СПОСОБ КОЛИЧЕСТВЕННОГО ГАЗОХРОМАТОГРАФИЧЕСКОГО АНАЛИЗА ПАРОВ ПРОПИОНОВОЙ КИСЛОТЫ В ЗАРАЖЕННОМ ВОЗДУХЕ
METHOD FOR QUANTITATIVE GAS-CHROMATOGRAPHIC ANALYSIS OF PROPIONIC ACID VAPOUR IN CONTAMINATED AIR

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).
3
5
3
3
2
3
3
В хроматограф вводили 1 мм пробы градуировочных растворов с концентрацией от 10 до 10 мкг/см, затем с концентрацией 10 мкг/см по 4 мм, 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;
3
скорость потока газа-носителя 1,5 см/мин;
3
скорость потока воздуха 300 см/мин;
3
скорость потока водорода 30 см/мин;
капиллярная колонка HP-FFAP 50 м D-0,32 мм F-0,5 мкм;
3
3
объем пробы 1 мм и 4 мм;
из лайнера изъята сорбирующая вата.
В процессе работы были подобраны оптимальные условия анализа:
3
3
3
1) поток газа-носителя меняли с 1,4 см/мин до 2,0 см/мин с градиентом 0,1 см/мин.
3
2) по форме пика оптимальная скорость газа-носителя составила 1,5 см/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).
3
3
На основании данных измерений в таблице 1, получена градуировочная зависимость для концентраций с 10 до 1 мкг/см (фигура 2).
3
3
Таблица 1 - Данные измерений для концентраций с 10 до 1 мкг/см пропионовой кислоты
3
Чтобы получить достоверные количественные результаты для малых концентраций пропионовой кислоты в воздухе, построена градуировочная зависимость для концентраций от 7 до 1 мкг/см (фигура 3). Данные измерений представлены в таблице 2.
3
Таблица 2 - Данные измерений для концентраций с 7 до 1 мкг/см 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.
3
Согласно полученной градуировочной зависимости пропионовой кислоты для концентраций от 7 до 1 мкг/см (фигура 3) концентрацию пропионовой кислоты в пробе вычисляют по формуле:
3
где х - десятичный логарифм концентрации пропионовой кислоты в пробе, мкг/см;
у - десятичный логарифм площади пика s, усл. ед.
3
Концентрацию в пробе b, мкг/см, определяют по выражению:
Концентрацию пропионовой кислоты в воздухе вычисляют по формуле
p-pa
3
где V - общий объем раствора пробы, см;
возд
3
V - объем исследуемой пробы воздуха, дм.
Объем исследуемой пробы воздуха (приведенный к н.у.) находят как произведение расхода воздуха в аспираторе и времени отбора:
асп
3
где Р - расход воздуха в аспираторе, дм/мин.
асп
t - 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.