,4-бенз(а)пирена из почв.

Пример 1.

На первой стадии осуществления способа герметичный реактор 2, содержащий 1 г исследуемого образца почвы с размером частиц 1 мм и 8 мл дистиллированной воды, помещали в нагревательный шкаф при температуре 230°С и выдерживали при этой температуре в течение 30-40 минут. При этом происходит экстракция 3,4-бенз(а)пирена из почвы в раствор. Для подготовки раствора к жидкостной хроматографии, в полученный водный экстракт добавляют 5 мл гексана для перехода 3,4-бенз(а)пирена из водного раствора в гексан и помещают на механический встряхиватель на 15 минут при частоте движения 135 встряхиваний в минуту. Разделение слоев проводят в делительной воронке объемом 50 мл. Так как 3,4-бенз(а)пирен нерастворим в воде при комнатной температуре, переводят 3,4-бенз(а)пирен из водного раствора в гексан путем трехкратного последовательного добавления 5 мл гексана. Полученные гексановые экстракты объединяют и пропускают через воронку, заполненную прокаленным сульфатом натрия, в чистую сухую роторную колбу, упаривают на ротационном испарителе с водоструйным насосом при температуре водяной бани 40°С до сухого остатка. В полученный сухой остаток добавляют 1 мл ацетонитрила, выдерживают 30 минут и проводят анализ методом жидкостной хроматографии. При этом выход 3,4-бенз(а)пирена при выдержке 30 мин составил 26,04 нг/г, при выдержке 35 мин составил 23,62 нг/г, при выдержке 40 мин составил 22,75 нг/г (пример №1 таблицы, фиг.2).

Идентификацию 3,4-бенз(а)пирена проводят по относительным временам удерживания стандартного образца при одновременном детектировании на двух детекторах (ультрафиолетовом - UV-1000 и флуоресцентном - FL-3000) с высокой чувствительностью к 3,4-бенз(а)пирену, что позволяет идентифицировать пик бенз(а)пирена с погрешностью ±0,2% (фиг.3).

Пример 2.

Герметичный реактор 2, содержащий 1 г исследуемого образца почвы с размером частиц 1 мм и 8 мл дистиллированной воды, помещали в нагревательный шкаф 1 при температуре 240°С и выдерживали при этой температуре в течение 30-40 минут. При этом выход 3,4-бенз(а)пирена при выдержке 30 мин составил 34,02 нг/г, при выдержке 35 мин составил 23,62 нг/г, при выдержке 40 мин составил 22,75 нг/г (пример №2 таблицы, фиг.2)

Пример 3.

Герметичный реактор 2, содержащий 1 г исследуемого образца почвы с размером частиц 1 мм и 8 мл дистиллированной воды, помещали в нагревательный шкаф 1 при температуре 240°С и выдерживали при этой температуре в течение 30-40 минут. При этом выход 3,4-бенз(а)пирена при выдержке 30 мин составил 42,00 нг/г, при выдержке 35 мин составил 38,50 нг/г, при выдержке 40 мин составил 35, 44 нг/г (пример №3 таблицы, фиг.2).

Пример 4.

Герметичный реактор 2, содержащий 1 г исследуемого образца почвы с размером частиц 1 мм и 8 мл дистиллированной воды, помещали в нагревательный шкаф 1 при температуре 240°С и выдерживали при этой температуре в течение 30-40 минут. При этом выход 3,4-бенз(а)пирена при выдержке 30 мин составил 31,52 нг/г, при выдержке 35 мин составил 27,56 нг/г, при выдержке 40 мин составил 23,63 нг/г (пример №4 таблицы, фиг.2).

Пример 5.

Герметичный реактор 2, содержащий 1 г исследуемого образца почвы с размером частиц 1 мм и 8 мл дистиллированной воды, помещали в нагревательный шкаф 1 при температуре 240°С и выдерживали при этой температуре в течение 30-40 минут. При этом выход 3,4-бенз(а)пирена при выдержке 30 мин составил 21,01 нг/г, при выдержке 35 мин составил 19,69 нг/г, при выдержке 40 мин составил 15,75 нг/г (пример №5 таблицы, фиг.2).

Как следует из таблицы, максимальное количество извлеченного 3,4-бенз(а)пирена получено при температуре экстракции 250°С в течение 30 мин. При понижении температуры воды до 230°С степень извлечения 3,4-бенз(а)пирена уменьшается на 38% (пример №1 таблицы). Это может быть обусловлено изменением диэлектрической проницаемости воды, что и определяет ее поведение в данных условиях как органического растворителя. При повышении температуры до 260°-270°С степень извлечения 3,4-бенз(а)пирена уменьшается и составляет 50%, что в свою очередь может быть связано с частичным разложением 3,4-бенз(а)пирена.

Как видно из гистограммы (фиг.2), при температуре 250°С из почвы извлечено заявляемым способом 96% 3,4-бенз(а)пирена от его общего содержания в исследуемом образце, что по сравнению с прототипом составляет увеличение выхода на 28%.

В таблице 2 приведены сравнительные технические характеристики заявляемого способа, способа-прототипа (Ярощук А.В., Максименко Е.В., Борисенко Н.И. Разработка методики извлечения бенз(а)пирена из почв // Известия вузов. Северо-Кавказский регион. Естественные науки. Приложение. - 2003. - №9 - С.44-47) [4] и аналога (RU №2018110 Способ извлечения полициклических ароматических углеводородов из твердых проб МПК 9 G01N 21/25 от 1994-08-15) [11].

Как следует из фиг.3, наличие пика 3,4-бенз(а)пирена на хроматограмме «б» свидетельствует о чистоте полученного соединения, и точно характеризует выходящее вещество по времени выхода t=20.321 мин. Хроматограмма «б» представлена более четкой кривой, по сравнению с хроматограммой «а» и практически не перегружена пиками органических растворителей.

Хроматограмма «а» менее информативна за счет перегруженности следовыми количествами растворителя, при этом время выхода 3,4 бенз(а)пирена смещено до t=23.138 мин. Возможно именно поэтому пик 3,4-бенз(а)пирена отмечается на 2 минуты раньше, чем в аналогичной хроматограмме «а». Таким образом, экстракция 3,4-бенз(а)пирена заявляемым способом представляет более точные данные для идентификации 3,4-бенз(а)пирена методом ВЭЖХ, чем метод омыления.

Как следует из табл.2:

- экстракция 3,4-бенз(а)пирена заявляемым способом осуществляется без использования органического растворителя на стадии извлечения 3,4-бенз(а)пирена из почв, и с использованием 15 мл гексана на стадии подготовки экстракта к жидкостной хроматографии. Количество использованного растворителя на всех стадиях экстракции уменьшено более чем в 10 раз по сравнению с известными аналогами и прототипом, что значительно снижает затраты на проведение мониторинга окружающей среды и вредность воздействия на окружающую среду;

- количество стадий обработки образца заявляемым способом уменьшено до двух вместо пяти стадий по способу-прототипу и вместо семи по сравнению с аналогом;

- длительность процесса экстракции заявляемым способом сократилась до 0,5 часа вместо 11-48 часов по способу-прототипу и вместо 18-48 часов по сравнению с аналогом;

- выход 3,4-бенз(а)пирена заявляемым способом составляет 96%, что на 28% выше по сравнению со способом-прототипом.

Способ извлечения 3,4-бенз(а)пирена из почв, донных отложений и осадков сточных вод можно использовать при проведении научных и мониторинговых исследований: при оценке воздействия на окружающую среду; при оценке деградационных изменений в почве; при мониторинге состояния почв, а также естественных и антропогенно нарушенных экосистем в целом; при экологическом нормировании загрязнения почв и других деградационных процессов; при создании экологических карт (районирования, фактологических и прогнозных); при прогнозировании экологических последствий хозяйственной деятельности на данной территории; при оценке риска катастроф; при оценке целесообразности и эффективности проведения рекультивации почв, загрязненных нефтью и нефтепродуктами, при проведении экологической экспертизы, паспортизации, сертификации территории или хозяйственного объекта и т.д.

Источники информации

1. Геннадиев А.Н. Геохимия полициклических ароматических углеводородов в горных породах и почвах / А.Н.Геннадиев [и др.] - М.: Изд-во МГУ, 1996. - С.196.

2. Ильницкий А.П. Канцерогенные углеводороды в почве, воде и растительности / А.П.Ильницкий // Канцерогены в окружающей среде. - М.: Гидрометеоиздат, 1975. - С.53-71.

3. ГН.2.1.7.2041-06 Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в почве // Гигиенические нормативы. М.: Федеральный центр гигиены и эпидемиологии Роспотребнадзора. - 2006. - С.11.

4. Ярощук А.В., Максименко Е.В., Борисенко Н.И. Разработка методики извлечения бенз(а)пирена из почв // Известия вузов. Северо-Кавказский регион. Естественные науки. Приложение. - 2003. - №9 - С.44-47. - прототип.

5. Barnabas I. J.е.a. Extraction of polycyclic aromatic hydrocarbons from highly contaminated soils using microwave energy // Analyst, 1995. - v.120. - №7. - P.1897-1904.

6. Warzecha L. The analysis of PAHs nitrogen derivatives in the sewage sludges of upper Silesia, Poland // Chem. Anal. 1993. - №3. - v.38. - P.303-313, 571-573.

7. Aner V, et.al. Innovations in chemical reaction processes using supercritical water: an environmental application to the PAH extraction // Anal Chim. Acta, 1990. - v.237. - №2. - P.451-457.

8. Lancar L.T. e.a. Extraction PAH from soils - J.Chim. Phys. Et phys.-chim. Boil, 1999, v.96, №3, p.352-363.

9. Maseda C.e.a. Alkylation Reactions in Near-Critical Water in the Absence of Acid Catalysts // J. Chromatogr, 1989. - v.490. - №2 - P.313-327.

10. Andraves E.F. Organic chemical reactions in supercritical water // J.Chromatogr, 1984. - v.284. - №2. - P.487-490.

11. RU №2018110 Способ извлечения полициклических ароматических углеводородов из твердых проб МПК 9 G01N 21/25 дата публ. 1994-08-15.

12. Hartmann R. Subcritical Water Extractor for Mars Analog Soil Analysis Astrobiology// Inst. J.Environ. Anal. Chem., 1996. - v.62. - №2. - P.161-173.

13. А.А.Галкин, В.В.Лунин. Вода в суб- и сверхкритическом состояниях - универсальная среда для осуществления химических реакций // Успехи химии. - 2005. - Т.74. - №1. - С.24-40.

14. ГОСТ 17.4.4.02-84 Методы отбора и подготовки проб для химического, бактериологического, гельминтологического анализа; Введен 19.12.84. - 9 С. - Группа 019.

15. Бартулевич, Я., Ягов Г.В. Аналитические методы определения ПАУ в объектах окружающей среды / Я.Бартулевич, Г.В.Ягов // Питьевая вода. - 2001. - №6. - С.11-14.

Таблица 1
Зависимость выхода 3,4-бенз(а)пирена от общего содержания в образце почвы, в %, от температуры
экстракции, Т,°С при выдержке 30, 35, 40 мин
№ примера Температура экстракции, Т,°С Выдержка 30 мин Выдержка 35 мин Выдержка 40 мин
Количество 3,4-бенз(а)пирена, нг/г Выход 3,4-бенз(а)пирена от общего содержания, % Количество 3,4-бенз(а)пирена, нг/г Выход 3,4-бенз(а)пирена от общего содержания, % Количество 3,4-бенз(а)пирена, нг/г Выход 3,4-бенз(а)пирена от общего содержания, %
1 230 26,04 60 23,62 54 22,75 52
2 240 34,02 78 31,52 72 30,19 69
3 250 42,00 96 38,50 88 35,44 81
4 260 31,52 72 27,56 63 23,63 54
5 270 21,01 48 19,69 45 15,75 36

Сравнительные технические характеристики заявляемого способа, способа-прототипа (Ярощук А.В., Максименко Е.В., Борисенко Н.И. Разработка методики извлечения бенз(а)пирена из почв // Известия вузов. Северо-Кавказский регион. Естественные науки. Приложение. - 2003. - №9 - С.44-47) [4] и аналога (RU №2018110) [11].

Таблица 2
Техническая характеристика способа Заявляемый способ (субкритическая экстракция) Прототип (метод омыления) [4] Аналог [11] (использование растворителя в сочетании с ультразвуковой экстракцией)
1 Количество органического растворителя на исследуемый образец, мл 15 200 200
2 Количество стадий обработки образца, ед. 2 5 7
3 Длительность процесса экстракции, в час 0,5 11-48 18-48
4 Выход 3,4-бенз(а)пирена, в % 96% 68±2,5% 100%

1. Способ извлечения 3,4-бенз(а)пирена из почв, донных отложений и осадков сточных вод, включающий смешивание исследуемого образца в виде порошка с жидким экстрагентом в заданном объемном соотношении, нагревание полученной смеси с температурной выдержкой, обеспечивающей переход 3,4-бенз(а)пирена в раствор, фильтрацию раствора методом декантации, добавление соответствующего по полярности экстрагента к анализируемому соединению с последующим упариванием раствора до сухого субстрата и определение количества 3,4-бенз(а)пирена методом жидкостной хроматографии, отличающийся тем, что в качестве жидкого экстрагента используют дистиллированную воду, нагревание и температурную выдержку полученной смеси осуществляют в герметичном реакторе и по окончании перехода 3,4-бенз(а)пирена в раствор реактор охлаждают до комнатной температуры.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что объемное соотношение количества исследуемого образца и дистиллированной воды составляет 1:8.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что нагревание смеси исследуемого образца с дистиллированной водой проводят в диапазоне температур 240-250°С и выдерживают при этой температуре в течение 30-40 мин.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что объем герметичного реактора составляет 10 см3.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что нагревание герметичного реактора проводят в сушильном шкафу.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способ получения этиленоксида и дополнительно этиленгликоля. .

Изобретение относится к емкости, которая используется в системе извлечения/отгонки этиленоксида, системе извлечения/отгонки этиленоксида, способу извлечения этиленоксида из водной жидкости - абсорбента этиленоксида.

Изобретение относится к способу выделения пропиленоксида из смеси (М), включающей от 5 до 15 процентов по весу пропиленоксида и от 50 до 85 процентов по весу метанола. .

Изобретение относится к способу выделения пропиленоксида из смеси (М), содержащей пропиленоксид и метанол. .

Изобретение относится к способу очистки сырого пропеноксида, содержащего метанол и ацетальдегид, проведением непрерывной экстрактивной дистилляции с использованием экстракционного растворителя, понижающего летучесть метанола, и подачей соединения, содержащего незамещенную группу NH2, способного взаимодействовать с ацетальдегидом, в дистилляционную колонну на уровне выше точки введения сырого пропеноксида с получением очищенного пропеноксида, содержащего меньше 100 част./млн метанола и меньше 100 част./млн ацетальдегида.

Изобретение относится к способу получения пропиленоксида. .
Изобретение относится к способам очистки сточных вод и может быть использовано для очистки стоков от соединений ртути в химической, металлургической, нефтехимической и других отраслях промышленности.
Изобретение относится к способам очистки сточных вод и может быть использовано для очистки стоков от соединений ртути в химической, металлургической, нефтехимической и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к области очистки отработанной производственной воды и защиты окружающей среды. .

Изобретение относится к области очистки отработанной производственной воды и защиты окружающей среды. .

Изобретение относится к области очистки отработанной производственной воды и защиты окружающей среды. .

Изобретение относится к очистке нефтесодержащих и сточных вод. .

Изобретение относится к очистке нефтесодержащих и сточных вод. .

Изобретение относится к установкам для очистки жидкости мембранного типа предпочтительно со скорость фильтрации менее 1 литра в минуту. .
Изобретение относится к области микробиологии. .

Изобретение относится к способу получения диарилкарбоната и переработке, по меньшей мере, одной части образованного при этом раствора, содержащего хлорид щелочных металлов, в находящемся ниже по технологической цепочке электролизе хлорида щелочных металлов, включающему следующие стадии: a) получение фосгена взаимодействием хлора с монооксидом углерода, b) взаимодействие фосгена, образованного согласно стадии a), c, по меньшей мере, одним монофенолом в присутствии основания, при необходимости, основного катализатора до диарилкарбоната и раствора, содержащего хлорид щелочных металлов, c) отделение содержащей образованный на стадии b) диарилкарбонат органической фазы и, по меньшей мере, одноразовая промывка содержащей диарилкарбонат органической фазы, d) отделение раствора, содержащего хлорид щелочных металлов, оставшегося согласно стадии с), от остатков растворителя и, при необходимости, остатков катализатора путем отпаривания раствора с водяным паром и обработкой адсорбентами, e) электрохимическое окисление, по меньшей мере, одной части раствора, содержащего хлорид щелочных металлов со стадии d) с образованием хлора, щелочи и, при необходимости, водорода, где при отделении d) раствора перед обработкой адсорбентами значение рН раствора устанавливают меньше или равно 8 и f) по меньшей мере, одну часть полученного согласно стадии e) хлора возвращают на получение фосгена согласно стадии a) и/или g) по меньшей мере, одну часть полученного согласно стадии e) раствора щелочи возвращают на получение диарилкарбоната согласно стадии b).
Изобретение относится к способам очистки сточных вод и может быть использовано для очистки стоков от соединений ртути в химической, металлургической, нефтехимической и других отраслях промышленности.
Наверх