Способ определения фенола в воздухе


 


Владельцы патента RU 2492466:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный технический университет" (RU)

Изобретение относится к аналитической химии органических соединений и может быть применено для детектирования паров фенола в воздушной рабочей зоне. Способ определения фенола в воздухе заключается в том, что определение проводят с использованием наноструктурированной пленки оксида алюминия с гексагональной структурой размером 7×8 мм в качестве сорбента фенола из газовой среды по усилению люминолзависимой хемилюминесценции в системе генерации гидроксильных радикалов в присутствии фенола, сорбированного на пленке. Техническим результатом изобретения является простота подготовки образцов к исследованию, высокая воспроизводимость и точность, а также сокращение продолжительности полного анализа в 5-6 раз. 1 ил.

 

Изобретение относится к аналитической химии органических соединений и может быть применено для детектирования паров фенола в воздушной рабочей зоны.

Аналогом предлагаемого способа является газохроматографическое определение фенола в воздухе (Дмитриев М.Т., Казнина Н.И., Пинигина И.А. Санитарно-химический анализ загрязняющих веществ в окружающей среде. - М.: Химия, 1989, с.170-171). Недостатками известного способа являются необходимость отбора пробы и сложность аппаратурного оформления.

Для определения газов в воздухе известно применение метода пьезокварцевого микровзвешивания с предварительной модификацией электродов резонатора поливинилпирролидоном (наносят в виде его ацетонового раствора) (Evaluation of coatings on piezoelectric sensors for the detection of phenols in the vapour phase / Rajakovic L.V., Bastic M.B., Belskih N.V., Tunikova S.A., Korenman Ya.l. // Analytica Chimica Acta, 1995, v.318, p.77-87). Резонатор сушат в эксикаторе в течение 12 ч. Недостатком способа является многовариантность зависимости отклика резонатора от внешних факторов.

Для количественного определения фенола известно применение биосенсора на основе биологически активного агента из мицелия вешенки (Pleurotus ostreatus), нанесенного на электрод масс-метрического преобразователя /Патент РФ №2346051 С2, МПК C12Q 1/00 (2006/01) G01N 27/00 (2006/01). Биомодификатор для определения фенола и его производных / О.М. Цивилева, В.Е.Никитина, Т.А. Кучменко, Ю.Е. Силина, А.Н. Панкратов. Бюл. №4, 2009/. Недостатком способа является то, что в качестве биологически активного агента используют не свободный фермент, а ацетоновую суспензию гриба, содержащую полифенолоксидазу, на структурно-функциональные свойства которой будет влиять микроокружение, увеличивая погрешность измерения.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому решению является способ определения фенола в газовой смеси пьезоэлектрическими кварцевыми резонаторами, электроды которых модифицированы раствором прополиса /Патент РФ №2188417 С1, МПК G01N 30/02, G01N 30/48. Способ определения фенола в газовой смеси с нитропроизводным / Ж.Ю. Кочетова, Т.А. Кучменко, Я.И. Коренман. Опубл. 27.08.2002/. Недостатком способа является то, что концентрация сорбента в прополисе (пчелином клеи) и соотношение компонентов прополиса не определены, что может вносить весомый вклад в погрешность измерения.

Задачей настоящего изобретения является разработка способа, позволяющего с высокой экспрессностью, точностью и воспроизводимостью оценивать содержание фенола в воздухе. Способ должен быть простым в применении и не слишком дорогим.

Поставленная задача решается тем, что в качестве сорбента фенола из газовой фазы используют наноструктурированную пленку оксида алюминия с гексагональной структурой размером 7×8 мм, а определение концентрации фенола проводят по усилению хемилюминесценции (ХЛ), опосредованной реакцией люминола с радикалами, образующимися в реакциях Фентона и в присутствии фенола, сорбированного на пленке.

Данный способ осуществляется следующим образом.

Наноструктурированную пленку оксида алюминия получают по методу, описанному в работе /Исследование процесса формирования нанопористого оксида при анодировании алюминия / А.И. Щербаков [и др.] // Физикохимия поверхности и защита материалов. - 2009. - Т.45, N 1. - С.71-74/. В кюветы хемилюминометра помещают наноструктурированные пленки оксида алюминия размером 7×8 мм, кюветы герметично закрывают резиновой пробкой и в одну кювету вводят шприцем рабочий стандартный образец (0,4 мл), а в другую - анализируемую пробу (0,4 мл), через 20 мин сорбции фенола на пленке вводят реакционную смесь, состоящую из 0,3 мл дистиллированной воды, 0,2 мл раствора сульфата железа (0,05 мМ), 0,1 мл рабочего раствора люминола (0,1 мМ). Реакцию инициируют быстрым введением 0,1 мл раствора пероксида водорода (2%) в измерительную кювету, кюветное отделение перемещают в рабочее положение перед фотокатодом фотоэлектронного умножителя (≈1 с) биохемилюминометра и регистрируют вспышку ХЛ (рис.). Контрольная кювета не содержит пленку с фенолом.

Концентрацию фенола в анализируемой пробе находят по градуировочному графику (ΔI=f(Сф)), построенному по стандартным газовым растворам, или рассчитывают по формуле:

Cфенола=ΔIиссл·Cст·/ΔIст,

где ΔIиссл=(Iиссл-Iк) - разность между интенсивностью ХЛ в опытной кювете, содержащей исследуемый образец (1иссл)» и интенсивностью ХЛ в контрольной кювете (Iк, в отсутствии фенола), мВ; ΔIст=(Iст-Iк) - разность между интенсивностью ХЛ в опытной кювете, содержащей рабочий стандартный образец (Iст), и интенсивностью ХЛ в контрольной кювете (Iк, в отсутствии фенола), мВ; Сст - концентрация фенола в стандартном образце, мг/м3.

Продолжительность анализа, включая стадии сорбции фенола и регистрацию ХЛ составляет 25 мин.

Способ определения содержание фенола в воздухе поясняется следующими примерами.

Пример 1

В кювету хемилюминометра помещают наноструктурированную пленку оксида алюминия размером 7×8 мм, кювету герметично закрывают резиновой пробкой и вводят шприцем анализируемую пробу (0,4 мл, Сфенола=0,0015 мг/м3), через 20 мин сорбции фенола на пленке вводят реакционную смесь, состоящую из 0,3 мл дистиллированной воды, 0,2 мл раствора сульфата железа (0,05 мМ), 0,1 мл рабочего раствора люминола (0,1 мМ). Реакцию инициируют быстрым введением 0,1 мл раствора пероксида водорода (2%) в измерительную кювету, кюветное отделение перемещают в рабочее положение перед фотокатодом фотоэлектронного умножителя (≈ 1 с) биохемилюминометра и регистрируют вспышку ХЛ. Параллельно проводят опыт со стандартным образцом фенола (0,4 мл, Сфенола=0,002 мг/м3).

Концентрацию фенола в анализируемой пробе находят по градуировочному графику (ΔI=f(Сф)), построенному по стандартным газовым растворам, или рассчитывают по формуле:

Cфенола=ΔIиссл·Сст·/ΔIст,

где ΔIиссл=(Iиссл-Iк) - разность между интенсивностью ХЛ в опытной кювете, содержащей исследуемый образец (Iиссл), и интенсивностью ХЛ в контрольной кювете (Iк, в отсутствии фенола), мВ; ΔIст=(Iст-Iк) - разность между интенсивностью ХЛ в опытной кювете, содержащей рабочий стандартный образец (Iст), и интенсивностью ХЛ в контрольной кювете (Iк, в отсутствии фенола), мВ; Сст - концентрация фенола в стандартном образце, 0,002 мг/м3.

Сфенола=(278-202)·0,002/(306-202)=0,001462 мг/м3

Пример 2

В кювету хемилюминометра помещают наноструктурированную пленку оксида алюминия размером 7×8 мм, кювету герметично закрывают резиновой пробкой и вводят шприцем анализируемую пробу (0,4 мл, Сфенола=0,0015 мг/м3), через 10 мин сорбции фенола на пленке анализируют, как указано в примере 1.

Концентрацию фенола в анализируемой пробе находят по градуировочному графику (ΔI=f(Сф)), построенному по стандартным газовым растворам, или рассчитывают по формуле:

Сфенола=(266-202)·0,002/(290-202)=0,001455 мг/м3

ХЛ отклик меньше, чем в предыдущем примере.

Пример 3

В кювету хемилюминометра помещают наноструктурированную пленку оксида алюминия размером 7×8 мм, кювету герметично закрывают резиновой пробкой и вводят шприцем анализируемую пробу (0,4 мл, Сфенола=0,003 мг/м3), через 20 мин сорбции фенола на пленке анализируют, как указано в примере 1.

Концентрацию фенола в анализируемой пробе находят по градуировочному графику (ΔI=f(Сф)), построенному по стандартным газовым растворам, или рассчитывают по формуле:

Сфенола=(352-202)·0,002/(306-202)-0,002885 мг/м3

Пример 4

В кювету хемилюминометра помещают наноструктурированную пленку оксида алюминия размером 7×8 мм, кювету герметично закрывают резиновой пробкой и вводят шприцем анализируемую пробу (0,4 мл, Сфенола=0,003 мг/м3), через 10 мин сорбции фенола на пленке анализируют, как указано в примере 1.

Концентрацию фенола в анализируемой пробе находят по градуировочному графику (ΔI=f(Сф)), построенному по стандартным газовым растворам, или рассчитывают по формуле:

Сфенола=(328-202)·0,002/(290-202)=0,002864 мг/м3

В примерах 2 и 4 ХЛ отклики системы меньше, чем в примерах 1 и 3 соответственно, так как меньше время сорбции фенола на наноструктурированной пленке оксида алюминия.

Изобретение иллюстрируется примерами, представленными в таблице. Таким образом, по сравнению с прототипом предлагаемый способ определения содержания фенола в воздухе характеризуется простотой подготовки образцов к исследованию, высокой воспроизводимостью и точность и позволяет сократить продолжительность полного анализа в 5-6 раз и объемы проб, взятые на анализ.

Таблица
Способ определения фенола в воздухе
Концентрация фенола, мг/м3 Время сорбции, мин Iк, мВ Iст; мВ Iиссл, мВ Расчет содержания фенола
0,0015 10 202 290 266 Сфенола=(266-202)·0,002/(290-202)=0,001455
20 202 306 278 Сфенола=(278-202)·0,002/(306-202)-0,001462
0,003 10 202 290 328 Сфенола=(328-202)·0,002/(290-202)=0,002864
20 202 306 352 Сфенола=(352-202)·0,002/(306-202)=0,002885

Способ определения фенола в воздухе, включающий подготовку доз анализируемого и стандартного образцов, сорбцию фенола из анализируемого воздуха, отличающийся тем, что определение проводят с использованием наноструктурированной пленки оксида алюминия с гексагональной структурой размером 7×8 мм в качестве сорбента фенола по усилению люминолзависимой хемилюминесценции в системе генерации гидроксильных радикалов в присутствии фенола, сорбированного на пленке.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к области аналитической химии и может быть использовано для одновременного определения содержания диэтиленгликоля и метанола в природных, поверхностных, подземных, сточных и технологических водах.

Изобретение относится к области газовой хроматографии, а именно к прокачке поверочных газовых смесей (ПГС) через какие-либо изделия, например концентраторы, используемые в дальнейшем в лабораторных комплексах для отбора и газохроматографического анализа проб воздуха из компрессора газотурбинного авиационного двигателя при его стендовых испытаниях на наличие и содержание вредных примесей.

Изобретение относится к химическим методам анализа жидкостей с использованием автоанализаторов проточного или проточно-дискретного типов, или отдельных спектрофотометров, имеющих гидравлическую систему с перистальтическим насосом, эластичными трубками и проточной кюветой.

Изобретение относится к медицине, а именно к лабораторной диагностике, и может быть использовано для диагностики патологий, связанных с заболеваниями коры надпочечников.

Изобретение относится к атомной энергетике, а именно к тепловыделяющим элементам (ТВЭЛ) ядерных реакторов. .

Изобретение относится к ветеринарной токсикологии и санитарии, а именно к определению остаточных количеств инсектицида в органах и тканях животных при подозрении на отравление имидаклопридом, а также в продуктах животного происхождения.

Изобретение относится к области экологической и аналитической химии, в частности к способу определения загрязненности воды дизельным топливом. .

Изобретение относится к аналитической химии и может быть использовано при анализе смесей органических и неорганических веществ в различных научных и практических областях медицины, биологии, химии, пищевой промышленности, охране окружающей среды и других отраслях народного хозяйства для анализа смесей органических и неорганических веществ методом тонкослойной хроматографии.
Изобретение относится к области анализа паров токсичных химикатов, а именно к области обеспечения безопасности персонала химически опасных объектов, личного состава Министерства Обороны, МЧС, МВД, действующего в зоне химического заражения, а также передовых и аварийно-спасательных отрядов при ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций на химически опасных объектах.

Изобретение относится к способу исследования, обеспечивающего оценку части природного газа, добываемого из плотных газовых коллекторов, с помощью анализа изотопного состава извлеченного газа и корреляции этого изотопного состава с коэффициентом газоотдачи. Технический результат направлен на получение уточненной оценки коэффициента газоотдачи, которая основана на калиброванном соотношении между изменениями изотопного состава одного или более компонентов добытого газа и коэффициентом газоотдачи для объема, дренированного продуктивной газовой скважиной. Способ оценки коэффициента газоотдачи для объема, дренированного по меньшей мере одной продуктивной газовой скважиной, включает: калибровку изменений изотопного состава по меньшей мере одного компонента газа, добытого из газовой скважины, с ростом коэффициента газоотдачи. Взятие пробы газа, добытого из продуктивной скважины, и анализ пробы для получения изотопного состава компонента добытого газа. Использование калибровки, полученной ранее, и определенного изотопного состава для оценки коэффициента газоотдачи для объема, дренированного газовой скважиной. Использование оценки коэффициента газоотдачи и совокупного объема газа, добытого из газовой скважины, для определения объема, дренированного газовой скважиной. 8 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к аналитической химии и может быть использовано при анализе органических и неорганических веществ методом тонкослойной хроматографии в различных научных и практических областях медицины, биологии, химии, пищевой и парфюмерной промышленности, охране окружающей среды и других отраслях народного хозяйства. Способ, при котором разделение пробы на отдельные компоненты происходит в капиллярной колонке с сорбентом под действием восходящего потока жидкого элюента, расход которого программируют путем экспоненциального повышения давления на входе колонки. Устройство содержит кварцевую капиллярную колонку с сорбентом, герметичную емкость с жидкой подвижной фазой, видеоденситометрический детектор, блок подготовки инертного газа, регулируемое пневмосопротивление и полую емкость, соединенную с газовым пространством герметичной емкости с жидким элюентом. Техническим результатом изобретения является стабилизация линейной скорости подъема жидкой подвижной фазы по слою сорбента и уменьшение времени анализа. 2 н.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

Изобретение относится к нефтегазодобыче и может быть использовано на стадиях строительства, эксплуатации, консервации и ликвидации скважин многопластовых нефтегазоконденсатных месторождений для определения природы углеводородных газов, поступивших в межколонные пространства скважин, или газов бурового раствора. Техническим результатом является повышение достоверности в определении природы межколонных газопроявлений. Заявленный технический результат достигается за счет того, что дополнительно проводят анализ изотопного состава углерода суммы углеводородов С2-С6 и определяют границы значений изотопного состава углерода метана и изотопного состава углерода суммы углеводородов С2-С6 для эталонных горизонтов. Таблично и/или графически представляют области значений изотопного состава газов из эталонных горизонтов и газов из межколонного пространства скважин или бурового раствора, по степени сходства или совпадения указанных областей этих значений (или отдельных точек) судят о природе исследуемых межколонных газопроявлений. 1 пр., 2 табл., 1 ил.

Изобретение относится к газовой хроматографии, в частности к использованию модифицированных углеродных адсорбентов для анализа сложных смесей веществ в нефтяной, химической, газовой, медицинской, пищевой и других отраслях промышленности. Способ анализа оптических и структурных изомеров путем разделения анализируемой смеси на бинарном сорбенте, содержащем хиральный макроциклический метилированный β-циклодекстрин, с последующим определением состава анализируемых компонентов смеси по результатам измерения хроматографических сигналов из полученных хроматограмм. Причем метилированный β-циклодекстрин нанесен на плоскую однородную поверхность углеродного адсорбента-носителя Карбопак Y (Carbopack Y) в количестве, достаточном для полного покрытия поверхности плотным слоем. Техническим результатом изобретения является повышение селективности разделения оптических и структурных изомеров в одном цикле хроматографирования. 1 табл.

Способ и устройство могут использоваться в различных научных и практических областях медицины, биологии, химии, пищевой промышленности, охране окружающей среды и других отраслей народного хозяйства для анализа смесей органических и неорганических веществ методом тонкослойной хроматографии. Способ, при котором разделение пробы на отдельные компоненты происходит в капиллярной колонке с сорбентом под давлением восходящего потока жидкой подвижной фазы, расход которой регулируют изменением избыточного давления инертного газа на входе колонки. Устройство содержит капиллярную колонку, заполненную сорбентом, емкость с инертным газом под избыточным давлением, соединенную с выходом капиллярной колонки и с помощью регулируемого пневмосопротивления с линией сброса. Техническим результатом изобретения является повышение эффективности разделения и точности результатов анализа. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

Изобретение относится к тонкослойной хроматографии (ТСХ) и может быть использовано в аналитической химии. Способ разделения исследуемой смеси методом тонкослойной хроматографии включает нанесение исследуемой смеси на разделяющую хроматографическую пластинку и последующее разделение компонентов исследуемой смеси подвижной фазой в сэндвич-камере, включающей разделяющую хроматографическую пластинку и сухую контрпластинку, которая не касается подвижной фазы. В качестве контрпластинки используют хроматографическую пластинку, сорбционный слой которой характеризуется большей сорбционной емкостью по сравнению с разделяющей пластинкой. Этого достигают одним из двух способов: в качестве контрпластинки используют хроматографическую пластинку, содержащую сорбент, идентичный сорбенту разделяющей пластинки и характеризующийся большей толщиной сорбционного слоя, или же в качестве контрпластинки используют хроматографическую пластинку, содержащую сорбент, отличный от сорбента разделяющей пластинки и характеризующийся большей удельной сорбционной емкостью. Техническим результатом изобретения является существенное увеличение величин подвижностей, эффективности разделения и других хроматографических характеристик. 2 з.п. ф-лы, 2 табл., 5 пр., 1 ил.

Изобретение относится к тонкослойной хроматографии (TCX) и может быть использовано в аналитической химии и в физической химии. Сэндвич-камера с контрпластинкой для TCX содержит разделяющую хроматографическую пластинку с адсорбционным слоем на подложке и контрпластинку - хроматографическую пластинку с адсорбционным слоем на подложке. Обе пластинки расположены параллельно, их адсорбционные слои обращены друг к другу. Для фиксации конструкции используют зажимы, скрепляющие пластинки. Расстояние между адсорбционными слоями разделяющей и контрпластинки - менее 0,3 мм, а разделяющая пластинка сдвинута относительно контрпластинки на 3-10 мм. Для регулирования расстояния между адсорбционными слоями используют ограничитель П-образной формы. Линейные части ограничителя могут быть изготовлены из кварцевых капилляров диаметром 0,1-0,3 мм. В качестве разделяющей пластинки и/или контрпластинки используют пластинки не только на стеклянной, но и на гибкой алюминиевой или полимерной подложке, расположенные на дополнительных стеклянных пластинках, размеры которых превышают с одной или с четырех сторон размеры используемых хроматографических пластинок на 10-40 мм. По крайней мере, одна из дополнительных пластинок имеет на одной из сторон выступы для обеспечения ограничения контакта между подвижной фазой и разделяющей пластинкой. Хроматографичсская контрпластинка и дополнительная пластинка могут иметь сквозные прорези для контроля движения подвижной фазы по разделяющей пластинке и разделения исследуемой смеси. Сквозные прорези представляют собой линейные прорези, ширина которых не превышает 3 мм или круговые прорези с диаметром не более 5 мм. Техническим результатом изобретения является существенное увеличение эффективности и других хроматографических характеристик разделения. 6 з.п. ф-лы, 2 табл., 1 ил.

Изобретение относится к области газовой хроматографии, а именно для определения содержания вредных примесей и их концентраций в пробах воздуха, отобранных, например, при стендовых испытаниях из компрессора газотурбинного авиационного двигателя. Комплекс для газохроматографического анализа проб воздуха содержит два хроматографа 1 с плазменно-ионизационными детекторами 2, хроматограф 4 с детектором 5 по теплопроводности, хроматографические насадочные колонны 12, заполненные адсорбентом, концентраторы 13, установленные в хроматографах 1 и 4. Также комплекс содержит прибор преобразования информации 14, связанный с компьютером 15, имеющим специальное программное обеспечение. Кроме того, комплекс содержит прибор 8 получения деионизированной воды, генератор водорода 9, три блока 10 подготовки газа с тремя пультами управления 11, два усилителя электрометра 3 и блок питания детектора 6. При этом прибор 8 получения воды связан с генератором водорода 9, который соединен с каждым блоком 10 подготовки газов хроматографов 1 с ПИД 2 через пульт управления подачей водорода 16, а к блоку питания детектора 6, подключенному к хроматографу 4 с детектором 5 по теплопроводности, и к двум усилителям электрометрам 3, соединенным с двумя хроматографами 1 с плазменно-ионизационными детекторами 2, подведены кабели-соединители от пультов управления 11 и прибора преобразования информации 14. Техническим результатом изобретения является обеспечение качественной и точной оценки содержания вредных примесей и их концентраций в пробах воздуха, а также повышение эксплуатационных качеств комплекса. 2 ил.

Изобретение относится к области хроматографии. Готовят суспензию анионита в 20-25% водном растворе глицерина с последующим ее центрифугированием и декантированием до получения осадка анионита-основы с зернением 12-16 мкм. Готовят наносуспензию катионита-модификатора путём перевода функциональных групп катионита в водородную форму, отмывки водой, сушки, помола частиц в шаровой мельнице, с последующим центрифугированием и декантированием до получения суспензии катионита в воде с размером частиц 50-300 нм. Наполняют колонку суспензией анионита в водном растворе глицерина, уплотняют слой анионита под давлением, переводят анионит в гидроксильную форму. Производят укладку наночастиц катионита в макропоры анионита-основы. Удаляют наночастицы с внешней поверхности анионита путем пропускания наносуспензии катионита-модификатора через колонку до проскока, а затем удаляют избыток модификатора путем пропускания кислоты, воды, растворителя до установления равновесия. Технический результат заключается в получении колонок для хроматографии с варьируемой селективностью, обладающих долговечностью, химической устойчивостью и возможностью регенерации. 6 з.п. ф-лы, 2 табл., 4 ил.

Изобретение относится к биохимическим методам исследования с использованием измерения по селективным ионам, характеризующим маркеры микроорганизмов, для молекулярного микробиологического анализа. Способ заключается в том, что проводят качественный и количественный хромато-масс-спектрометрический анализ исследуемого биологического материала на содержание жирных кислот и оксикислот, выделяют и производят идентификацию отдельного таксона микроорганизма по его (таксона) профильным и маркерным признакам, для чего определяют специфические ионы маркеров микроорганизмов методом масс-фрагментографии с последующим выявлением полного сообщества микроорганизмов (возбудителей, таксонов) в исследуемом материале биологического происхождения, используя метод внутреннего стандарта (шаблона) идентифицируют компоненты пробы по жирным кислотам и оксикислотам путем сравнения полученных данных со стандартной базой данных и определяют их количественное содержание, причем перед измерением серии рутинных клинических проб исследуемого материала собирают произвольную пробу фекалий, принимая ее в качестве эталонной смеси, на основе эталонной смеси строят хроматограмму и по полученным качественным и количественным характеристикам сообщества микроорганизмов пробы данной эталонной смеси осуществляют определение пиков специфических ионов на шкале времен удержания для дальнейшего расчета состава сообщества микроорганизмов в последующей серии клинических проб по маркерам этих микроорганизмов, причем качественные и количественные характеристики сообщества микроорганизмов произвольной пробы фекалий принимают за необходимое и достаточное количество, характеризующее любой исследуемый материал биологического происхождения, а идентификацию специфического иона осуществляют на основании детектирования пиков хроматограммы маркеров из стандартной (тестовой) базы данных. Достигается повышение точности и надежности, а также - упрощение калибровки. 12 з.п. ф-лы, 12 ил.
Наверх