способ совместного определения диэтиленгликоля и метанола в природных и сточных водах методом жидкостной хроматографии

Формула изобретения

Способ одновременного определения в природных и сточных водах метанола и диэтиленгликоля методом жидкостной хроматографии с разделением компонентов на хроматографической колонке в токе элюента, состоящего из водного раствора серной кислоты, регистрации рефрактометрическим детектором разности показателей преломления раствора элюента и растворов, содержащих метанол и диэтиленгликоль.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области аналитической химии и может быть использовано для одновременного определения содержания метанола и диэтиленгликоля (ДЭГ) в поверхностных, подземных, сточных и технологических водах. Актуально использование изобретения при анализе попутных вод нефтегазовой промышленности. Метанол применяется для предотвращения образования твердых кристаллических соединений газа с водой в технологических процессах газовой промышленности, как ингибитор гидратообразования в системах добычи газа. В попутных водах газоконденсатных месторождений может достигать значительной величины. Диэтиленгликоль (ДЭГ) в газовой промышленности широко используется для осушки газа при подготовке его к транспортировке. Поэтому сточные воды объектов газовой промышленности, связанных с добычей, хранением и транспортировкой природного газа содержат метанол и диэтиленгликоль. Отходы воды подвергаются очистке и утилизации путем закачки в глубокие горизонты подземных вод. При закачке остаточное количество метанола не должно превышать 40 г/дм³; диэтиленгликоля 4 г/дм³ [1].

В настоящее время существуют различные методы определения содержания метанола в воде. Среди химических методов это фотометрический с хромотроповой кислотой, титриметрический с бихроматом калия в качестве окислителя. Применяются экспрессные инструментальные методы: метод инфракрасной спектрометрии; метод вольтамперометрии [2] и газохроматографические методы [3; 4]. На сайте ООО Эконикс-Эксперт. Производство и поставка лабораторного оборудования и приборов [2] предлагается вольтамперометрический анализатор для определения малых количеств метанола (0,05-10 мг/дм³) и ДЭГ (0,5-10 мг/дм³) в сточной воде во внелабораторных условиях. В газохроматографическом методе [3] используется насадочная колонка, содержащая полихром с нанесенным раствором 1, 2, 3 трис (бета-цианэтокси) пропана. Анализ проводят в токе инертного газа-носителя, температура колонки 60-70°C, испарителя 100-150°C.

Известен также способ по патенту РФ № 2273850, МПК G01N 30/02, опубл. 10.04.2006 [4], в котором по хроматографическому методу используется насадочная колонка, содержащая диатомит, модифицированный полиглицерином, получаемым температурной обработкой глицерина более 40 часов. Для проведения анализа метанол из пробы воды отгоняют и отмывают органическими растворителями от мешающих анализу соединений, температура колонки 80°C, испарителя 150°C.

Для диэтиленгликоля предлагают определение методом йодометрического титрования и также газохроматографическое определение [5]. Для анализа используется насадочная колонка, содержащая полисорб-1 с нанесенным на него полиэтиленгликолем, температура колонки 190-200°C, испарителя 290°C.

Газовая хроматография не позволяет проводить одновременного определения содержания диэтиленгликоля и метанола вследствие значительных различий физико-химических свойств этих соединений, требующих разных температурных условий проведения анализа. Высокая температура, наличие кислорода воздуха в присутствии металлов способствуют частичной деструкции определяемых компонентов.

Сущность предлагаемого нами изобретения: для быстрого и одновременного определения содержания метанола и диэтиленгликоля используется жидкостная хроматография с применением хроматографического комплекса Alliance Waters с разделением компонентов на хроматографической колонке SH1011 фирмы «Shodex» или аналогичной готовой колонке от другого производителя в токе элюента, представляющий собой раствор серной кислоты с молярной концентрацией 2,5 ммоль/дм³. Элюент готовится из стандарт-титра серной кислоты разведением в деионизованной воде. Скорость элюирования 0,8 см³/мин, температура 30°C. Применяется рефрактометрический детектор для регистрации разности показателей преломления растворов элюента и растворов, содержащих искомые компоненты. Объем инжекции от 1 до 100 мкл. Продолжительность анализа 16 минут. Диапазон измерений массовой концентрации для метанола от 0.01 до 100 г/дм ³, для диэтиленгликоля от 0,001 до 100 г/дм³ . Пробоподготовка не требует разбавления пробы исследуемой воды вплоть до содержания определяемых компонентов 10 г/дм³ , более концентрированные пробы разводятся деионизованной водой. Отбор проб осуществляется по ГОСТ 51592-2000. Метанол является биохимически неустойчивым соединением, поэтому отобранные пробы следует хранить и перевозить в охлажденном до 3-5°C или замороженном виде. Срок хранения растворов 5 дней.

Для приготовления градуировочных растворов смеси метанола и ДЭГ применяют индивидуальные реагенты марки «химически чистые для хроматографии». Готовят серию градуировочных растворов смесей метанола и диэтиленгликоля разведением индивидуальных компонентов в деионизованной воде, получают растворы с массовой концентрацией в соответствии с таблицей 1. Растворы использовать свежеприготовленными.

Таблица 1
Наименование компонента	Массовая концентрация компонента в растворе, г/дм3
	Раствор № 1	Раствор № 2	Раствор № 3	Раствор № 4	Раствор № 5	Раствор № 6
Метанол	0,001	0,01	0,1	1,0	5,0	10,0
ДЭГ	0,001	0,01	0,1	1,0	5,0	10,0

Содержание метанола и ДЭГ рассчитывают по градуировочным графикам по компьютерной программе, которой комплектуется хроматографический комплекс Alliance Waters. Примеры определения метанола и ДЭГ в промстоках станций подземного хранения газа, выполненные по предлагаемой методике и выполненные по газохроматографическим методикам по ГОСТ Р 51104-97 (для метанола) и по ГОСТ 19710-83 (для ДЭГ) приводятся в таблице 2.

Таблица 2
Наименование объекта	Определяемые компоненты, г/дм3
	метанол		диэтиленгликоль
	По предлагаемой методике	По ГОСТ Р 51104-97	По предлагаемой методике	По ГОСТ 19710-83
Песчано-Умëтская СПХГ	2,99	2,07	0,23	0,03
Елшано-Курдюмская СПХГ	16,24	11,84	5,06	4,91
Степновская СПХГ	45,99	34,28	7,16	4,92

Библиография

[1] СТО Газпром 18-2005 Гидроэкологический контроль на специализированных полигонах размещения жидких отходов производства в газовой отрасли. // ООО Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий - ВНИИГАЗ. - М.: ООО Информационно-рекламный центр газовой промышленности, 2005 г.

[2] Сайт ООО Эконикс-Эксперт. Производство и поставка лабораторного оборудования и приборов. URL: http//ionomer.ru (дата обращения 10.02.2012)

[3] ГОСТ Р 51104-97 Газы российского региона углеводородные сжиженные, поставляемые на экспорт. Технические условия. - М.: Госстандарт России. 1997 г.

[4] Описание изобретения к патенту RU 2273850 МПК G01N 30/88. Способ определения метилового спирта в воде. / Ахметова Т.И., Кияненко Г.В., Гатиятуллина Л.Я, Султанова Я.М. // ОАО «Нижнекамскнефтехим», 2005 г.

[5] ГОСТ 19710-83 Этиленгликоль. Технические условия. - М: Стандартинформ, 2006.