Способ определения органических кислородсодержащих высококипящих смесей веществ

 

Использование: в аналитической химии для исследования воздуха рабочей зоны при процессах производства и применения прогрессивных композиционных материалов, включающих анализируемые вещества. Сущность изобретения: способ определяет диметакрилат-бис-этиленгликольфталат, триэтиленгликоль диацетат, триэтиленгликоль диметакрилат, N, N-диэтиламидо-моно-Н-бутиловый эфир фталевой кислоты в воздухе на основе газожидкостной хроматографии. Способ обладает строгой специфичностью, высокой чувствительностью и экспрессностью, что открывает возможность проведения точного ускоренного анализа веществ в воздухе производственных помещений и проведения мероприятий для охраны здоровья работающих. 5 табл.

Изобретение относится к аналитической химии органических соединений и может быть использовано в медицине центрами санитарно-эпидемиологического надзора для гигиенического контроля загрязнений воздуха производственных помещений на предприятиях электронной и электротехнической промышленности.

Анализируемые фталаты и соединения этиленгликоля являются индикаторными веществами чистоты воздуха рабочей зоны в ходе технологических процессов, связанных с созданием электронных схем, приборов и аппаратуры.

Известен способ определения низших полиоксиэтиленгликолей в сточной воде [1] по которому определяют моно-, ди- и три-этиленгликоли методом хроматографии, но без анализа сложных эфиров фталевой кислоты.

Этот метод не является специфичным, так как не позволяет проводить одновременное определение фталатов и этиленгликольсодержащих веществ при совместном присутствии. Кроме того, этот метод не может быть использован для идентификации и количественного определения наиболее сложных комплексов на основе анализируемых соединений (диметакрилат-бис-этиленгликольфталат).

Известен способ определения суммарных фталатов во внешней среде и биологических препаратах методом газожидкостной хроматографии [2] Этот способ не является специфичным и достаточно точным, так как не изучено мешающее действие соединений этилен-триэтиленгликоль, не определены селективные свойства сорбента хроматографической колонки для исследования наиболее сложных комплексов на основе анализируемых соединений (диметакрилат-бис-этиленгликольфталат, N, N-диэтиламидомоно-н-бутиловый эфир фталевой кислоты).

Задачей изобретения является разработка строго специфичного, высокочувствительного, экспрессного метода исследования анализируемых веществ в воздухе на основе определения оптимальных параметров высокотемпературной газожидкостной хроматографии.

Суть изобретения состоит в том, что проведено разделение многокомпонентной смеси высококипящих соединений этиленгликоля, фталевой кислоты, проведена идентификация компонентов и установлена специфичность метода, выявлены количественные закономерности регистрации индивидуальных веществ в зависимости от концентраций в воздушной среде. В прототипе специфичность способа в отношении анализируемых соединений не установлена, поведение веществ с учетом сорбционных свойств колонки, выход компонентов и детектируемые количества веществ не определены.

Определение веществ в воздухе основано на использовании газожидкостной хроматографии с применением пламенно-ионизационного детектора.

Подготовка хроматографической колонки. Конец колонки, подсоединяемый в приборе к детектору, закрывают тампоном из стекловаты УТВ и подключают к вакуумному насосу. К другому концу присоединяют стеклянную воронку, через которую насыпают хроматографическую насадку. Осторожно постукивая деревянной палочкой, уплотняют насадку до прекращения движения слоя сорбента, отсоединяют вакуумный насос и воронку, закрывают начальный конец колонки стекловатой.

Кондиционирование колонки. Заполненную хроматографическую колонку помещают в термостат хроматографа, не присоединяя к детектору, кондиционируют в токе азота (30 мл/мин) при температуре 280^оС в течение 24 ч, после чего колонку подсоединяют к детектору.

Представлены оптимальные условия хроматографического анализа. При разработанных условиях анализа время удерживания составляет для диметакрилат-бис-этиленгликольфталата 20 с, триэтиленгликоль диацетата 40 с, триэтиленгликоль диметакрилата 1 мин 40 с, N,N-диэтиламидо-моно-Н-бутилового эфира фталевой кислоты 2 мин 5 с. Техническая Оптимальное характеристика решение Колонка из нержаве- ющей стали 1м x 0,3 см Хроматографическая насадка Chromaton N super, фракция 0,125- -0,16+5% метилсилико- нового масла 0-1 Детектор пламенно- ионизаци- онный Температура термостата колонки 200^оС Температура испарителя 225^оС Скорость газа- носителя 30 мл/мин Скорость водорода 30 мл/мин Скорость воздуха 300 мл/мин Предел измерений 2х10^-12 А/2х10^-8 мг/с
В ходе исследований определена высокая селективность твердого носителя и неподвижной фазы сорбента. Результаты разделения смеси анализируемых веществ приведены в табл.1.

Построение калибровочного графика. Количественное определение веществ проводят методом абсолютной калибровки по высотам пиков. Для калибpовки прибора в пробирках с притертыми пробками готовят серию растворов анализируемых соединений в гексане с диапазоном концентраций веществ 0,0063; 0,0125; 0,025; 0,05; 0,1; 0,2 мкг в объеме исследуемой пробы 1 мкл путем разведения исходного стандартного раствора. Калибpoвочный график строят в координатах: высота пика (мм) количество вещества (мкг) по пяти-шести точкам, проводя по шесть параллельных определений для каждой концентрации. Условия анализа и калибровки должны быть идентичными.

Отбор проб воздуха. При содержании в воздухе диметакрилат-бис-этиленгликольфталата более 1,2 мг/м³, триэтиленгликоль диацетата более 2,5 мг/м³, триэтиленгликоль диметакрилата более 1,8 мг/м³, N,N-диэтиламидомоно-н-бутилового эфира фталевой кислоты более 5 мг/м³ пробы отбираются в газовые пипетки или шприцы, предварительно промытые методом многократного обмена исследуемого воздуха (не менее 6-10 раз). Срок хранения отобранных проб в шприцах (газовых пипетках) не более 3 ч.

Ход анализа. После отбора проб исследуемый воздух набирают медицинским шприцом в объеме 4 мл и вводят в испаритель хроматографа. Из каждой пробы проводят по пять определений и полученные результаты усредняют, учитывая высоту пика на хроматограмме.

Концентрацию Х исследуемого вещества в воздухе (в мг/м³) вычисляют по формуле
X где С найденное по хроматограмме количество вещества, мг;
V_о объем анализируемого воздуха, приведенного к нормальным условиям, мл;
10⁶ коэффициент пересчета.

Разработанный метод по сравнению с прототипом для всех веществ обладает более высокой структурной чувствительностью и вследствие этого большей точностью получаемых результатов. Величина ошибки по прототипу составляет 2,9% при использовании заявляемого способа относительная ошибка результатов, полученных с учетом данных калибровки прибора при доверительной вероятности α 0,95, находится на более низком уровне (табл.2-5).

Результаты статистической обработки хроматограмм по диметакрилат-бис-этиленгликольфталату приведены в табл.2.

Результаты статистической обработки хроматограмм по триэтиленгликоль диацетату приведены в табл.3.

Результаты статистической обработки хроматограмм по триэтиленгликоль диметакрилату приведены в табл.4.

Результаты статистической обработки хроматограмм по N,N-диэтиламидо-моно-н-бутиловому эфиру фталевой кислоты приведены в табл.5.

Заявляемый способ обладает наибольшей простотой, чем прототип, поскольку не требует дополнительно процессов элюирования и экстракции: проводится непосредственный анализ газовоздушных проб. Способ определения фталатов и этиленгликольсодержащих соединений при совместном присутствии отличается более высокой чувствительностью, чем анализ, имеющийся в прототипе. Чувствительность заявляемого способа составляет по диметакрилат-бис-этиленгликольфталату 0,005 мкг, триэтиленгликольдиацетату 0,01 мкг, триэтиленгликоль диметакрилату 0,007 мкг, N,N-диэтиламидо-моно-н-бутиловому эфиру фталевой кислоты 0,02 мкг (для сравнения чувствительность метода в прототипе для этиленгликольсодержащих соединений гораздо более низкая и составляет 98 мкг в хроматографируемом объеме).

Высокие сорбционные свойства наполнителя колонки, условия анализа по прототипу не позволяют ускоренно проводить определение фталатов, этиленгликольсодержащих соединений при совместном присутствии. Заявляемый способ в отличие от прототипа обладает в режиме высокотемпературной хроматографии экспрессностью: время анализа многокомпонентной смеси составляет 3 мин.

Преимуществом метода является также широкий диапазон измеряемых концентраций в воздухе, при одномоментном исследовании неизменных проб он составляет для диметакрилат-бис-этиленгликольфталата 1,2-35 мг/м³, триэтиленгликоль диацетата 2,5-87,5 мг/м³, триэтиленгликоль диметакрилата 1,8-125 мг/м³, N, N-диэтиламидо-моно-н-бутилового эфира фталевой кислоты 5-355 мг/м³.

Заявляемый способ в отличие от прототипа обладает высокой специфичностью, которая подтверждена при анализе других соединений: бензилметакрилата, изобутилового эфира бензоина, N-дезил-N-циклогексилацетамида, диметакрилат-бис-триэтиленгликольфталата, хлористого метилена, этанола, н-бутанола, стирола, ацетона.

Предлагаемый способ определения веществ в воздухе обладает строгой специфичностью, экспресностью и высокой чувствительностью. Более высокая точность и универсальность метода делают возможным его применение в лабораторных условиях и непосредственно на производство.

Формула изобретения

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОРГАНИЧЕСКИХ КИСЛОРОДСОДЕРЖАЩИХ ВЫСОКОКИПЯЩИХ СМЕСЕЙ ВЕЩЕСТВ путем разделения в потоке газа-носителя на сорбенте, представляющем собой хроматографическую насадку, покрытую неподвижной фазой, и определения по сигналу детектора количества каждого из компонентов, выходящих из колонки, отличающийся тем, что при анализе диметакрилат-бис-этиленгликольфталата, триэтиленгликольдиацетата, триэтиленгликоль диметакрилата, N,N-диэтиламидо-моно-Н-бутилового эфира фталевой кислоты в качестве сорбента используют насадку на основе диатомита Chromaton-N-super, предварительно модифицированную метилсиликоновым маслом OV-1 в количестве 5% от массы насадки.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2