Газохроматографическое определение низших спиртов во влажном воздухе с экспрессным адсорбционным концентрированием

 

Журавлёва Г.А.

Санкт-Петербургский государственный университет,

Санкт-Петербург, Россия.

Аспирант 1г.

[email protected]

Научный руководитель: Родинков О.В.

 

Определение органических веществ в атмосферном воздухе на уровне предельно допустимых концентраций, как правило, проводят с помощью метода газовой хроматографии с адсорбционным концентрированием аналитов на стадии пробоотбора и последующей термодесорбцией в поток газа-носителя. В этом случае основные трудности возникают при определении низкомолекулярных полярных органических веществ, прежде всего метанола, слабо удерживающихся известными сорбентами из влажного воздуха.

Новые возможности для сорбционного концентрирования полярных органических веществ из воздуха открыли недавно предложенные для этой цели непористые соли переходных металлов, которые обладают очень высоким адсорбционным сродством к этим веществам и практически не удерживают неполярные и слабо полярные органические соединения, например, углеводороды. В рамках настоящей работы установлено, что максимальные параметры удерживания метанола обеспечивает сорбент на основе CaCl₂.Однако, в этом случае, также как и при использовании активных углей, параметры удерживания резко снижаются при увеличении концентрации водяного пара в анализируемом воздухе.

Перспективным решением данной проблемы представляется поиск неорганических солей, с одной стороны, способных к быстрому образованию при комнатной температуре кристаллогидратов, а, с другой стороны, обладающих низким адсорбционным сродством к спиртам. С целью устранения указанного недостатка проведен поиск осушителя, способного к селективному поглощению водяного пара без удерживания определяемых компонентов. Ранее было установлено, что только хорошо растворимые в спиртах неорганические соли значительно удерживают спирты из газовой фазы. На основании этого можно сделать обратное предположение, что только плохо растворимые в спиртах соли, способные образовывать кристаллогидраты при комнатной температуре, могут претендовать на роль осушителей, избирательно сорбирующих водяной пар и не сорбирующих спирты.

На основании проведенных исследований предложена схема сорбционного концентрирования, включающая пропускание потока анализируемого воздуха через две последовательно соединенные колонки, первая из которых заполнена KF и селективно удерживает водяной пар, а вторая содержит активный уголь или сорбент на основе CaCl₂, которые обратимо удерживают низшие спирты (рис. 1). Применение колонки с осушителем на основе KF не только в несколько раз увеличивает объемы до проскока спиртов, но и, что особенно важно, улучшает условия газохроматографического определения аналитов, устраняя мешающее влияние водяного пара и возможность его конденсации на стадии термодесорбции.

Рис. 1. Схема адсорбционного концентрирования низших спиртов во влажном воздухе

После пропускания одного литра анализируемого воздуха с объемной скоростью 200 мл/мин, задаваемой электроаспиратором, сорбционная колонка герметизируется и доставляется в лабораторию. Сорбционная колонка устанавливается на место дозирующей петли стандартного крана-дозатора и нагревается с помощью трубчатой электропечи до температуры 280 ⁰С в течение 1 минуты. Затем осуществляется переключение крана- дозатора, в результате которого термодесорбированные аналиты транспортируются в потоке газа-носителя в хроматограф.

Разработанная двухколоночная схема сорбционного концентрирования при прочих равных условиях позволяет в 2 – 4 раза снизить пределы обнаружения низших спиртов во влажном атмосферном воздухе по сравнению с известной схемой и дает возможность проводить их экспрессное определение на уровне ПДК в воздухе населенных мест. Характеристики методики при времени сорбционного концентрирования 5 минут приведены в таблице.

Таблица. Характеристики методики газохроматографического определения спиртов с адсорбционным концентрированием на ПСС с СaСl₂ (40 %).

 

Определяемый компонент	ПДК в воздухе, мг/м3	Сmin, мг/м3	δ,% (n = 4, P = 0,95)
рабочей зоны	населенных мест
Метанол		0,5	0,01
Этанол			0,02
Пропанол-2		0,3	0,03
Пропанол-1		0,3	0,03

 

Работа выполнена при поддержке РФФИ (проект 12-03-00640а).

 

ПРОТОЧНЫЕ МЕТОДЫ АНАЛИЗА: ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ И СОВРЕМЕННОЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЕ (История химии)

 

Зубакин Г.В.

Санкт-Петербургский государственный университет,

Санкт-Петербург, Россия.

Студент II курса.

[email protected]

Научный руководитель: Булатов А.В.

 

Исторический термин «проточный анализ» возник и используется с ориентацией на анализ водных растворов, но он, в тоже время, не исключает возможности анализа любых жидких, газообразных и даже твёрдофазных объектов, а также дает возможность реализации комбинированных схем, предполагающих перевод аналитов из одной фазы в другую, создающую лучшие условия для их детектирования в потоке.

Проточные методы анализа нашли широкое применение для автоматизации методик химического анализа, выполняемых как по традиционной схеме анализа предварительно отобранных проб (анализ «off-line»), так и для создания автоматизированных систем контроля с непрерывным отбором проб (анализ «on-line»). К настоящему времени для решения проблем автоматизации химического анализа предложено использовать две группы проточных методов анализа, различающихся по условиям образования аналитических форм определяемых веществ.

К первой группе относятся неравновесные методы, в которых проточным детектором аналитический сигнал регистрируются в неравновесных условиях: непрерывный проточный анализ, проточно-инжекционный, последовательный инжекционный (SIA), зонный флюидный и перекрестный инжекционный анализ.

В начале 21-го века практически одновременно тремя группами учёных были предложены равновесные проточные методы анализа (проточно-порционный анализ, SIA со смесительной камерой и циклический инжекционный анализ), при создании которых авторы преследовали своей целью решить проблему автоматизации методик химического анализа, с одной стороны, без потери чувствительности автоматизируемых рутинных аналогов этих методик, а с другой – обеспечив унификацию гидравлических схем анализаторов. Эта цель в разной степени достигается в известных равновесных методах проточного анализа.