Способ определения метилфенилкарбинола в воздухе

 

Изобретение относится к методам аналитической химии и может быть использовано в лабораториях, осуществляющих контроль окружающей среды. Предложен способ определения метилфенилкарбинола в воздухе путем его концентрирования с помощью твердого поглотителя, последующего элюирования и анализа элюата методом газожидкостной хроматографии. Способ позволяет простым способом определить концентрацию метилфинилкарбанола в воздухе. 1 табл.

Изобретение относится к области аналитической химии, а именно к способу определения метилфенилкарбинола (α - метилбензилового спирта) в воздухе и может найти применение в лабораториях, осуществляющих контроль окружающей среды.

Известен групповой метод определения высших спиртов по реакции с п-диметиламинобензальдегидом в присутствии серной кислоты (Методические указания по определению вредных веществ в воздухе, г. Новокуйбышевск, 1971 г., стр. 331 - 334).

Недостатком способа является неспецифичность и трудоемкость, связанная с приготовлением стандартной шкалы, срок хранения которой ограничен, а также применение концентрированной серной кислоты в качестве поглотителя при отборе пробы, требующей особую предосторожность в работе.

Известен групповой метод определения спиртов по реакции взаимодействия с ванадийоксихинолиновым комплексом. (Методические указания по определению вредных веществ в воздухе, г. Новокуйбышевск, 1971 г., стр. 347- 348).

Недостатком способа является неспецифичность и трудоемкость, связанная с ограниченным сроком хранения стандартной шкалы.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ определения бензилового спирта в воздухе хроматографическим методом (который мог бы использоваться и для определения его гомолога - α - метилбензилового спирта), в соответствии с которым пробу воздуха в количестве 30 дм³ аспирируют со скоростью 1 дм³/мин через поглотительный прибор, содержащий 10 см³ этилового спирта, при охлаждении. Полученный концентрат хроматографируют на приборе с пламенно-ионизационном детектором с использованием сорбента апиезон-L на хромосорбе W, обработанном диметилдихлорсиланом. (Сборник методических указаний на методы определения вредных веществ в воздухе, выпуск 15, Методические указания N 1986-79, Минздрав, СССР, М. 1979).

Недостатками способа являются низкая чувствительность при относительной длительности отбора пробы (30 мин со скоростью 1 дм³/мин), и как следствие, высокая погрешность результатов определения в области предельно допустимых концентраций метилфенилкарбинола, громоздкость аппаратуры для отбора пробы, связанная с необходимостью охлаждения поглотителя.

Сущностью изобретения является способ определения метилфенилкарбинола в воздухе, по которому метилфенилкарбинол коцентрируют путем пропускания исследуемого воздуха через поглотительный прибор, содержащий силикагель или алюмогель, адсорбированный метилфенилкарбинол элюируют водно-ацетоновой или водно-спиртовой смесью при объемном соотношении вода: ацетон или спирт = (70 - 80) : (30 - 20), в элюате определяют метилфенилкарбинол известным методом газожидкостной хроматографии.

Существенными признаками данного изобретения, отличающимися от известного технического решения, являются использование в качестве поглотителя силикагеля или алюмогеля и в качестве элюента метилфенилкарбинола - водно-ацетоновой или водно-спиртовой смеси при объемном соотношении (70 - 80):(30 - 20).

Использование этих существенных признаков позволяет получить концентрат метилфенилкарбинола из воздуха рабочей зоны с концентрацией, достаточной для последующего хроматографического его определения с чувствительностью 5 мкг/см³ жидкости, что соответствует чувствительности определения метилфенилкарбинола в воздухе 2,0 мг/м³ при известных условиях анализа, например: скорость отбора 3 дм³/мин, продолжительность отбора 5 мин, объем алюмогеля (силикагеля) 3 см³, объем элюента 7 см³.

Доступность и экспрессность способа, а также достаточная точность результатов, получаемых по изобретению, обеспечивают возможность осуществления оперативного санитарного контроля воздуха рабочей зоны на содержание метилфенилкарбинола, что указывает на соответствие критерию "промышленная применимость".

Изобретение осуществляется следующим образом: окись алюминия (алюмогель) по ТУ 38-101190-75 или силикагель по ГОСТ 3956-75 размельчают и просеивают с отбором фракции от 0,5 до 1,0 мм. Отсеянные частицы несколько раз промывают дистиллированной водой (для удаления остатка пыли) и сушат при температуре 200 - 250^oC в течение 4 - 5 ч.

В поглотитель Яворовской помещают 3 см³ подготовленного алюмогеля (силикагеля), подсоединяют к нему ловушку и аспиратор, устанавливают скорость воздуха 3 - 4 дм³/мин и пропускают анализируемый воздух в течение (5 - 10) мин.

По окончании отбора, в поглотительный прибор с поглотителем вносят 7 см³ водно-ацетоновой или водно-спиртовой смеси, содержащей внутренний стандарт, в качестве которого используют бензиловый спирт по ГОСТ 8751 - 72, взбалтывают содержимое в течение 7 мин, элюат сливают в центрифужную пробирку и центрифугируют для удаления частичек пыли до исчезновения мути (6 - 7 мин при скорости вращения 4000 об/мин).

С помощью микрошприца вводят в испаритель хроматографа подготовленную пробу и выписывают хроматограмму на масштабе чувствительности, обеспечивающей максимальную высоту пиков.

Концентрацию метилфенилкарбинола в анализируемом воздухе вычисляют по формуле: где C - содержание метилфенилкарбинола в пробе, мг/м³; К_м - градуировочный коэффициент; S_м, S_б - значение площадей пиков метилфенилкарбинола и бензилового спирта, соответственно; 7 - объем водно-ацетоновой или водно-спиртовой смеси, взятый на элюирование метилфенилкарбинола, см³; 0,008 - содержание стандартного вещества (бензилового спирта) в анализируемом растворе, мг/см³; V_пр - объем пробы воздуха, пропущенный через поглотитель, дм³ (произведение продолжительности отбора в минутах на скорость отбора в дм³/мин), приведенный к нормальным условиям (20^oC и 760 мм рт.ст.), по формуле: где V_t - объем воздуха, отобранный для анализа, дм³ ;
P - барометрическое давление, мм рт.ст;
t - температура воздуха в месте отбора пробы, ^oC.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами:
Пример 1.

С целью установления полноты определения метилфенилкарбинола выдувают известное его количество, помещенное в стеклянную ампулу с сифоном и полусифоном, воздухом, подаваемым со скоростью 3 дм³/мин в поглотительный прибор Яворовской, содержащий 3 см³ алюмогеля с размером зерен от 0,5 до 1,0 мм.

С помощью микрошприца введено 6 мм³ раствора МФК в водно-ацетоновой смеси, с содержанием метилфенилкарбинола 3,1 мг/см³, что соответствует

Скорость протягивания воздуха 3 дм³/мин, продолжительность протягивания 40 мин (указанная продолжительность протягивания воздуха не связана с условиями проведения анализа, а принята для обеспечения полноты выдувания навески метилфенилкарбинола). По окончании выдувания поглотитеть отсоединяют от пробоотборной системы, вливают 7 см³ водно-ацетоновой смеси с объемным соотношением вода: ацетон = (80 : 20), взбалтывают 6 мин, элюат сливают в центифужную пробирку и центрифугируют в течение 6 мин со скоростью вращения 4000 об/мин. 3 мм³ прозрачного элюата вводят в испаритель хроматографа и выписывают хроматограмму в условиях:
- сорбент: 5% политриэтиленгликольадипината и 0,5% 1, 2, 3, 4, 5, 6 гексакис- β цианэтоксигексана на инертоне AW фракции 0,16 - 0,20 мм.

- длина колонки, м ... 1,0
- внутренний диаметр колонки, мм ... 3,0.

- температура термостата колонок, ^oC ... 125 ± 3
- температура испарителя проб, ^oC ... 110 ± 3
- температура детектора, ^oC ... 200 ± 3
- расход газа-носителя (азот), дм³/час ... 1,8
- скорость движения диаграммной ленты, мм/час ... 200
- объем вводимой пробы, мм³ ... 3
Результат анализа представлен в таблице.

Пример 2. Проверка приемлемости силикагеля в качестве поглотителя. Опыт проводят в полном соответствии с примером 1, за исключением того, что в качестве поглотителя используют силикагель с размером зерен от 0,5 до 1,0 мм.

Результат анализа представлен в таблице.

Пример 3.

С целью установления оптимального количества ацетона в водно-ацетоновой смеси проводят четыре опыта с использованием смесей вода: : ацетон - (90: 10); (80:20); (70:30) и (60:40) в соответствии с примером-1.

Результаты представлены в таблице.

Пример 4. Проверка приемлемости использования водно-спиртовой смеси в качестве элюента. Проводят два опыта в соответствии с примером 1 с той лишь разницей, что в качестве элюента используют водно-спиртовую смесь при соотношении 80:20 и 70:30.

Результаты представлены в таблице.

Пример 5. Выполняют два параллельных анализа воздуха рабочей зоны. В течение 3 мин протягивают анализируемый воздух параллельно через 2 поглотительных прибора, содержащих по 3 см³ алюмогеля фракции 0,5 - 1,0 мм, со скоростью 3 дм³/мин (объем пробы 3 · 5 = 15 дм³ обеспечивает чувствительность определения метилфенилкарбинола в воздухе 2,0 мг/м³, что достаточно для контроля воздуха рабочей зоны с ПДК = 10 мг/м³). По окончании отбора в поглотители вливают 7 см³ водно-ацетоновой смеси (80:20) и продолжают анализ как указано в примере 1.

Результат анализа представлен в таблице.

Примеры 1 и 2 показывают, что отклонение результатов анализа от заданной величины находится в допустимых пределах.

Пример 3 показывает, что при объемном соотношении ацетон : вода - (10: 90) - наблюдается снижение повторяемости и занижение результатов анализа.

- (80: 20) и (70:30) - результаты анализов близки к заданному значению (как в примере 1).

- (60: 40) - на хроматограмме отмечается снижение четкости разделения ацетона и метилфенилкарбинола); из-за летучести смеси наблюдается тенденция к завышению результатов анализа, а также снижение воспроизводимости результатов.

Пример 4 показывает, что отклонение результатов от заданной величины находится в допустимых пределах.

Пример 5 показывает, что повторяемость результатов определения метилфенилкарбинола в воздухе рабочей зоны при выполнении анализов по изобретению в допустимых пределах.

Опыты проводились с использованием алюмогеля фракции (0,5 - 1,0) мм. Анализ возможен и при использовании других фракций алюмогеля; однако, использование указанной фракции предпочтительнее при реализации заявленного способа, так как:
- использование фракции менее 0,5 мм приводит к необходимости принятия дополнительных мер по предотвращению ее уноса из поглотительной склянки при отборе пробы (усложнение пробоотборной склянки).

- использование фракции более 1 мм приводит к необходимости увеличения количества сорбента (для предотвращения проскока метилфенилкарбинола), что в свою очередь требует большего количества водно-ацетоновой смеси для последующего элюирования.

Формула изобретения

Способ определения метилфенилкарбинола в воздухе путем его концентрирования с помощью поглотителя и анализа концентрата с использованием газожидкостной хроматографии, отличающийся тем, что в качестве поглотителя используют алюмогель или силикагель, а адсорбированный метилфенилкарбинол элюируют водно-ацетоновой или водно-спиртовой смесью при объемном соотношении вода : ацетон или спирт, равном (80 - 70) : (20 - 30).

РИСУНКИ

Рисунок 1