Химическая модификация метилфенолов при определении в водных средах методом газовой хроматографии

Кузиванов И.М.

Сыктывкарский государственный университет,

Сыктывкар, Россия.

Аспирант 2г.

Научный руководитель: Груздев И.В., Зенкевич И.Г.

Метилфенолы – одни из распространенных и токсичных органических соединений, загрязняющих различные водные объекты.

Распространенность метилфенолов в объектах окружающей среды обусловлена их широким промышленным применением и хорошей растворимостью в воде. Так, метилфенолы всегда присутствуют в сточных водах предприятий, производящих фенол-формальдегидные смолы, пестициды и фармацевтические препараты. Большие количества метилфенолов образуются в процессе горения древесины и каменного угля. В естественных условиях метилфенолы встречаются в эфирных маслах различных растений, а также образуются при деструкции органического вещества почвы [1].

Большинство моно- и дизамещенных метилфенолов оказывают прямое токсическое действие на организм, поэтому их содержание в различных водных объектах нормируется: значения предельно-допустимых концентраций (ПДК) для этих соединений составляют 0.003-0.25 мг/дм³_.

Газохроматографические определения в воде непосредственно метилфенолов недостаточно чувствительны и редко достигают уровня ПДК, что связано с их высокой гидрофильностью [2]. Для снижения гидрофильности метилфенолов необходима дезактивация ОН-группы, которая может быть достигнута путем получения их различных эфирных производных [3]. Однако большинство реагентов, применяемых для ацилирования и силирования метилфенолов, легко гидролизуются, малоустойчивы в воде и получаемые производные.

Оптимальный подход состоит в создании условий для выделения максимально возможных количеств метилфенолов из водной фазы в экстракт и проведение химической модификации уже в среде органического растворителя. Для реализации этого подхода, нами предлагается использовать предварительное йодирование метилфенолов, что дает ряд преимуществ:

– введение в молекулу органического соединения атомов йода значительно повышает его гидрофобность и, как следствие, обеспечивает при экстракции эффективное извлечение определяемого вещества из водной матрицы в органическую фазу [4];

– применение для детектирования получаемых производных галогенселективного электрон-захватного детектора (ДЭЗ) обеспечивает высокочувствительное газохроматографическое определение [5];

– получение производных метилфенолов по функциональной группе проводится в среде органического растворителя, где исключен гидролиз и предоставляются самые широкие возможности для выбора модифицирующего реагента.

Нами установлены оптимальные условия получения йодзамещенных метилфенолов в водной фазе, определены экстракционные и газохроматографические характеристики получаемых производных. В качестве ацилирующего агента йодпроизводных метилфенолов рассматривается трифторуксусный ангидрид, позволяющий значительно сократить время анализа дериватов.

На основе проведенных исследований был разработан способ количественного химического анализа метилфенолов в водных средах методом ГХ-ДЭЗ. Высокая эффективность предлагаемой химической модификации позволяет снизить пределы обнаружения метилфенолов в воде до 0.01 мкг/дм³, что в 100-1000 раз ниже значений ПДК, установленных для этих соединений. Интервал определяемы концентраций 0.02-10 мкг/дм³, относительная погрешность 5-20 %, продолжительность анализа – 50 мин.

Литература:

[1] Елин Е.С. Фенольные соединения в биосфере. – Новосибирск: Изд-во Сибирского отделения РАН, 2001, 386 с.

[2] Воробьева Т.В., Терлецкая А.В., Кущевская Н.Ф. Химия и технология воды. 29, 370-390 (2007)

[3] Демьянов П. И. Журн. аналит. химии. 47, 1942-1966 (1992)

[4] Коренман И. М. Экстракция органических веществ. – Горький: Изд-во Горьков. гос. ун-та, 1973, 158 с.

[5] Poole C. F., Zlatkis A. Sensitive derivatives for determination of organic compounds by electron-capture gas chromatography. – Amsterdam: Elsevier, 1981, 381 p.