Способ совместного определения ацетона и метанола в природных и сточных водах с использованием газовой хроматографии

Авторы патента:

Соболевская Людмила Анатольевна (RU)

G01N30/02 - колоночная хроматография

Владельцы патента RU 2552937:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тихоокеанский государственный университет" (RU)

Изобретение относится к области аналитической химии применительно к анализу природных, поверхностных, подземных, сточных и технологических вод. Способ включает разделение с последующей идентификацией ацетона и метанола на капиллярной хроматографической колонке в потоке газа-носителя, представляющем собой азот; образование и регистрацию пламенно-ионизационным детектором исследуемых ионов, образующихся в пламени, при этом готовят основной раствор, хорошо сохраняющийся 2 месяца, при температуре от -2°C до -5°C, готовят промежуточный раствор с концентрацией 6,32 мг/дм³ разведением основного раствора очищенной водой, готовят градуировочные растворы для диапазона концентраций: ацетон 0,025-6,32 мг/дм³, метанол 0,025-6,32 мг/дм³ разведением водой промежуточного раствора, градуируют хроматограф, вводя в него предварительно отобранную паровую фазу градуировочных растворов, строят градуировочный график, после термостатирования исследуемого раствора отбирают паровую фазу парофазным шприцем и вводят в испаритель хроматографа, данные обрабатывают компьютерной программой ChemStation, которой комплектуется хроматографический комплекс МАЭСТРО 7820А. Достигается повышение точности и надежности, а также ускорение анализа. 2 ил., 6 табл., 1 пр.

Изобретение относится к области аналитической химии и может быть использовано для одновременного определения содержания ацетона и метанола в природных, поверхностных, подземных, сточных и технологических водах. Способ одновременного определения в природных и сточных водах ацетона и метанола методом ГХ включает разделение указанных компонентов на капиллярной хроматографической колонке в потоке газа-носителя, представляющем собой азот; образование и регистрацию пламенно-ионизационным (ПИД), (FID) детектором исследуемых ионов, образующихся в пламени, и обработку результатов измерений методом абсолютной градуировки.

Известен способ газохроматографического определения ацетона и метанола, МУК 4.1.650-96. Методические указания по газохроматографическому определению ацетона, метанола, бензола, толуола, этилбензола, пентана, ксилолов, гексана, октана и декана в воде (Медиа Сервис информационное агентство. URL: http://docinfo.ru/eachdoc-4332.html (дата обращения 09.11.2013)).

Однако реализация такого способа не обеспечивает получение точных результатов определения ацетон и метанола. Способ продолжителен во времени, не удобен в реализации разделов: «приготовление аттестованных и градуировочных растворов» и «пробоподготовка».

Ближайшим аналогом является ПНД Ф 14.1:2:4.201-03. Методика выполнения измерений массовой концентрации ацетона и метанола в пробах питьевых, природных и сточных вод газохроматографическим методом (Самарский Центр Сертификации, Сертификация продукции в Самаре, оформление сертификатов соответствия. URL: http://www.самарский-центр-сертификации.рф/normy-pravila-standarty/drugie-dokumenty/7530-pnd-f-14-1-2-4-201-03-kolichestvennyj-himicheskij.html (дата обращения 09.11.2013)).

Однако известная методика не позволяет обеспечивать точные результаты в газохроматографическом исследовании ацетона и метанола. Во-первых, методика имеет диапазон определения компонентов:

- метанол 0,5-6,0 мг/дм³, ацетон 0,3-6,0 мг/дм³, тогда как норматив качества воды и водных объектов рыбохозяйственного назначения от 18.01.10 №20 предъявляет следующие требования к чистоте природных вод:

- по метанолу ПДК - 0,1 мг/дм³;

- по ацетону ПДК - 0,05 мг/дм³ (лимитирующий показатель вредности - токсикологический).

Во-вторых, использование водных растворов ГСО не позволяет сохранять их, как это указано в методике, 2 месяца.

В-третьих, водные растворы градуировочных концентраций и пробы исследуемой воды предлагается вводить прямо в колонку - 0,002 см³, что значительно сокращает срок эксплуатации капиллярной колонки при ее высокой стоимости.

В-четвертых, предлагается использовать в качестве газа-носителя - гелий, что делает анализ значительно дороже.

Технической задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является повышение логичности и точности анализа, сокращение времени выполнения способа, удобство выполнения и удешевление газохроматографического анализа.

Указанная техническая задача решается тем, что способ совместного определения ацетона и метанола в природных и сточных водах с использованием газовой хроматографии включает разделение с последующей идентификацией ацетона и метанола на капиллярной хроматографической колонке в потоке газа-носителя, представляющего собой азот; образование и регистрацию пламенно-ионизационным детектором исследуемых ионов, образующихся в пламени, при этом готовят основной раствор, хорошо сохраняющийся 2 месяца, при температуре от -2°C до -5°C, готовят градуировочные растворы, для диапазона концентраций: ацетон 0,025-6,32 мг/дм³, метанол 0,025-6,32 мг/дм³, делают пробоподготовку с использованием новых условий и занимающую меньше времени, градуируют хроматограф, прокалывая паровую фазу, приготовленных концентраций, строят градуировочный график, выполняют пробоподготовку, для исследуемых проб воды с использованием новых условий, паровую фазу прокалывают в испаритель хроматографа, данные обрабатывают, компьютерной программой ChemStation, которой комплектуется хроматографический комплекс МАЭСТРО 7820А, и получают качественную идентификацию и количественное содержание определяемых веществ.

Приготовление градуировочных (калибровочных) образцов: В качестве основного раствора ацетона (метанола) используют ГСО (с содержанием основного вещества 100%, если содержание основного вещества меньше, это учитывают), в виде раствора этиленгликоля с концентрацией -0,632 мг/см³, что показано в [табл. 1].

Этиленгликоль - вязкое вещество, хорошо удерживает летучие компоненты, что позволяет хранить основной раствор 2 месяца, при температуре от -2°C до -5°C.

Массовые концентрации основного раствора и градуировочных образцов (при разведении) рассчитывают по формуле (1)

где С₀ - концентрация исходного раствора, V₀ - объем исходного раствора, С_х - концентрация приготовленного раствора, V_x - объем приготовленного раствора.

С_х=(0,79 гр/см³·0,008 см³)/10 см³=0,000632 гр/см³(0,632 мг/см³). Срок хранения основного раствора 2 месяца, при температуре от -2°C до -5°C.

Промежуточный раствор: готовят разведением из основного раствора с использованием природной, нехлорированной воды (очищенной)

С_х=(0,632 мг/см∗1 см³)/100 см³=6,32 мг/дм, смотрите [табл. 2].

Раствор не хранится.

Градуировочные образцы готовят с использованием (очищенной) воды.

Пример: градуировочный образец N 1- в мерную колбу вместимостью 25 см³ наливаем воды до метки и отбираем объем 0,1 см³. Затем в колбу вносим 0,1 см³ промежуточного раствора и быстро перемешиваем. Для летучих компонентов важно делать разведение именно так, чтобы было меньше потерь определяемых веществ.

Приготовление градуировочных образцов [табл. 3].

На капиллярной колонке для анализа во всем диапазоне используют одну градуировочную шкалу, полученную с помощью растворов NN 1-8. Можно разбить градуировочный график на максимум и минимум (по четыре точки каждый). Растворы не хранятся.

Пробоподготовка не требует разбавления пробы исследуемой воды вплоть до содержания искомых компонентов 6,32 мг/дм³, более концентрированные пробы разводятся деионизированной водой. Перед проведением исследований проводится «холостой опыт», чтобы учесть особенности среды данной лаборатории. Это актуально для самых низких значений диапазона и низких концентраций исследуемых проб воды.

Выполнение измерений: 10 см³ исследуемого раствора помещают во флакон, запечатывают кримпером (обжимное устройство для алюминиевых колпачков) и ставят в биндер (термостат) на 30 мин при Т 80°C, после термостатирования, парофазным шприцем отбирают 1,5 см³ паровой фазы расстоянии 0,7 см от поверхности раствора и вводят в испаритель газового хроматографа (время удерживания: ацетона - 7.662; метанола - 8.200).

Метод выполняется на ГХ МАЭСТРО 7820А, фирмы Agilent, капиллярная колонка Nukol детектор FID (Поток по колонке 1,0 см³/мин. Деление потока 4:1-2:1; температура колонки в методе 70°C). Время анализа 12 мин. Газ-носитель азот. Пики исследуемых веществ на хроматограмме, выходят ровные и отдельно от других компонентов. Данный способ поясняется с помощью типовой хроматограммы [Фиг.1, 2].

1. Приготовление основного раствора

Таблица 1
Наименование компонента	V (мкл) ГСО	Этиленгликоль (мл)	P (гр/мл)	Концентрация основного раствора (мг/см³)
ацетон	8,0	10,0	0,79	0,632
метанол	8,0	10,0	0,79	0,632

2. Приготовление промежуточного раствора

Таблица 2
Наименование	Концентрация основного Раствора (мг/см³)	V₁ (см³) основного раствора	V₂ (см³) воды	Концентрация промежуточного раствора (мг/дм³)
ацетон	0,632	1,0	100,0	6,32
метанол	0,632	6,32

3. Приготовление градуировочных образцов

Таблица 3
Наименование и № образца	Концентрация промежуточного раствора (мг/дм³)	V₁ (см³) промежуточного раствора	V₂ (см³) воды	Концентрация градуировочного образца (мг/дм³)
1 град. образец	6,32	0,1	25,0	0,02528
2 град. образец	6,32	0,2	25,0	0,05056
3 град. образец	6,32	0,4	25,0	0,10112
4 град. образец	6,32	2,0	25,0	0,5056
5 град. образец	6,32	4,0	25,0	1,0112
6 град. образец	6,32	8,0	25,0	2,0224
7 град. образец	6,32	16,0	25,0	4,0448
8 град. образец	6,32			6,32

Содержание ацетона и метанола рассчитывают по градуировочным графикам с помощью компьютерной программы ChemStation, которой комплектуется хроматографический комплекс МАЭСТРО 7820А, Agilent. Отработка способа определения ацетона и метанола в природной воде, отражена в практической части (отдельный файл). Результаты математической обработки данных по итогам практической работы представлены в [табл. 4, 5, 6].

Данные по итогам проведенных практических исследований.

Диапазон определения: метанол 0,025-6,32 мг/дм³, ацетон 0,025-6,32 мг/дм³.

Определяемая концентрация - 0,07 мг/дм³ (ацетон, метанол).

Диапазон определения: метанол 0,025-6,32 мг/дм³, ацетон 0,025-6,32 мг/дм³.

Определяемая концентрация - 3,0 мг/дм³ (ацетон, метанол).

Таблица 5
Название компонента	Проба №	Содержание вещества, мг/дм
Ацетон	11	2,84
Метанол	11	3,29
Ацетон	12	3,02
Метанол	12	3,11
Ацетон	13	3,02
Метанол	13	3,39
Ацетон	14	3,13
Метанол	14	3,48
Ацетон	15	2,99
Метанол	15	3,34
Ацетон	16	2,93
Метанол	16	3,27
Ацетон	17	3,08
Метанол	17	3,28
Ацетон	18	2,95
Метанол	18	3,19
Ацетон	19	3,09
Метанол	19	3,33
Ацетон	20	2,97
Метанол	20	3,29
Среднее арифметическое		ацетон 3,002
	метанол 3,297
Относительное среднее квадратическое отклонение, %		ацетон 2,8560
	метанол 3,0767

Диапазон определения: метанол 0,025-6,0 мг/дм³, ацетон 0,025-6,0 мг/дм³.

Определяемая концентрация - 5,7 мг/дм³ (ацетон, метанол).

Таблица 6
Название компонента	Проба №	Содержание вещества, мг/дм³
Ацетон	21	5,84
Метанол	21	5,91
Ацетон	22	5,21
Метанол	22	5,62
Ацетон	23	5,40
Метанол	23	6,00
Ацетон	24	5,56
Метанол	24	5,89
Ацетон	25	5,76
Метанол	25	5,70
Ацетон	26	5,73
Метанол	26	5,55
Ацетон	27	5,81
Метанол	27	5,81
Ацетон	28	5,84
Метанол	28	5,73
Ацетон	29	5,81
Метанол	29	5,68
Ацетон	30	5,77
Метанол	30	5,49
Среднее арифметическое		ацетон 5,6730
метанол 5,7380
Среднее квадратическое отклонение, %		ацетон 3,7861
метанол 2,8587

Таким образом, в соответствии с требованиями к СКО н/б 5% соблюдается доверительный интервал при вероятности Р=0,95.

Использование способа совместного определения ацетона и метанола в природных и сточных водах с использованием газовой хроматографии позволит обеспечить соответствие современным требованиям (ПДК), быстроту, точность, экономичность определения содержания загрязняющих веществ ацетона и метанола с помощью газовой хроматографии в природных и сточных водах.

Предложенное изобретение может найти применение для одновременного определения содержания ацетона и метанола в природных, поверхностных, подземных, сточных и технологических водах.

Способ совместного определения ацетона и метанола в природных и сточных водах с использованием газовой хроматографии, включающий разделение с последующей идентификацией ацетона и метанола на капиллярной хроматографической колонке в потоке газа-носителя, представляющего собой азот; образование и регистрацию пламенно-ионизационным детектором исследуемых ионов, образующихся в пламени, отличающийся тем, что готовят основной раствор, хорошо сохраняющийся 2 месяца, при температуре от -2°C до -5°C, готовят промежуточный раствор с концентрацией 6,32 мг/дм³ разведением основного раствора очищенной водой, готовят градуировочные растворы для диапазона концентраций: ацетон 0,025-6,32 мг/дм³, метанол 0,025-6,32 мг/дм³ разведением водой промежуточного раствора, градуируют хроматограф, вводя в него предварительно отобранную паровую фазу градуировочных растворов, строят градуировочный график, после термостатирования исследуемого раствора отбирают паровую фазу парофазным шприцем и вводят в испаритель хроматографа, данные обрабатывают компьютерной программой ChemStation, которой комплектуется хроматографический комплекс МАЭСТРО 7820А.

Изобретение относится к области биотехнологии и может быть использовано для повышения эффективности и достоверности определения уровня токсикантов в воде, продуктах питания или физиологических жидкостях путем проведения твердофазного иммуноферментного анализа.

Способ определения влияния токсичности сточных вод на водные соленые среды // 2541457

Способ определения влияния токсичности сточных вод на водные соленые среды относится к водной токсикологии и предназначен для оценки токсичности морской среды, содержащей сточные воды. Способ состоит из определения показателей роста культуры морской одноклеточной водоросли в тестируемой воде и включает культивирование культуры морской одноклеточной водоросли, процедуру биотестирования, состоящую из отбора проб воды, внесения в контроль и в тестируемую среду инокулята культивируемой водоросли, подсчета численности клеток водоросли.

Способ биологической оценки токсичности морской среды // 2541456

Способ биологической оценки токсичности морской среды относится к биологическим способам оценки экологического риска и анализа загрязнения водной среды и может быть использован в марикультуре, водной токсикологии, рыбоводстве. В способе в качестве биологических тест-объектов используются личинки черноморских рыб атерины (Atherina hepsetus, Atherina mochon pontica), которые помещаются в тестируемую среду и в стерилизованную морскую воду.

Способ определения уровня токсикантов в воде, продуктах питания или физиологических жидкостях и тест-система // 2538707

Группа изобретений относится к области биотехнологии. Более подробно группа изобретений относится к способу определения уровня токсикантов в воде, продуктах питания или физиологических жидкостях и тест-системе.

Способ выявления загрязнения рек полихлорированными бифенилами // 2526798

Изобретение относится к экологии, охране окружающей среды, к способам и средствам мониторинга окружающей среды и может быть использовано для контроля загрязнений водоемов полихлорированными бифенилами.

Способ определения токсичности водной среды // 2522542

Изобретение относится к водной токсикологии и может быть использовано для биоиндикации и биотестирования загрязненных вод и отдельных поллютантов и может быть использовано в качестве дополнительного метода к биотестам обязательного применения при определении качества вод, в которых (представительным) доминирующим видом является губка (Spongia).

Реагентная индикаторная трубка на основе хромогенных дисперсных кремнеземов // 2521368

Изобретение относится к аналитической химии, конкретно к химическим индикаторам на твердофазных носителях, и может быть использовано для экспрессного определения металлов в водных средах и бензинах с помощью реагентных индикаторных трубок на основе хромогенных дисперсных кремнеземов.

Способ оценки токсичности компонентов среды азовского и черного морей // 2519070

(57) Изобретение относится к области экологии и предназначено для оценки токсичности воды и донных отложений Азовского и Черного морей. Способ включает помещение флуоресцирующих тест-объектов в контрольные и анализируемые пробы, облучение возбуждающим светом, определение флуоресцентных характеристик, по изменению которых судят о токсичности контролируемой среды.

Способ оценки экологического состояния прибрежных экосистем // 2518227

Изобретение относится к области экологии. Способ оценки экологического благополучия прибрежных морских донных экосистем заключается в изучении морфофункциональных характеристик массовых двустворчатых моллюсков, при этом в качестве показателя благополучия используют морфофункциональные характеристики хамелей: измеряют содержание АТФ в гемоцитах, концентрацию гемоцитов в гемолимфе, уровень гистопатологий, определяемый как процентное содержание особей с гистопатологией, и об уровне загрязнения судят по изменению этих показателей в сравнении с аналогичными показателями у хамелей, обитающих в оптимальных условиях обитания, при этом, чем меньше концентрация АТФ и гемоцитов и больше уровень гистопатологий, тем менее благополучная ситуация наблюдается в морской донной экосистеме.

Устройство и способ для определения токсичности жидких сред // 2514115

Группа изобретений относится к определению токсичности и может найти широкое применение в аналитической практике при определении токсичности разнообразных жидких сред без привлечения дорогостоящих и трудоемких методов анализа.

Способ определения гидроксибензола и его монометильных замещенных в биологическом материале // 2550953

Изобретение относится к медицине, а именно к способам определения гидроксибензола и его монометильных замещенных в биологическом материале, и может быть использовано в практике санэпидстанций, химико-токсикологических и ветеринарных лабораторий.

Способ определения концентрации пентаэритрита в водных растворах // 2549918

Изобретение относится к контролю содержания веществ в промышленных сточных водах методом жидкостной хроматографии. Для определения концентрации пентаэритрита в водных растворах используют раствор с содержанием пентаэритрита от 1 до 100 мг/дм3.

Способ диагностики болезни альцгеймера на основе определения относительного содержания химически модифицированных форм металл-связывающего домена бета-амилоида в биологических жидкостях // 2548759

Изобретение относится к диагностическим методам в области медицины и описывает способ лабораторной диагностики болезни Альцгеймера посредством применения модифицированных по металл-связывающему домену 1-16 форм бета-амилоида человека в качестве биомаркеров патогенеза болезни Альцгеймера.

Способ определения новокаина в биологическом материале // 2546294

Изобретение относится к биологии и токсикологической химии и может быть использовано в практике химико-токсикологических, экспертно-криминалистических и клинических лабораторий.

Способ определения 3-метоксигидроксибензола в биологическом материале // 2546292

Изобретение относится к медицине и токсикологической химии, а именно к способам определения 3-метоксигидроксибензола в биологическом материале, и может быть использовано в практике санэпидстанций, химико-токсикологических, экспертно-криминалистических и ветеринарных лабораторий.

Способ определения динамической сорбционной емкости комплексообразующих ионитов по ионам переходных металлов // 2542615

Изобретение относится к области применения ионообменных процессов, ионитов, а именно комплексообразующих ионитов (комплекситов), например сильноосновных анионитов в форме комплексообразующих агентов, и может быть использовано для определения динамической сорбционной емкости комплекситов по ионам переходных металлов (ПМ).

Способ определения замещенных 2-метоксигидроксибензола в биологическом материале // 2537125

Изобретение относится к биологии и токсикологической химии и может быть использовано в практике санэпидстанций, химико-токсикологических, экспертно-криминалистических и ветеринарных лабо-раторий.

Способ определения молекулярной массы и температуры кипения неизвестных компонентов смеси хромато-распределительным методом // 2536106

Изобретение используется для идентификации неизвестных компонентов сложных смесей веществ природного и технического происхождения в различных отраслях промышленности: химической, газовой, нефтяной, медицине, экологии, пищевой, парфюмерной и др.

Способ получения проб для спектрального биохимического анализа крови // 2533258

Изобретение относится к медицине и может быть использовано при анализе сыворотки венозной крови человека и животных методом жидкостной хроматографии, а также любым другим методом, непосредственным объектом исследования которого может являться водно-метанольный экстракт, получаемый из высушенной сыворотки крови.

Способ получения активной фармацевтической субстанции для синтеза препаратов галлия-68 // 2522892

Изобретение относится к способу получения активной фармацевтической субстанции для синтеза препаратов галлия-68, применяемых в позитронно-эмиссионной томографии.

Градиентный хроматограф по определению группового компонентного состава нефтепродуктов // 2555514

Изобретение относится к хроматографии и может применяться в аналитических лабораториях для анализа многокомпонентной углеводородной смеси, в частности нефтепродуктов, с различными температурами начала и конца кипения. Хроматограф содержит хроматографическую колонку с сорбентом, дозатор, жидкостной насос для прокачивания элюента (растворителя), транспортное устройство в виде жгута, из проволочек диаметром 0,05-0,1 мм каждая, проходящего через стеклянный желоб. Также хроматограф содержит испаритель, привод с механизмом изменения скоростей, пламенно-ионизационный детектор (катарометр), устройство регулирования подачи газа (водорода) и узлов, обеспечивающих газовое и электрическое питание детектора панели подготовки газов, блок питания детектора и контроля температур, а также термостатирования и программирования температуры колонок, термостат, терморегулятор, программатор, электронный преобразователь и электронный потенциометр. При этом хроматограф снабжен делителем потока, сборником компонентов нефтепродукта, жидкостным дозатором, испарительной колбой, нагревателем-термостатом, рефрактометрическим детектором, холодильником, воздушным эжектором, фильтрами, газовым дозатором, газовой хроматографической колонкой, линией "сброс" нефтепродукта. Техническим результатом является повышение числа параллельно анализируемых характеристик нефтепродукта с одновременным снижением погрешности при его определении, возможность определения массового выхода компонентов нефтепродукта, увеличение методов и методик, которые возможно применить на данном аппарате для определения группового компонентного состава, а также повышение надежности на отказ и простота во время сборки. 1 ил.