Способ определения воды в жидких органических средах

 

Использование: при анализе микроколичеств воды в жидких органических средах с помощью газовой хроматографии (ГХ). Сущность изобретения: пробу в герметичном реакторе обрабатывают карбидом кальция с последующим ГХ-анализом жидкости с плазменным детектированием в условиях содержания воды 0,0005 - 1% при полном растворении ацетилена в жидкости. При интервале концентрации 0,1 - 1% проводят разбавление анализируемой пробы сухим растворителем, вязкие жидкости тоже разбавляют до минимального содержания воды (0,0005%). 3 з. п. ф-лы.

Изобретение относится к области анализа, в частности к способу определения малых количеств воды в жидких органических средах.

Известен способ определения воды в жидкостях с помощью реакционной газовой хроматографии (ГХ), который основан на взаимодействии примеси воды в исследуемом образце с карбидом кальция, образованием эквивалентного количества ацетилена, легко выделяемого на ГК-колонке и регистрируемого пламенно-ионизационным детектором [1] Анализируемую пробу подают в колонку (реактор) с карбидом кальция в токе газа-носителя. Однако вследствие необходимости частой замены предколонки (частицы карбида кальция быстро покрываются пленкой окиси и гидроокиси кальция) и тщательной осушки газа-носителя, длительного цикла анализа. Способ не нашел массового применения.

Прототипом изобретения является способ определения воды в жидких органических средах путем обработки анализируемой пробы в замкнутом сосуде с образованием ацетилена и определением его в паровой фазе ГХ с плазменно-ионизационным детектором [2] Интервал определяемого содержания воды в растворителях 60-400 ррm.

Недостатки этого способа обусловлены наличием в сосуде гетерогенных фаз (жидкость пар), между которыми распределяется ацетилен. Прежде всего это длительность достижения фазового равновесия и, соответственно, невозможность быстрого получения результата анализа. Для различных растворителей коэффициенты чувствительности при ГХ-определении ацетилена в паровой фазе различны, так как они отражают изменение коэффициентов распределения ацетилена в системе жидкость пар. Изменение коэффициентов распределения ацетилена происходит и в случае анализа одного и того же растворителя при изменении соотношения объемов жидкой и паровой фаз в сосуде. Следовательно, и для каждого растворителя, и для каждого объема одного и того же растворителя необходимо проводить отдельную градуировку по воде (ацетилену). Требуется глубокая осушка растворителей для приготовления градуировочных смесей. Ограничен диапазон определяемых концентраций воды. Попытки "раздвинуть" его в рамках метода не дают желаемых результатов: увеличение объема пробы с целью повышения чувствительности сдвигает фазовое равновесие в сторону увеличения содержания ацетилена в жидкой фазе, высокое содержание воды увеличивает продолжительность реакции и достижения равновесия. Указанные недостатки делают метод мало приемлемым для проведения массовых анализов в условиях производства.

Задачей изобретения является разработка упрощенного и ускоренного способа определения влаги в органических жидкостях с расширением интервала определяемых концентраций, исключением ядовитых реактивов, с возможностью совмещения анализа на одной ГХ-колонке с любыми ГХ-анализами, проводимыми в лаборатории.

Решение задачи достигается обработкой анализируемой пробы карбидом кальция в замкнутом объеме (герметичном сосуде) в условиях, обеспечивающих полное растворение выделившегося ацетилена в жидкой пробе, заполняющей весь реакционный объем, с последующим ГХ-определением ацетилена в растворе.

В сухой сосуд с известным объемом помещают 1 см³ (около 1 г) карбидной пыли, вливают точно отмеренный объем анализируемой пробы таким образом, чтобы она заполнила сосуд под пробку с небольшим зазором. Сосуд герметизируют при помощи резиновой пробки (или эластичной прокладки) и струбцины произвольной конструкции, встряхивают 1-2 мин, дают пыли осесть (2-3 мин). Через пробку микрошприцем отбирают 1-3 мм³ раствора и вводят в прибор для снятия хроматограммы. Для определения реального водного эквивалента ацетилена в тот же герметичный сосуд с пробой микрошпирцем добавляют 4-10 мм³ воды (в зависимости от объема сосуда и содержания воды в объеме) и повторяют те же операции, что и для исходной пробы. В хроматограф вводят такой же объем раствора. Прирост высоты пика ацетилена эквивалент добавленному количеству воды.

Способ применим для любых органических жидкостей, не взаимодействующих с карбидом кальция в условиях анализа с выделением ацетилена.

Диапазон определяемых концентраций воды 5˙10^-4 1 мас. Пороговая концентрация является следствием того, что практически не удается высушить растворитель до содержания влаги ниже 5˙10^-4% Возможности хроматографа позволяют определить воду данным способом до 2˙10^-5% В интервале концентраций 5˙10^-4-0,1% верхний предел ограничен растворимостью ацетилена в органических средах. Для веществ с самой низкой растворяющей способностью по отношению к ацетилену 1 н˙см³/см³ (пентан, циклогексанол, сероуглерод) эквивалентное содержание воды составляет 0,26; 0,17; 0,13% соответственно.

Таким образом, при содержании воды до 0,1% обеспечивается полное растворение эквивалентного количества ацетилена в любом органическом растворителе.

При содержании влаги от 0,1 до 1% уменьшают объем помещаемой во флакон пробы, разбавляют ее до необходимого объема растворителем с содержанием влаги не более 0,002% всыпают карбидную пыль, флакон герметизируют, далее, как описано выше.

Прием разбавления сухим растворителем используют также при анализе вязкой жидкости, затрудняющей протекание реакции с карбидом кальция и отбор проб микрошприцем с разбавлением не менее 0,0005% ГХ-определение проводят на хроматографе с пламенно-ионизационным детектором на любых имеющихся в лаборатории ГХ-колонках, так как на любом сорбенте ацетилен имеет меньше время удерживания, чем все жидкие органические соединения.

Формула изобретения

1. СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВОДЫ В ЖИДКИХ ОРГАНИЧЕСКИХ СРЕДАХ путем обработки анализируемой пробы карбидом кальция в замкнутом сосуде с последующим определением ацетилена на хроматографе с пламенно-ионизационным детектором, отличающийся тем, что обработку пробы с содержанием воды 0,0005 - 1,0% карбидом кальция проводят в условиях полного растворения в пробе выделившегося ацетилена с последующим газохроматографическим анализом раствора ацетилена.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что условия полного растворения ацетилена обеспечивают проведением реакции в герметичном сосуде, полностью заполненном анализируемой жидкостью при содержании в ней влаги 0,0005 - 0,1%.

3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что при содержании влаги 0,1% - 1,0% производят соответствующее разбавление пробы сухим растворителем.

4. Способ по пп.1 - 3, отличающийся тем, что при анализе вязкой жидкости производят разбавление пробы сухим растворителем таким образом, чтобы концентрация воды при разбавлении была не менее 0,0005%.