Методы газохроматографического анализалетучих органических соединений в питьевой и бутылированной воде




НазваниеМетоды газохроматографического анализалетучих органических соединений в питьевой и бутылированной воде
Дата публикации16.05.2013
Размер80 Kb.
ТипДокументы
vbibl.ru > Химия > Документы
МЕТОДЫ ГАЗОХРОМАТОГРАФИЧЕСКОГО АНАЛИЗАЛЕТУЧИХ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ В ПИТЬЕВОЙ И БУТЫЛИРОВАННОЙ ВОДЕ

Сотников Е.Е., Кирьянова Л.Ф., Михайлова Р.И., Рыжова И.Н.

ГУ НИИ экологии и гигиены окружающей среды им. А.Н. Сысина РАМН, Москва, Россия

Московкин А.С.

ФГУ «Всероссийский центр медицины катастроф «Защита», Москва, Россия
Для определения летучих токсичных примесей в питьевой, бутылированной воде и воде поверхностных источников водоснабжения использованы методы газовой хроматографии (ГХ) с различными детекторами: пламенно-ионизационным (ПИД), пламенно-фотометрическим (ПФД), азотно-фосфорным (АФД), фотоионизационным (ФИД) и по захвату электронов (ЭЗД) в сочетании с приставками для статического и динамического парофазного анализа (ПФА).

Статический ПФА анализ наиболее широко применяется в серийных измерениях при анализе летучих органических соединений. Методики, изложенные в различных методических указаниях, сочетают одностадийную подготовку пробы с последующим газохроматографическим определением их с использованием детекторов различной селективности.



Рис. 1. Устройство для статической экстракции летучих органических соединений из воды для парофазного анализа.

1 – шприц газовый, 2 – винты прижимающие, 3 – пластина прижимная, 4 – флакон стеклянный, 5 – корпус, 6 – карман для корпуса шприца, 7 – карман для поршня шприца, 8 – пробка силиконовая, 9- нагреватель.

Простейшее исполнение метода основано (рис. 1) на газовой экстракции соединений из воды при термостатировании пробы воды (5 мл) в герметически закрываемом сосуде объёмом 10 мл при постоянной температуре (80оС) в течение фиксированного времени (45 мин), ручном отборе газовой пробы (0,5-2,5 мл) над образцом и вводе её в испаритель хроматографа. Ввод пробы осуществляют разогретым шприцем, части которого нагреваются в карманах установки.

Для повышения концентрации легколетучих полярных соединений (альдегидов, спиртов, аминов) в парогазовой фазе используют экстракцию с высаливанием, путем добавления в образец воды, например, 1,5 г Na2SO4, а при анализе аминов дополнительно доведением щелочью pH >11 [1].

Методом ГХ со статическим вариантом ПФА в хлорированной водопроводной воде определяли летучие галогенсодержащие соединения (ЛГС), основными из которых являлись хлороформ, четыреххлористый углерод, бромдихлорметан, дибромхлорметан, бромоформ, тетрахлорэтилен и хлорпикрин [1].

Значения концентраций и состав ЛГС зависит от времени года и технологии очистки воды на станции водоподготовки и находится в диапазоне концентраций от 120 мкг/л (хлороформ) до 0,05 (хлорпикрин и ССL4). На рис. 2 представлена хроматограмма анализа ЛГС в водопроводной воде одного из районов г. Москвы.



Рис. 2. Хроматограмма анализа ЛГС в водопроводной воде (г. Москва).

1 –Хлороформ, 2 – Четырёххлористый углерод, 3- Бромдихлорметан, 4 - Хлорпикрин

В воде поверхностных источников водоснабжения (водохранилища, реки) в результате несанкционированного сброса с животноводческих ферм обнаруживаются легколетучие серо и азотсодержащие соединения, влияющие на вкус и запах питьевой воды. В такой воде с использованием приставки для статического ПФА методом ГХ с ПФД после разделения парогазовой фазы на 30 м колонке с жидкой фазой SE-30 обнаружены в воде: СОS, диметилсульфид, диметилдисульфид и диметилтрисульфид, а с АФД – метиламин, диметиламин, триметиламин и триэтиламин. На рис. 3 и 4 представлены хроматограммы анализа серосодержащих и азотсодержащих соединений в воде одного из подмосковных водохранилищ в весенний период после случайного попадания в неё отходов с животноводческой фермы.



Рис. 3. Хроматограмма анализа серосодержащих соединений в воде водохранилища.

СОS, 2 – Диметилсульфид, 3 – Диметилдисульфид, 4- Диметилтрисульфид



Рис. 4. Хроматограмма анализа легколетучих аминов в воде водохранилища.

1 – Метиламин, 2 – Диметиламин, 3 – Триэтиламин

Из рис.4 следует, что основным азотсодержащим веществом в этих водах является диметиламин (>80 %).

Серосодержащие соединения нередко обнаруживаются в талых водах вблизи подземных газохранилищ [3].

Иногда в бутылированной воде в зависимости от качества применяемых ионообменных смол и мембран, технологии их подготовки к работе в системе очистки воды от солей металлов, также фиксируются легколетучие амины С1 и С4, влияющие на её вкус и запах.

Для выбора оптимальных условий газохроматографического разделения веществ исследовались закономерности удерживания анализируемых соединений на неподвижных фазах разной природы (неполярными SE-30 и SE-54, слабополярными CPSil 19CB и 007-1701 и сильнополярными ПЭГ-20М) с различной толщиной от 0,5 до 5 микрон. Исследования показали, что при разделении ЛГС, легколетучих аминов и серосодержащих соединений, выделенных из воды методом ПФА, наилучшие результаты получены с использованием длинных (30, 50 м) капиллярных колонок с SE-30 и SE-54 и толщиной плёнки 5 микрон. При анализе альдегидов (С2 – С4) и спиртов (С1 – С4) лучшие результаты их разделения получили при использовании длинных (30, 60 м) капиллярных колонок с CPSil 19CB и 007-1701 и толщиной плёнки 2-3 микрона.

Разработана методика ГХ анализа с ПИД и статическим вариантом ПФА растворимых в воде соединений (ацетальдегида, метанола, ацетона, изопропанола, пропанола, этилацетата, изобутанола, бутанола, бутилацетата) и хлорбензола в бутылированной воде на уровне 0,1 мг/л для контроля миграции их из полимерной упаковочной тары [4].

При бутылировании питьевой воды широко применяют упаковки, изготовленные из полиэтилентерефталата. Контролируемыми соединениями в этом случае являются мигрирующие из полимера ацетальдегид, метанол, ацетон, изобутиловый и бутиловый спирты, характеризующие качество полимера, используемого для упаковки.

В образцах питьевой воды контактирующих с корпусами водоочистных устройств и упаковками из полипропилена кроме углеводородов С3, С4, С710 обнаружены полярные соединения (ацетальдегид и ацетон), являющимися продуктами окисления некоторых углеводородов.



Рис. 5. Хроматограмма анализа бутылированной воды с неприятным запахом.

1- Ацетальдегид, 2 – Акролеин, 3 – Ацетон, 4 – Циклогексан, 5 – Этилацетат, 6 – Бензол, 7- Изобутанол, 8 – Бутанол, 9 – Пентаналь, 10 – Толуол, 12- Метилбутилкетон, 13 – Бутилацетат, 14 – Хлорбензол.

Остальные соединения не идентифицированы.

На рис. 5 представлена хроматограмма анализа летучих соединений в бутылированной воде с неприятным запахом и специфичным вкусом на колонке с жидкой фазой CPSil 19CB.

Применение статического варианта ПФА в сочетании с использованием мультидетектора (последовательное соединение ЭЗД и ПИД) и одной ГХ колонки ускоряет анализ летучих соединений в бутылированной воде и позволяет не только оценивать её качество, но и выявлять фальсификат.

ПФА часто проводится и в динамическом варианте, который включает извлечение летучих компонентов из образца при продувке инертным газом, концентрирование в ловушках с сорбентом и последующий газохроматографический анализ. Адсорбированные соединения обычно извлекаются термической десорбцией с выдуванием их непосредственно в колонку, или с проведением промежуточного криофокусирования их. Первый способ проще и может быть осуществлён с использованием термодесорберов на отечественных хроматографах. На рис. 6 представлена схема простой установки для динамической экстракции летучих неполярных соединений из воды.



Рис. 6. Устройство для динамической экстракции летучих органических соединений из воды.

1 – блок регулировки скорости газа-носителя, 2 – входная газовая магистраль, 3 – фторопластовая пробка с уплотняющим кольцом, 4 – стеклянный сосуд, 5 – образец исследуемой воды, 6 – выходная газовая магистраль, 7 – поглотитель влаги, 8 – сорбционная трубка, 9 – холодильник со льдом.

10 мл воды вводят пипеткой в стеклянный сосуд ёмкостью 20 мл и герметизируют сосуд 4 фторопластовой пробкой 3 с двумя патрубками, подсоединяют к выходному патрубку 6 поглотитель влаги 7 и узкий конец сорбционной трубки 8, а к входному 5 – магистраль газа-носителя 2. Ёмкость с анализируемым образцом выдерживают в водяном термостате при 38оС в течение 10 мин, а трубку 8 помещают в трубчатый холодильник 9 со льдом и охлаждают до 0оС, а затем в течение 20 мин проводят газовую экстракцию, пропуская через воду азот со скоростью 20 мл/мин, регулируемый блоком 1.

Термодесорбцию сконцентрированных из воды на трубке соединений осуществляли в модернизированном испарителе газового хроматографа, представленном на рис. 7.



Рис. 7. Схема устройства для проведения термодесорбции в испарителе хроматографа.

1 – трёхходовой кран; 2 – запорный клапан; 3,5 – гайки составной дополнительной съёмной крышки; 4 – система уплотняющих колец; 6 – сорбционная трубка; 7 – корпус испарителя; 8 – хроматографическая колонка; 9 – вентиль делителя потока газа-носителя.

В газовой схеме прибора проведены некоторые изменения. Перед испарителем установлен трёхходовой кран 1, направляющий газ-носитель в испаритель по каналу (а) или в обводную линию по каналу (б) через запорный клапан 2 к дополнительной крышке, состоящей из двух большого диаметра уплотняющих гаек 3, 5. В дополнительной крышке испарителя размещены два силиконовых кольца 4, герметизирующие сорбционную трубку 6 во внутреннем объеме корпуса испарителя 7. В первом положении (а) крана газ-носитель поступает в испаритель через верх его корпуса, далее в капиллярную хроматографическую колонку 8 и детектор, во втором положении (б) – при открытом клапане 2 через дополнительную крышку, сорбционную трубку и также в колонку. В среднем положении крана поток газа-носителя прерывается и не поступает в испаритель. Скорость потока газа-носителя, сбрасываемого в основании испарителя, регулируется вентилем 9.

После концентрирования соединений на сорбенте, трубку переносят в устройство для проведения термодесорбции, вставляют сорбционную трубку (широким концом) в уплотняющие кольца 4 съёмной крышки испарителя, соединённой с трёхходовым краном 1; прерывают поток газа-носителя этим краном, переведя его в среднее положения, закрывают запорный клапан 2. Отворачивают основную крышку с испарителя, быстро вводят в него трубку, закрывают испаритель дополнительной крышкой, герметизируя трубку с помощью гаек 3,5; одновременно включают секундомер. Через 75 с. поворачивают трёхходовой кран в положение «б», открывают запорный клапан 2 и газ-носитель, проходя через крышку испарителя, выталкивает смесь из трубки в капиллярную хроматографическую колонку 8. Трубка продувается газом-носителем в течение всего цикла разделения компонентов в колонке.

Динамический вариант ПФА применяли для анализа ароматических соединений в воде с использованием ФИД, углеводороды (С3 – С12) фиксировали на ПИД. Соединения улавливали на трубках с сорбентом Tenax TA, при комнатной температуре.

В водопроводной питьевой воде с приставкой динамического ПФА анализировали винилхлорид на уровне 0,2 – 1 мкг/л. Улавливали его на охлаждаемых до 0оС трубках, заполненных сорбентами CarboxenTM 1000 или комбинацией двух сорбентов CarbopakTM B + CarboxenTM 1000. Для ГХ отделения винилхлорида от других примесей использовали 60 метровую капиллярную колонку 007-1701 с толщиной плёнки 3 микрона корпорации «Quadrex» (США), соединенную с ФИД или ПИД.

В сочетании с ЭЗД этот метод перспективен для анализа хлорциана и бромциана в образцах питьевой воды.

Сравнение двух методов (статического и динамического) ПФА указывает на преимущество в чувствительности анализа динамического перед статическим вариантом, что позволяет определять некоторые соединения (винилхлорид, и др.) на низком нормативном уровне. Сложность и многоступенчатость динамического варианта анализа; высокие требования к чистоте сорбента в концентрирующей трубке; необходимость его замены при появлении артефактов из-за разложения через 80 – 100 анализов, а также ограниченные возможности при анализе полярных соединений (легколетучих аминов, альдегидов, спиртов) снижают преимущества его перед статическим вариантом ПФА. Основными достоинствами статического варианта являются простота исполнения и достаточно высокая производительность.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

[1] Сотников Е.Е., Московкин А.С. // Журн. аналит. химии. 2006. Т. 61. № 2. С. 139.

[2] Сотников Е.Е., Московкин А.С. // Журн. аналит. химии. 2005. Т. 60. № 2. С. 171.

[3] Сотников Е.Е. // Журн. аналит. химии. 1998. Т. 53. № 3. С. 323.

[4] Сотников Е.Е., Кирьянова Л.Ф., Михайлова Р.И., Рыжова И.Н., Московкин А.С. // Гигиена и санитария (в печати).

Добавить документ в свой блог или на сайт

Похожие:

Методы газохроматографического анализалетучих органических соединений в питьевой и бутылированной воде iconОрганическая химия. Основные положения теории строения органических...
Органическая химия. Основные положения теории строения органических соединений А. М. Бутлерова. Классификация органических соединений....

Методы газохроматографического анализалетучих органических соединений в питьевой и бутылированной воде iconБактерии. Вирусы. Грибы. Лишайники
За счет минерализации органических соединений и создания особых органических веществ повышают плодородие почвы

Методы газохроматографического анализалетучих органических соединений в питьевой и бутылированной воде iconМетодическое указание для студентов V курса Кишинев 2006
Химические методы идентификации лекарственных веществ базируются на их химических свойствах, которые определяются наличием соответствующих...

Методы газохроматографического анализалетучих органических соединений в питьевой и бутылированной воде iconКарта мира органических соединений: витамины

Методы газохроматографического анализалетучих органических соединений в питьевой и бутылированной воде icon1. Биоэнергетика организма. Методы определения энергетического обмена....
Ожных органических соединений, поступивших с пищей, превращается в тепловую, механическую и электрическую. Энергия расходуется не...

Методы газохроматографического анализалетучих органических соединений в питьевой и бутылированной воде iconПодписки
Основные свойства неорганических, органических и элементоорганических соединений — 8 580

Методы газохроматографического анализалетучих органических соединений в питьевой и бутылированной воде iconВариант – 3 1
Установите соответствие между химическими формулами и классами органических соединений

Методы газохроматографического анализалетучих органических соединений в питьевой и бутылированной воде iconОсновным веществом, вызывающим кислотные дожди является
Минерализация органических соединений почвы осуществляется благодаря деятельности

Методы газохроматографического анализалетучих органических соединений в питьевой и бутылированной воде iconПеречень имущества, технические характеристики
Хромато-масс-спектрометр для идентификации индивидуальных органических соединений с пиролитической приставкой

Методы газохроматографического анализалетучих органических соединений в питьевой и бутылированной воде iconЭто утверждение верно по отношению не только к спиртным напиткам,...
Здоровому человеку нужно соблюдать оптимальный питьевой режим если он установлен правильно, в организме поддерживается нормальный...

Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2013
контакты
vbibl.ru
Главная страница