СПОСОБ КОЛИЧЕСТВЕННОГО ГАЗОХРОМАТОГРАФИЧЕСКОГО АНАЛИЗА ПАРОВ ПРОПИОНОВОЙ КИСЛОТЫ В ЗАРАЖЕННОМ ВОЗДУХЕ

Изобретение относится к области газохроматографического анализа карбоновых кислот.

Газохроматографический анализ таких полярных соединений, как карбоновые кислоты, к которым относится и пропионовая кислота, связан с техническими трудностями [1]. Так, способ отбора проб зараженного парами карбоновых кислот воздуха на щелочные растворы с последующей регенерацией фосфорной или соляной кислотой и экстрагированием летучим растворителем сложен в аппаратурном оформлении и включает многостадийную пробоподготовку [2]. Концентрирование кислот из воздуха на пленочный сорбент, импрегнированный гидроокисью тетраэтиламмония, с последующим переводом солей кислот в бензиловые эфиры, также включает продолжительную и трудоемкую пробоподготовку [1].

Существенные недостатки указанных способов:

многостадийность и сложность пробоподготовки и пробоотбора;

большой перечень применяемых реактивов, в том числе высокого класса опасности.

Цель настоящего изобретения заключается в создании способа количественного газохроматографического анализа паров пропионовой кислоты в зараженном воздухе с упрощенными пробоподготовкой и пробоотбором.

Задачи настоящего изобретения заключаются в выборе:

- поглотительного раствора для пропионовой кислоты (доступного, малотоксичного и недорогого);

- условий пробоподготовки и пробоотбора;

- оптимальных условий газохроматографического определения концентрации пропионовой кислоты.

Сущность способа состоит в количественном газохроматографическом анализе на газовом хроматографе с пламенно-ионизационным детектором проб воздуха, зараженного парами пропионовой кислоты, отобранных на поглотительный раствор - смесь этилового спирта и воды в соотношении 1:1 (по объему) в поглотительном приборе со стеклянной пористой пластиной.

Технический результат, достигаемый в заявленном изобретении, заключается в:

- исключении многостадийности;

- упрощении пробоподготовки и пробоотбора. Указанный технический результат достигается тем, что:

- подобран состав поглотительного раствора из доступных компонентов низкого класса опасности;

- определены условия отбора проб воздуха;

- установлены оптимальные газохроматографические условия определения концентрации паров пропионовой кислоты;

- построены градуировочные зависимости.

Градуировка газового хроматографа проводилась методом абсолютной калибровки [3].

Градуировочные растворы пропионовой кислоты готовили в смеси этилового спирта и воды (1:1 по объему).

В хроматограф вводили 1 мм³ пробы градуировочных растворов с концентрацией от 10⁵ до 10³ мкг/см³, затем с концентрацией 10² мкг/см³ по 4 мм³, каждый из растворов не менее 6 раз. С использованием стандартной программы сбора и обработки хроматографической информации ChemStation измеряли на хроматограмме площадь пика со временем удерживания 6,4 (±0,2) минуты.

Измерения выполнялись при следующих режимных параметрах хроматографа:

температура термостата колонок 157°С плато 9 минут;

скорость нагрева - 10°С/мин до 210°С;

температура испарителя 220°С;

коэффициент деления потока 10:1; температура детектора 240°С;

скорость потока газа-носителя 1,5 см³/мин;

скорость потока воздуха 300 см³/мин;

скорость потока водорода 30 см³/мин;

капиллярная колонка HP-FFAP 50 м D-0,32 мм F-0,5 мкм;

объем пробы 1 мм³ и 4 мм³;

из лайнера изъята сорбирующая вата.

В процессе работы были подобраны оптимальные условия анализа:

1) поток газа-носителя меняли с 1,4 см³/мин до 2,0 см³/мин с градиентом 0,1 см³/мин.

2) по форме пика оптимальная скорость газа-носителя составила 1,5 см³/мин;

3) температурный режим термостата меняли со 145°С до 160°С.

4) по форме пика и площади хроматографического пика оптимальная температура проведения анализа составила 157°С.

При этих условиях на газовом хроматографе Agilent 6890N с пламенно-ионизационным детектором получена хроматограмма пропионовой кислоты в водно-спиртовом растворе (фигура 1).

На основании данных измерений в таблице 1, получена градуировочная зависимость для концентраций с 10³ до 1 мкг/см³ (фигура 2).

Таблица 1 - Данные измерений для концентраций с 10³ до 1 мкг/см³ пропионовой кислоты

Чтобы получить достоверные количественные результаты для малых концентраций пропионовой кислоты в воздухе, построена градуировочная зависимость для концентраций от 7 до 1 мкг/см³ (фигура 3). Данные измерений представлены в таблице 2.

Таблица 2 - Данные измерений для концентраций с 7 до 1 мкг/см³ пропионовой кислоты

Для определения концентрации пропионовой кислоты зараженный воздух аспирируют на 3 мл поглотительного раствора этилового спирта и воды в соотношении 1:1 (по объему) в поглотительном приборе со стеклянной пористой пластиной.

Затем поглотительный раствор из прибора переносят в подготовленные виалы и проводят количественный газохроматографический анализ на хроматографе Agilent 6890N с пламенно-ионизационным детектором для определения концентрации пропионовой кислоты в растворе и в воздухе по расчетным выражениям, представленным ниже, и построенной градуировочной зависимости.

Согласно полученной градуировочной зависимости пропионовой кислоты для концентраций от 7 до 1 мкг/см³ (фигура 3) концентрацию пропионовой кислоты в пробе вычисляют по формуле:

где х - десятичный логарифм концентрации пропионовой кислоты в пробе, мкг/см³;

у - десятичный логарифм площади пика s, усл. ед.

Концентрацию в пробе b, мкг/см³, определяют по выражению:

Концентрацию пропионовой кислоты в воздухе вычисляют по формуле

где V_p-pa - общий объем раствора пробы, см³;

V_возд - объем исследуемой пробы воздуха, дм³.

Объем исследуемой пробы воздуха (приведенный к н.у.) находят как произведение расхода воздуха в аспираторе и времени отбора:

где Р_асп - расход воздуха в аспираторе, дм³/мин.

t_асп - время отбора пробы, мин.

Источники информации

1. Перегуд, Е.А. Быстрые методы определения вредных веществ в воздухе / Е.А. Перегуд, М.С. Быховская, Е.В. Гернет. - М.: Химия, 1970. - 360 с.

2. Коцев, Н. Справочник по газовой хроматографии: Справочник / Н. Коцев, Н. Пецев. - М.: Мир. - 1987. - 260 с.

3. Другов, Ю.С. Пробоподготовка в экологическом анализе: практическое руководство / Ю.С. Другов, А.А. Родин. - 4-е изд. - М.: «Бином. Лаборатория знаний» - 2013. - 855 с.