способ газохроматографического определения компонентов в смесях кислородсодержащих органических высококипящих веществ

Формула изобретения

СПОСОБ ГАЗОХРОМАТОГРАФИЧЕСКОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОМПОНЕНТОВ В СМЕСЯХ КИСЛОРОДСОДЕРЖАЩИХ ОРГАНИЧЕСКИХ ВЫСОКОКИПЯЩИХ ВЕЩЕСТВ путем разделения смеси в потоке газа-носителя на сорбенте, представляющем собой хроматографическую насадку, покрытую неподвижной жидкой фазой, детектирования разделенных компонентов, отличающийся тем, что в случае анализа смеси моноэтилового эфира этиленгликоля, бензилметакрилата и бутилметакрилата в воздухе в качестве сорбента используют диатомитовую насадку "Chromaton N super", модифицированную силиконовым маслом "OV-1" в количестве 5% от массы насадки.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к аналитической химии органических соединений и может быть использовано в медицине центрами санитарно-эпидемиологического надзора для гигиенического контроля загрязнений воздуха производственных помещений на предприятиях электронной и электротехнической промышленности.

Анализируемые соединения этиленгликоля и метакриловой кислоты являются индикаторными веществами чистоты воздуха рабочей зоны в ходе технологических процессов, связанных с получением электронных схем, производством электронных приборов и аппаратуры.

Известен способ определения этиленгликоля и метакриловой кислоты в воздухе методом тонкослойной хроматографии.

Но анализ смеси эфиров этиленгликоля и метакриловой кислоты не проводят. Следовательно, существующий в прототипе метод не является специфичным, так как не позволяет проводить одновременное определение исследуемых веществ, не может быть использован для идентификации и количественного определения анализируемых химических соединений.

Известен способ определения компонентов в смеси кислородсодержащих органических высококипящих веществ в воздухе (2).

В этом способе компоненты смеси разделяют на хроматографической насадке, покрытой неподвижной жидкой фазой, в потоке газа-носителя (2).

Но в этом способе не определяют эфиры на основе метакриловой кислоты.

Целью изобретения является разработка специфичного, высокочувствительного экспрессного метода исследования анализируемых веществ в воздухе на основе определения оптимальных параметров в проведении газо-хроматографического анализа.

Новизна изобретения в том, что проведено разделение эфиров на основе этиленгликоля и метакриловой кислоты на основе газожидкостной хроматографии, проведена идентификация компонентов и установлена специфичность метода, выявлены количественные закономерности регистрации индивидуальных веществ в зависимости от концентраций в воздушной среде.

Определение веществ в воздухе основано на применении газожидкостной хроматографии с использованием пламенно-ионизационного детектора.

Подготовка хроматографической колонки.

Конец колонки, подсоединяемый в приборе к детектору, закрывают тампоном из стекловаты УТВ и подключают к вакуумному насосу. К другому концу присоединяют стеклянную воронку, через которую насыпают хроматографическую насадку. Осторожно постукивая деревянной палочкой, уплотняют насадку до прекращения движения слоя сорбента, отсоединяют вакуумный насос и воронку, закрывают начальный конец колонки стекловатой.

Кондиционирование колонки.

Заполненную хроматографическую колонку помещают в термостат хроматографа, не присоединяя к детектору, кондиционируют в токе азота (30 мл/мин) при 280^оС в течение 24 ч, поле чего колонку подсоединяют к детектору.

Условия хроматографирования.

Оптимальные условия хроматографического анализа моноэтилового эфира этиленгликоля и бензилметакрилата представлены в табл. 1.

При разработанных условиях анализа время удерживания составляет для моноэтилового эфира этиленгликоля 20 с, бензилметакрилата 1 мин.

Для повышения чувствительности метода к бутилметакрилату проводят снижение температуры термостата до 100^оС, температуры испарителя до 125^оС. Другие условия анализа оставляют прежними. Время удерживания бутилметакрилата при разработанных условиях хроматографического анализа составляет 1 мин 10 с.

В ходе исследования определена высокая селективность твердого носителя и неподвижной фазы сорбента для анализа веществ.

Построение калибровочного графика.

Количественное определение веществ проводят методом абсолютной калибровки по высотам пиков. Для калибровки прибора в пробирках с притертыми пробками готовят серию растворов анализируемых соединений в гексане с диапазоном концентраций веществ 0,0063; 0,0125; 0,025; 0,05; 0,1; 0,2 мкг в объеме исследуемой пробы 1 мкл путем разведения исходного стандартного раствора. Калибровочный график строят в координатах: высота пика (мм) количество вещества (мкг) по пяти-шести точкам, проводят по 6 параллельных определений для каждой концентрации. Условия анализа и калибровки должны быть идентичными.

Отбор проб воздуха.

При содержании в воздухе моноэтилового эфира этиленгликоля более 1,0 мг/м³, бензилметакрилата более 3,0 мг/м³, бутилметакрилата более 1,1 мг/м³ пробы отбираются в газовые пипетки или шприцы, предварительно промытые методом многократного обмена исследуемого воздуха (не менее 6-10 раз). Срок хранения отобранных проб в шприцах (газовых пипетках) не более 3 ч.

Ход анализа.

После отбора проб исследуемый воздух набирают медицинским шприцем в объеме 4 мл и вводят в испаритель хроматографа. Из каждой пробы проводят по 5 определений и полученные результаты усредняют, учитывая высоту пика на хроматограмме.

Расчет концентраций.

Концентрацию исследуемого вещества в воздухе (мг/м³) (X) вычисляют по формуле:

X где C найденное по хроматограмме количество вещества, мг;

V_o объем анализируемого воздуха, приведенного к нормальным условиям;

10⁶ коэффициент пересчета.

Разработанный метод по сравнению с прототипом для всех веществ обладает более высокой структурной чувствительностью и вследствие этого большей точностью получаемых результатов.

Относительная ошибка результатов, полученных с учетом данных калибровки прибора при доверительной вероятности = 0,95, не превышает 5% что соответствует требованиям санитарной статистики (табл. 2-4).

Заявленный способ обладает наибольшей простотой, чем имеющийся в прототипе, поскольку не требует дополнительных процессов обработки проб (получение и концентрирование элюата при тонкослойной хроматографии, взаимодействия веществ с хромотроповой кислотой при использовании фотометрического метода) проводится непосредственный анализ газовоздушных проб. Разработанный способ отличается более высокой чувствительностью, чем анализ, имеющийся в прототипе. Чувствительность заявленного способа составляет по моноэтиловому эфиру этиленгликоля 0,004 мкг, бензилметакрилату 0,012 мкг, бутилметакрилату 0,045 мкг в хроматографируемом объеме (для сравнения чувствительность метода, имеющегося в прототипе, гораздо более низкая и составляет для этиленгликоля и метакриловой кислоты 1 мкг, монометакрилата пропиленгликоля 2 мкг).

П р и м е р 1. Определение моноэтилового эфира этиленгликоля в воздухе.

Условия отбора и анализа пробы.

Отбор пробы осуществляется при 20^оС, барометрическом давлении 763 мм рт. ст. Регистрация хроматографируемого компонента.

Расчет. Объем воздуха, приведенный к нормальным условиям (V_o), составляет:

V_o= 3,74 мл

По калибровочному графику количество вещества при высоте пика 86 мм установлено на уровне 0,54 10^-3 мг (С). Концентрация анализируемого вещества в воздухе (Х) составляет:

X 14,43 мг/м³

П р и м е р 2. Определение бензилметакрилата в воздухе.

Условия отбора и анализа пробы.

Отбор пробы осуществляется при 20^оС, барометрическом давлении 763 мм рт. ст. Время анализа 2 мин.

Расчет. Объем воздуха, приведенный к нормальным условиям (V_o), составляет:

V_o= 3,74 мл

По калибровочному графику количество вещества при высоте пика 58 мм установлено на уровне 0,16 10^-3 мг (C). Концентрация анализируемого вещества в воздухе (X) составляет:

X 42,78 мг/м³

П р и м е р 3. Определение бутилметакрилата в воздухе.

Условия отбора и анализа пробы.

Отбор пробы осуществляется при 20^оС, барометрическом давлении 763 мм рт. ст. Время анализа 2 мин.

Расчет. Объем воздуха, приведенный к нормальным условиям (V_o), составляет:

V_o= 3,74 мл

По калибровочному графику количество вещества при высоте пика 21 мм установлено на уровне 0,014 10^-3 мг (C). Концентрация анализируемого вещества в воздухе (X) составляет:

X 3,7 мг/м³

Преимуществом метода является также широкий диапазон измеряемых концентраций в воздухе. При одномоментном исследовании неизменных проб он составляет по моноэтиловому эфиру этиленгликоля 1,0-33,1 мг/м³, бензилметакрилату 3,0-138,5 мг/м³, бутилметакрилату 1,1-33,7 мг/м³.

Заявленный способ в отличие от прототипа обладает высокой специфичностью, которая подтверждена при анализе других соединений: изобутилового эфира бензоина, -дезил-циклогексилацетамида, диметакрилат-бис-триэтиленгликольфталата, диметакрилат-бис-этиленгликольфталата, триэтиленгликоль диметакрилата, триэтиленгликоль диацетата, хлористого метилена, этанола, н-бутанола, стирола, ацетона.

Проводимые исследования позволяют заключить, что предложенный способ определения веществ в воздухе обладает специфичностью, экспрессностью и высокой чувствительностью. Более высокая точность и универсальность метода делают возможным его применение в лабораторных условиях и непосредственно на производстве.