Способ количественного газохроматографического анализа паров трет-бутилбензола в зараженном воздухе
Владельцы патента RU 2697461:
Федеральное государственное казённое военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия радиационной, химической и биологической защиты имени Маршала Советского Союза С.К. Тимошенко" Министерства обороны Российской Федерации (RU)
Изобретение относится к области газохроматографического анализа ароматических углеводородов. Способ количественного газохроматографического анализа паров трет-бутилбензола в зараженном воздухе, согласно которому анализируют на газовом хроматографе с пламенно-ионизационным детектором пробы воздуха, зараженного парами трет-бутилбензола, отобранные на поглотительный раствор в поглотительном приборе со стеклянной пористой пластиной, отличается тем, что в качестве поглотительного раствора используют этиловый спирт. Технический результат, достигаемый в заявленном изобретении, заключается в упрощении пробоподготовки и пробоотбора. 2 ил., 1 табл.
Изобретение относится к области газохроматографического анализа ароматических углеводородов.
В литературе описан способ анализа паровоздушной смеси ароматических углеводородов (бензола, толуола, этилбензола и ксилолов) газохроматографическим методом на приборе с пламенно-ионизационным детектором [1]. При этом способе воздух в смеси с паром исследуемого газа концентрируют в уксусной кислоте, отбирая пробы с помощью аспиратора в поглотительный прибор с пористой стеклянной пластиной, заполненный 80%-й уксусной кислотой (объем аспирируемого воздуха составляет 10 л), затем проводят нейтрализацию концентрата щелочью в замкнутом объеме и дальнейший газохроматографический анализ равновесной паровой фазы над водно-солевым раствором. Нижний предел обнаружения составляет 5⋅10-6 мг/дм3 в воздухе. Недостатком способа можно считать сложность пробоподготовки и приготовления стандартных растворов в уксусной кислоте, которую следует очищать путем медленного вытаивания замороженной ледяной уксусной кислоты объемом 10 л с частым сливанием оттаявшей жидкости, при этом только последние 1,5-2 л кислоты, оставшейся в емкости, используют для приготовления стандартных растворов [1]. Кроме того, в перечне анализируемых данным способом веществ отсутствует трет-бутилбензол, следовательно, неизвестно, возможно ли проведение анализа с использованием в качестве поглотительного раствора уксусной кислоты.
Также существуют способы отбора паровоздушной смеси на различные сорбенты - угольные или типа Tenax с последующей термодесорбцией или экстрагированием поглощенного вещества растворителем. Эти способы многостадийны, до роги и сложны в аппаратурном оформлении, при этом необходимо учитывать степени поглощения и извлечения анализ ируемого вещества, что увеличивает время проведения анализа [2].
Существенные недостатки указанных способов: многостадийность и сложность пробоподготовки и пробоотбора;
Цель настоящего изобретения заключается в создании способа количественного газохроматографического анализа паров трет-бутилбензола (ТББ) в зараженном воздухе с упрощенными пробоподготовкой и пробоотбором.
Задачи настоящего изобретения заключаются в выборе:
- поглотительного раствора для трет-бутилбензола (доступного, малотоксичного и недорогого);
- условий пробоподготовки и пробоотбора;
- оптимальных условий газохроматографического определения концентрации трет-бутилбензола.
Сущность способа состоит в количественном газохроматографическом анализе на газовом хроматографе с пламенно-ионизационным детектором проб воздуха, зараженного парами трет-бутилбензола, отобранных на поглотительный раствор (этиловый спирт) в поглотительном приборе со стеклянной пористой пластиной.
Технический результат, достигаемый в заявленном изобретении, заключается в:
- исключении многостадийности;
- упрощении пробоподготовки и пробоотбора;
- доступности и низкой опасности этилового спирта, применяемого в качестве поглотительного раствора;
- простоте проводимых расчетов.
Указанный технический результат достигается тем, что:
- подобран состав поглотительного раствора из доступных компонентов низкого класса опасности, для чего были апробированы три возможных растворителя трет-бутилбензола - этиловый спирт, диэтиловый эфир и ацетонитрил, то есть был проведен анализ чистых предполагаемых растворителей и ТББ (химически чистых веществ для хроматографии);
- определены условия отбора проб воздуха;
- установлены оптимальные газохроматографические условия определения концентрации паров трет-бутилбензола;
- построены градуировочные зависимости.
Градуировка газового хроматографа проводилась методом абсолютной калибровки [2].
Градуировочные растворы трет-бутилбензола готовили в этиловом спирте методом последовательных разбавлений.
В хроматограф вводили 1 мм3 пробы градуировочных растворов с концентрацией от 103 мкг/см3 до 1 мкг/см3, каждый из растворов не менее 6 раз.
С использованием стандартной программы сбора и обработки хроматографической информации ChemStation измеряли на хроматограмме площадь пика со временем удерживания 9,27 (±0,03) минуты.
Измерения выполнялись при следующих режимных параметрах хроматографа [2]:
температура термостата колонок 50°С плато 1 минута;
скорость нагрева - 10°С/мин до 210°С;
температура испарителя 220°С;
температура детектора 220°С;
скорость потока газа-носителя 1,0 см3/мин;
скорость потока воздуха 250 см3/мин;
скорость потока водорода 25 см3/мин;
капиллярная колонка HP-5MS 30 м D-0,32 мм F- 0,32 мкм;
объем пробы 1 мм3.
При этих условиях на газовом хроматографе Agilent 6890N с пламенно-ионизационным детектором получена хроматограмма трет-бутилбензола в этиловом спирте (фигура 1).
На основании данные измерений, показанных в таблице 1, получена градуировочная зависимость для концентраций с 103 до 1 мкг/см3 (фигура 2).
Для определения концентрации ТББ зараженный воздух аспирируют на поглотительный раствор - 2 мл этилового спирта в каждом из двух последовательно соединенных поглотительных приборах со стеклянной пористой пластиной.
Затем поглотительный раствор переносят в подготовленные виалы, отбирают 1 см3 для анализа и проводят количественный газохроматографический анализ на хроматографе Agilent 6890N с пламенно-ионизационным детектором для определения концентрации ТББ в растворе и в воздухе по расчетных выражениям, представленным ниже, и построенной градуировочной зависимости.
Согласно подобранным условиям хроматографического анализа и построенному градуировочному графику, зависимость площади пика от массы ТББ в пробе имеет вид (фигура 2):
где у - десятичный логарифм площади пика s (усл. ед.);
х - десятичный логарифм концентрации ТББ, мкг/см3.
Концентрацию ТББ в пробе b, мкг/см3, определяют по выражению:
Концентрацию ТББ в воздухе (мг/м3) вычисляют по формуле:
где Vр-ра - объем поглотительного раствора, см3;
Vвозд - объем исследуемой пробы воздуха, дм3, приведенный к нормальным условиям.
Объем исследуемой пробы воздуха находят как произведение расхода воздуха в аспираторе и времени отбора:
где Расп - расход воздуха в аспираторе, Расп., дм3/мин,
tасп - время отбора пробы, мин.
Источники информации:
1. Санитарно-химический анализ загрязняющих веществ в окружающей. Справ. изд. / М.Т, Дмитриев, Н.И. Казнина, И.А. Пинигина. - М.: "Химия", 1989. - 368 с.
2. Другое, Ю.С. Пробоподготовка в экологическом анализе: практическое руководство / Ю.С. Другов, А.А. Родин. - 4-е изд. - М.: «Бином. Лаборатория знаний» - 2013. - 855 с.
Способ количественного газохроматографического анализа паров трет-бутилбензола в зараженном воздухе, согласно которому анализируют на газовом хроматографе с пламенно-ионизационным детектором пробы воздуха, зараженного парами трет-бутилбензола, отобранные на поглотительный раствор в поглотительном приборе со стеклянной пористой пластиной, отличающийся тем, что в качестве поглотительного раствора используют этиловый спирт.
