СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ПЕНТАЭРИТРИТА В ВОДНЫХ РАСТВОРАХ
METHOD OF DETERMINING PENTAERYTHRITOL CONCENTRATION IN AQUEOUS SOLUTIONS

Изобретение относится к области аналитической химии, в частности к контролю содержания веществ в промышленных сточных водах. Может быть применимо в химической промышленности при определении концентрации веществ методом жидкостной хроматографии.
Известен способ определения дигидроксибензолов в водных растворах по патенту РФ на изобретение №2315994, G01N 30/02, 2006. В способе используется метод обращенно-фазовой микроколоночной высокоэффективной жидкостной хроматографии. Перед определением содержания дигидроксибензола проводят экстракционное концентрирование ацетонитрилом при соотношении равновесных объемов водной и органической фаз в присутствии высаливателя сульфата аммония. Недостатком является длительность и сложность предварительной стадии экстракционного концентрирования.
Известен способ определения фенола в водном растворе по патенту РФ №2415414, G01N 30/02, 2009. Определение фенола проводят методом обращенно-фазовой высокоэффективной жидкостной хроматографии с предварительной стадией пробоподготовки методом жидкостно-жидкостной экстракции ацетонитрилом. Недостатком также является сложность процесса, связанная с необходимостью проведения длительной стадии пробоподготовки с использованием токсичных веществ.
В качестве ближайшего аналога заявляемому изобретению выбрано техническое решение по патенту РФ на изобретение №2273850, G01N 30/02, 2006. Способ определения метанола в воде проводят хроматическим методом с использованием колонки с насадкой и вычислением содержания метанола с учетом градуировочного коэффициента. Анализируемую пробу предварительно подвергают перегонке с добавлением серной кислоты, с отбором отгона. Отобранный отгон трижды отмывают гексаном или нефрасом. Недостатком является сложность стадии пробоподготовки, длительность процесса определения метанола в воде.
Технической задачей заявляемого изобретения является упрощение процесса определения химического вещества в воде.
Технический результат заключается в сокращении времени определения химического вещества в воде, в упрощении технологического процесса при сохранении качества определения вещества.
3
Технический результат достигается тем, что в способе определения пентаэритрита в водных растворах методом жидкостной хроматографии с использованием спектрофотометрического детектора и колонки и с вычислением содержания пентаэритрита с учетом градуировочного коэффициента согласно изобретению используют раствор с содержанием пентаэритрита от 1 до 100 мг/дм, определяют концентрацию пентаэритрита в нем при длине волны спектрофотометрического детектора 190 нм, в качестве элюента используют 0,0002 M раствор серной кислоты в деионизированной воде, используют колонку из слабосшитых стиролдивинилбензольных смол.
3
3
3
3
3
3
Технический результат обеспечивается за счет того, что для определения концентрации пентаэритрита в сточных водах используют раствор с содержанием пентаэритрита от 1 до 100 мг/дм. Это связано с получением градуировочного коэффициента. Для получения градуировочного коэффициента используют стандартный раствор с содержанием пентаэритрита 1000 мг/дм, из которого готовят градуировочные растворы с концентрацией пентаэритрита 100 мг/дм, 10 мг/дм, 1,0 мг/дм. Использование градуировочных коэффициентов позволяет быстро производить обработку полученных хроматограмм за счет использования программного обеспечения. Концентрацию пентаэритрита определяют при длине волны спектрофотометрического детектора 190 нм. Экспериментально определено, что именно при этой длине волны проявляется максимальная спектральная поглотительная способность пентаэритрита. Использование в качестве элюента 0,0002 M раствора серной кислоты в деионизированной воде обусловлено тем, что спектр поглощения деионизированной воды в области ультрафиолетовых волн не наслаивается на спектр поглощения пентаэритрита. Наличие в деионизированной воде серной кислоты необходимо для оптимальной работы колонки, которая возможна при pH<4. Экспериментально выявлено, что пик пентаэритрита при определении его в водных растворах выходит на хроматограмме при использовании колонки из полимерного сорбента, в частности, из слабосшитых стиролдивинилбензольных смол малой емкости. При совокупности всех вышеприведенных условий определяют наличие пентаэритрита в водном растворе прямым вводом пробы в дозатор жидкостного хромотографа, без предварительной концентрации, перегонки, проведения различных химических реакций для превращения исходного вещества в другое вещество. В заявляемом способе пробоподготовкой является только предварительная фильтрация пробы и разбавление пробы, если концентрация пентаэритрита в ней превышает 100 мг/дм. В результате исключения длительной и сложной стадии пробоподготовки значительно упрощается процесс определения химического вещества в воде, сокращается время его проведения, повышается технологичность при сохранении качества определения вещества. В указанных же аналогах на каждом этапе пробоподготовки возможны ошибки, что приводит к большим погрешностям и снижает качество исследований. Время удержания пентаэритрита по данному способу составляет 13-13,5 минут.
Способ определения пентаэритрита в водных растворах осуществляют следующим образом.
2
4
3
3
3
3
3
3
3
Проводят отбор проб воды в полиэтиленовую герметично закрытую посуду, предварительно сполоснутую отбираемой водой. Пробы не консервируют, анализ проводят не позднее семи часов после отбора проб. Готовят вспомогательные растворы, в частности раствор элюента - 0,0002 M раствор HSO. Для этого 0,1 см раствора 1 M серной кислоты помещают в мерную колбу вместимостью 500 см и доводят деионизированной или бидистиллированной водой до метки, тщательно перемешивая. Далее готовят градуировочные растворы, которыми являются растворы пентаэритрита массовой концентрации 100 мг/дм, 10 мг/дм и 1 мг/дм. Проводят градуировку хроматографа по одной точке и находят значение выходного сигнала с использованием градуировочного коэффициента. Относительный уход градуировочной характеристики не должен превышать 9%. Градуировку хроматографа проводят периодически с помощью программного обеспечения «Хромос 2.3.», для этого вычерчивают калибровочный график и определяют градуировочный коэффициент. В случае, если концентрация пентаэритрита в отобранной пробе превышает 100,0 мг/дм, то проводят пробоподготовку. Стадия пробоподготовки включает только предварительную фильтрацию пробы и ее разбавление деионизированной или бидистиллированной водой. Для определения пентаэритрита в пробах используют жидкостный хроматограф «Хромос-301». В состав хроматографа входит дозатор с объемом петли 20 мкл, колонка Rezex Organic Acid H+(8%) длиной 300 мм и внутренним диаметром 7,8 мм, спектрофотометрический детектор, длина волны которого 190 нм. Вводят пробы в гидравлическую систему хроматографа, прямым вводом в дозатор ЕС 1020 без предварительной концентрации, перегонки, проведения различных химических реакций. Колонка REZEX состоит из полимерного сорбента, представляющего собой слабосшитые стиролдивинилбензольные смолы малой емкости. В сорбенте колонки находятся поры. Молекулы, имеющие в растворе большой размер, или совсем не проникают, или проникают только в часть пор сорбента и вымываются из колонки раньше, чем небольшие молекулы. Сложная смесь разделяется на компоненты за счет разницы в скорости прохождения молекул разных веществ через поры сорбента. При указанной концентрации элюента время удержания пентаэритрита составляет 13 минут. После окончания анализа проводят обработку полученной хроматограммы. Значение концентрации пентаэритрита рассчитывается программным обеспечением «Хромос 2.3» с использованием формулы: X=K*H, где, X - найденное значение массовой концентрации пентаэритрита в анализируемой пробе, мг/дм,
H - высота пика пентаэритрита в анализируемой пробе,
K - градуировочный коэффициент.
Экспериментально установлено, что определение пентаэритрита заявляемым способом в растворах с известной концентрацией не сопровождается большими отклонениями от заданной концентрации. В среднем погрешность определения пентаэритрита в растворах с известной концентрацией составляет 2,62 относительных%, что отражено в таблице.
№п/п
Заданная концентрация, мг/дм<sup>3</sup>
Результат анализа, мг/дм<sup>3</sup>
Погрешность определения, отн.%
1
1,0
0,980
2,0
2
5,0
5,088
1,8
3
10,0
10,002
0,02
4
10,0
10,708
7,1
5
50,0
51,106
2,2
6
100,0
102,60
2,6
В среднем
2,62
Определение концентрации пентаэритрита предложенным способом с помощью жидкостной хроматографии имеет ряд преимуществ перед использованием метода газовой хроматографии. В данном способе не применяется прекурсор - ангидрид уксусной кислоты, нет длительной стадии пробоподготовки, анализ длится не более 20 минут. При определении же пентаэритрита с помощью газовой хроматографии для пробоподготовки используется песчаная баня для выпаривания пробы, навеска глицерина, асцилирование ангидридом уксусной кислоты. Пробоподготовка длится на протяжении 3,5 часов. Результаты анализа при жидкостной хроматографии получают более качественные и достоверные.
Таким образом, изобретение позволяет сократить время определения химического вещества в воде и упростить данный процесс при сохранении качества его определения.