Способ пробоподготовки водных объектов для определения углеводородных примесей



Способ пробоподготовки водных объектов для определения углеводородных примесей
Способ пробоподготовки водных объектов для определения углеводородных примесей

 


Владельцы патента RU 2547884:

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии нефти Сибирского отделения Российской академии наук (ИХН СО РАН) (RU)

Изобретение относится к способу пробоподготовки водных объектов для определения углеводородных примесей хроматографическим методом с использованием твердофазной микроэкстракции и может быть использовано для измерения концентрации микропримесей веществ в природных и сточных водах при экологическом мониторинге объектов окружающей среды. Способ заключается в проведении твердофазной микроэкстракции с использованием картриджа, заполненного сорбентом Porapak Q или Tenax ТА. При этом десорбцию аналита выполняют микроколичествами (5-10 мкл) растворителя - четыреххлористым углеродом или ацетоном или толуолом и центрифугированием в специальную микровиалу. Технический результат заключается в определении углеводородных примесей с концентрацией менее 1 мкг/л и достижении полноты процесса десорбции за счет применения малых количеств растворителя (5-10 мкл) и адсорбента Porapak Q или Tenax ТА (2-5 мг), а также центирифугирования для выделения аналита с адсорбента. 2 ил., 8 пр.

 

Изобретение относится к способу пробоподготовки водных объектов для определения углеводородных примесей хроматографическим методом с использованием твердофазной микроэкстракции и может быть использовано для измерения концентрации микропримесей веществ в природных и сточных водах при экологическом мониторинге объектов окружающей среды.

Известен способ пробоподготовки с использованием твердофазной микроэкстракции, при котором адсорбент размещен внутри цилиндра шприца [Патент US №20040241874 А1 от 2004 // Mohamed Abdel-Rehim]. Способ предназначен для анализа биологических объектов и определения веществ в растворе с концентрацией несколько мкг/л. Предлагаемый способ пробоподготовки включает следующие этапы: отбор пробы в шприц и прокачку ее через иглу с расположенным в нем адсорбентом; элюирование веществ растворителем - экстрагентом непосредственно в испаритель хроматографа с помощью этого же шприца. Данный способ является трудозатратным, поскольку в описываемом способе пробоподготовки для накопления анализируемых веществ на адсорбенте в количестве, достаточном для измерения, необходимо прокачать не менее 10-30 см3 воды, загрязненной пробой, через малый объем шприца, обычно 100-250 мкл. Для этого, по данным работы [Monika Moeder, Steffi Schrader, Ursula Winkler, Rosario Rodil At-line microextraction by packed sorbent-gas chromatography-mass spectrometry for the determination of UV filter and polycyclic musk compounds in water samples // Journal of Chromatography A. 2010. V. 1217. P. 2925-2932 http://www.sge.com/home], при измерении примесей с концентрацией 2.5 ng/ 1.5 см3 (1,6 мкг/л) необходимо сделать около 150 возвратно-поступательных движений штока шприца. Если учесть, что с помощью этого же шприца осуществляется промывка адсорбента и элюирование, то для измерения одной пробы необходимо сделать около 170 движений штока. Кроме этого, известный способ не экономичен в плане расходования дорогих растворителей. Т.к. для элюирования используется тот же шприц, что и для прокачки образца через адсорбент, то приходится использовать большой объем растворителя - экстрагента, как правило, не менее 50 мкл, который вводится в испаритель хроматографа. Чтобы избежать перегрузки колонки, используется режим ввода больших проб с программированием температуры испарителя для отдувки растворителя (экстрагента), что усложняет и увеличивает время анализа, а так же влияет на точность анализа.

Наиболее близким к предлагаемому методу является способ пробоподготовки водных образцов, содержащих ароматические соединения, для определения их газохроматографическим методом [Определение нефтяных загрязнений в водных образцах с использованием хроматографии в парах воды. / А.В. Чуйкин, С.В. Григорьев, А.А. Беликов // Нефтехимия, 2006, т. 46, №1, с. 1-5]. Данный способ пробоподготовки основывается на методе твердофазной микроэкстракции с использованием сорбента - Porapak Q, который расположен внутри специального картриджа-концентратора. Десорбция аналита с концентратора осуществляется остаточным количеством воды, в виде перегретого пара, образующегося в концентраторе за счет внешнего нагревания. Для анализа углеводородных примесей в водных образцах авторы предлагают использовать хроматографию на парах воды в качестве газа-носителя. Предел обнаружения веществ составляет ~1 мкг/л. Недостатками данного прототипа являются специальные условия анализа - использование хроматографии на парах воды в качестве газа-носителя, а также недостаточная точность измерений, вследствие зависимости образования перегретого пара в концентраторе от внешнего нагревателя и низкой концентрации веществ.

Задачей изобретения является разработка упрощенного способа пробоподготовки водных объектов для определения углеводородных примесей хроматографическим методом, включающего метод твердофазной микроэкстракции, позволяющий повысить точность измерений хроматографическим методом за счет полноты процесса десорбции и за счет достижения наименьшего предела обнаружения углеводородных примесей в водных объектах.

Технический результат заключается в определении углеводородных примесей с концентрацией менее 1 мкг/л и повышении концентрации веществ в аналите за счет применения малых количеств растворителя (5-10 мкл) и адсорбента Porapak Q или Тепах ТА (2-5 мг), а также центирифугирования для выделения аналита с адсорбента.

Сущность предлагаемого способа заключается в проведении твердофазной микроэкстракции с использованием специально изготовленного картриджа, заполненного последовательно расположеными слоями металлической сетки, стеклянной ваты и сорбентом Porapak Q или Тепах ТА, отличающейся тем, что десорбцию аналита выполняют микроколичествами (5-10 мкл) растворителя - четыреххлористым углеродом или ацетоном или толуолом и центрифугированием в микровиалу. За счет упрощения этапов подготовки картриджа и десорбции аналита с сорбента при помощи центробежных сил уменьшается время пробоподготовки водных объектов.

Способ может быть легко автоматизирован с использованием большого количества картриджей, одновременной десорбцией центрифугированием аналитов в микровиалы, и их установку в автосамплер для последовательного хроматографического анализа.

Применение центрифугирования для десорбции аналита позволяет использовать малое количество растворителя, что приводит к увеличению концентрации анализируемых веществ в аналите, т.е. повышается полнота десорбции углеводородных примесей из водных объектов. Оценка полноты десорбции углеводородных примесей из водных объектов и предел обнаружения веществ рассмотрены на примерах модельных растворов. Определение конентрации веществ проводят методом газохроматографического анализа с пламенно-ионизационным детектором.

Способ иллюстрируется следующими примерами.

Пример №1.

Для пробоподготовки используют специально изготовленный катридж. Катридж заполнен последовательно расположеными слоями металлической сетки, стеклянной ваты и сорбентами Porapak Q ® массой, равной 2 мг.

Анализируемая проба представляет модельный раствор веществ: нонан, декан, ундекан, додекан, пропилбензол, кумол, мезитилен, изобутилбензол, трет-бутилбензол и втор-бутилбензол с концентрацией их в воде, равной 5 мкг/л, в качестве растворителя - четыреххлористый углерод. Анализ веществ осуществляют стандартным газохроматографическим методом с газом-носителем гелий. Способ пробоподготовки включает в себя следующие этапы (фиг. 1): 1 этап - подготовка картриджа (его промывка растворителем с помощью шприца объемом ~100 мкл); 2 этап - просушка картриджа от остатков растворителя продувкой воздухом с помощью шприца объемом 10 см3; 3 этап - набор пробы и прокачка модельного раствора объемом 30 см через картридж при помощи шприца; 4 этап - просушка картриджа от остатков влаги, продувкой воздухом с помощью шприца объемом 10 см3; 5 этап - добавление в картридж растворителя - экстрагента объемом 5 мкл шприцом и помещение картриджа в микровиалу и 6 этап - центрифугирование при 4000 об/мин в течение 5 мин. Микровиалу с картриджем устанавливают в центрифуге, при вращении экстрагент с растворенной пробой отделяется от сорбента и скапливается в нижней зауженной части микровиалы в виде аналита; 7 этап - разъединение картриджа и микровиалы, и отбор аликвоты пробы объемом 1 мкл из микровиалы с аналитом стандартным шприцом для газохроматографического анализа - 8 этап. Предел обнаружения углеводородов в воде составляет для алканов - 5 мкг/л.

Пример №2.

Пробоподготовка и анализ аналита выполнены в условиях, аналогичных описанным в примере №1, за исключением концентрации веществ в модельном растворе, равной 0,5 мкг/л.

Предел обнаружения углеводородов в воде составляет для ароматических углеводородов концентрация, равная 0,5 мкг/л.

Пример №3.

Пробоподготовка и анализ аналита выполнены в условиях, аналогичных описанным в примере №2, за исключением веществ в модельном растворе, которые состоят из: ундекана, тетрадекана, пропилбензола, изобутилбензола, нафталина.

Предел обнаружения углеводородов в воде составляет для нафталина концентрация, равная 0,5 мкг/л.

Пример №4.

Пробоподготовка и анализ аналита выполнены в условиях, аналогичных описанным в примере №1, за исключением веществ в модельном растворе, которые состоят из: бензола, толуола, кумола, пропилбензола, изобутилбензола и декана, ундекана, додекана с концентрацией их в воде, равной 0,3 мкг/л.

Предел обнаружения углеводородов в воде составляет для бензола и толуола концентрация, равная 0,3 мкг/л.

Пример №5.

Пробоподготовка и анализ аналита выполнена в условиях, аналогичных описанным в примере №1, за исключением материала сорбента и растворителя - экстрагента. Используемым сорбентом являлся Тенакс ТА ®, а в качестве растворителя - экстрагента применялся ацетон.

Предел обнаружения углеводородов в воде составляет для бензола и толуола концентрация, равная 5 мкг/л.

Пример №6.

Пробоподготовка и анализ аналита выполнены в условиях, аналогичных описанным в примере №3, за исключением растворителя - экстрагента. В качестве растворителя - экстрагента применялся толуол.

Предел обнаружения углеводородов в воде составляет для нафталина концентрация 0,3 мкг/л.

Пример №7.

Пробоподготовка и анализ аналита выполнены в условиях, аналогичных описанным в примере №3. Этапы пробоподготовки 5 и 6 повторяются дважды с добавлением на каждом этапе растворителя в картридж объемом по 3 мкл. Концентрация веществ в модельном растворе составляла 0,2 мкг/л. Хроматограмма аналита приведена на фиг. 2.

Предел обнаружения углеводородов в воде составляет для нафталина 0,2 мкг/л.

Пример №8.

Пробоподготовка и анализ аналита выполнены в условиях, аналогичных описанным в примере №2, за исключением массы (5 мг) и объема растворителя - экстрагента, добавляемого шприцом - 10 мкл на этапе 5.

Предел обнаружения углеводородов в воде составляет для ароматических углеводородов 0,5 мкг/л.

Как видно из примеров, предложенный способ пробоподготовки водных объектов для анализа углеводородных примесей превосходит прототип тем, что снижается предел обнаружения веществ в водных объектах до 0,2 мкг/л при анализе в стандартных газохроматографических условиях. Применение для десорбции аналита центрифугирования позволяет использовать малое количество растворителя, что приводит к увеличению концентрации анализируемых веществ в аналите.

Способ пробоподготовки водных объектов для определения углеводородных примесей газохроматографическим методом, включающий метод твердофазной микроэкстракции с использованием картриджа, заполненного сорбентом, отличающийся тем, что в качестве сорбента используют Porapak Q ® или Тепах ТА ® в количестве 2-5 мг, десорбцию аналита осуществляют в 5-10 мкл растворителя с последующим центрифугированием в микровиалу.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к биологии, токсикологической и аналитической химии, а именно к способам определения прокаина в плазме крови. В плазму крови, содержащую прокаин, вводят фторид натрия для создания концентрации 10 мг/мл, полученную смесь обрабатывают ацетоном, извлечение отделяют от выпавшего осадка путем фильтрования, ацетон из фильтрата испаряют в токе воздуха при комнатной температуре, водный остаток разбавляют путем прибавления воды, образующийся раствор насыщают сульфатом аммония, подщелачивают аммонийным буферным раствором до pH 9,0-9,5, экстрагируют двукратно порциями органического экстрагента, в качестве которого используется 30% раствор камфоры в метилацетате, при соотношении водной и органической фаз 1:1 по объему, органические экстракты отделяют, объединяют, растворитель из объединенного экстракта испаряют в токе воздуха при комнатной температуре, остаток хроматографируют в тонком слое силикагеля СТХ-1А на пластинах «Сорбфил» ПТСХ-АФ-А-УФ, применяя подвижную фазу дихлорметан-этанол в соотношении 6:4 по объему, хроматограмму проявляют в УФ-свете, анализируемое вещество элюируют из сорбента смесью ацетонитрил-метанол-0,025 М раствор дигидрофосфата калия с pH 3,0 в соотношении 10:10:90 по объему, хроматографируют методом ВЭЖХ с применением обращеннофазового сорбента «Nucleosil C18», полярной подвижной фазы ацетонитрил-метанол-0,025 М раствор дигидрофосфата калия с pH 3,0 в соотношении 10:10:90 по объему и УФ-детектора, регистрируют оптическую плотность при длине волны 298 нм и вычисляют количество анализируемого соединения по площади хроматографического пика.

Изобретение предназначено для очистки жидких сред. Устройство включает средства ввода и вывода фазовых компонентов и проточную трубчатую экстракционную камеру со штуцерами для ввода и вывода жидкой среды и газа-носителя.

Изобретение предназначено для газожидкостной экстракции. Способ включает организацию потоков жидкости и газа-носителя, формирование в экстракционной камере поверхности раздела фаз и проведение массообмена с последующим разделением проэкстрагированной жидкости и обогащенного летучими компонентами газа-носителя.

Изобретение относится к области защиты окружающей среды. Предложен способ определения содержания в газообразной среде труднолетучих органических соединений, таких как полиароматические углеводороды, карбоновые кислоты, спирты, сложные эфиры, н-алканы-С15-30.
Изобретение относится к биохимии и клинической лабораторной диагностике. .

Изобретение относится к области газового анализа и может быть использовано для градуировки газоаналитической аппаратуры, в частности для калибровки газохроматографических детекторов, создания градуировочных газовых смесей при разработке методов анализа объектов окружающей среды и в токсикологических исследованиях, а также в различных производствах, где необходимо создание постоянных во времени концентраций летучих веществ в инертном газе-разбавителе.

Изобретение относится к аналитической химии органических соединений и может быть использовано для определения хлоранилинов в водных средах. .

Изобретение относится к измерительной технике. .

Изобретение относится к аналитической химии и может быть использовано при определении качественного и количественного содержания благородных металлов, а именно Au, Pt, Pd, находящихся в породах различного состава (в том числе и в соляных породах) и концентрирующихся в них в виде органических соединений.
Изобретение относится к области экологии и аналитической химии, а также к области водоподготовки и может быть использовано для оценки эффективности очистки воды разного происхождения на водозаборах с различными этапами технологической обработки, для оценки эффективности работы фильтров и устройств очистки воды бытового и промышленного назначения.

Изобретение относится к высокочувствительному способу определения количества глицирризина, глицирретиновой кислоты и их фармакологически приемлемых солей, присутствующих в плазме крови человека. Высокочувствительный способ определения количества глицирризина, глицирретиновой кислоты и их фармакологически приемлемых солей характеризуется тем, что смесь плазмы крови человека с метанолом или раствором аммиачной воды с определенной концентрацией вводят в твердую фазу, обладающую обращенно-фазовой распределительной функцией и функцией анионного обмена, затем промывают твердую фазу очищающей жидкостью, представляющей собой однокомпонентную жидкость или жидкую смесь, по меньшей мере, двух компонентов, выбранных из группы, включающей воду, щелочь, спирт и ацетонитрил. Далее проводят элюирование из твердой фазы кислым спиртом, выбранным из муравьиной кислоты-метанола или муравьиной кислоты-этанола, после чего проводят стадию количественного определения глицирризина, глицирретиновой кислоты и их фармакологически приемлемых солей методом ЖХ-МС или ЖХ-МС/МС. Высокочувствительный способ позволяет обнаружить и количественно определить глицирризин, глицирретиновую кислоту и их фармакологически приемлемые соли в плазме крови человека. 4 ил., 17 табл., 7 пр.
Наверх