СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДИМЕТИЛФОРМАМИДА В ВОЗДУХЕ Российский патент 1995 года по МПК G01N30/06 

Изобретение относится к аналитической химии, а именно к способу определения диметилформамида (ДМФА) в воздухе и может найти применение в лабораториях, осуществляющих контроль окружающей среды.

Известен способ определения ДМФА в атмосферном воздухе путем пропускания анализируемого воздуха через поглотительный прибор, содержащий раствор хлороводородной кислоты, со скоростью 0,5-1,0 дм³/мин, проведения щелочного гидролиза ДМФА и фотометрического определения продукта гидролиза (диметиламина) по реакции взаимодействия с 2,4-динитрохлорбензолом с образованием окрашенного в желтый цвет соединения [1]
Недостатком способа является высокая погрешность результатов анализа в присутствии аминов, трудная доступность и высокая токсичность используемого 2,4-динитрохлорбензола и затрудненность выполнения анализа в зимнее время из-за замерзания поглотительного раствора.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ определения ДМФА в воздухе рабочей зоны, по которому 5-10 дм³ воздуха протягивают со скоростью 0,5 дм³/мин через поглотительный прибор, содержащий дистиллированную воду, с последующим определением поглощенного водой ДМФА с использованием газожидкостной хроматографии на приборе с детектором ионизации в пламени [2]
Недостатком способа является низкая чувствительность, которая составляет 2 мкг/см³ воды. При этом чувствительность определения ДМФА в воздухе составит:
C 2 мг/м³ где С чувствительность определения ДМФА в воздухе, мг/м³;
2 чувствительность хроматографического метода определения ДМФА в воде (в поглотительном растворе), мкг/см³;
10 в числителе общий объем поглотительного раствора, см³;
10 в знаменателе объем пробы воздуха, пропущенный через поглотительный прибор с водой, дм³;
1000 в числителе коэффициент пересчета дм³ в м³;
1000 в знаменателе коэффициент пересчета мкг в мг
Из указанного соотношения следует, что для обеспечения возможности определения ДМФА в атмосферном воздухе с нормой по содержанию ДМФА не более 0,03 мг/м³ [1] необходимо пропускать через поглотительный прибор более 240 дм³ анализируемого воздуха. При скорости пропускания воздуха 0,5 дм³/мин продолжительность отбора составит приблизительно 8 ч, что неприемлемо для осуществления контроля состояния воздушной среды.

Задачей изобретения является разработка доступного способа определения ДМФА в воздухе, обеспечивающего возможность осуществления санитарного контроля атмосферного воздуха.

Это достигается тем, что анализируемый воздух пропускают через два поглотительных прибора, содержащих силикагель, активированный хлористоводородной кислотой, адсорбированный ДМФА элюируют смесью воды и алифатического спирта (метиловый, этиловый, i-пропиловый), спирт выпаривают, остаток центрифугируют до полного исчезновения мути и определяют ДМФА с использованием газожидкостной хроматографии на приборе с детектором ионизации.

Использование активированного силикагеля в качестве поглотителя позволяет увеличить скорость пропускания анализируемого воздуха до 8 дм³/мин и сократить продолжительность отбора пробы до 30-40 мин, что обеспечивает возможность осуществления санитарного контроля атмосферного воздуха с нормой по содержанию ДМФА не более 0,03 мг/м³.

Изобретение осуществляется следующим образом.

75 см³ силикагеля по ГОСТ 3956-76 размельчают и просеивают с отбором фракции 0,6-1,0 мм. Отсеянные частицы в течение 1 ч кипятят в 150 мл соляной кислоты, разбавленной дистиллированной водой в соотношении 1:1 (раствор с концентрацией HCl 18%). Затем силикагель промывают сначала горячей, потом холодной дистиллированной водой до отрицательной реакции на ион хлора (проба с азотнокислым серебром). Отмытый силикагель высушивают сначала при 100 ± 5^оС до видимого отсутствия влаги, а затем при 150^оС в течение 1 ч при толщине слоя силикагеля не более 1 см.

В два последовательно соединенных поглотителя Яворовской помещают по 3 см³ активированного силикагеля, подсоединяют к ним ловушку, соединяют с электроаспиратором, устанавливают скорость воздуха 3-8 дм³/мин и пропускают анализируемый воздух в количестве, вычисленном по формуле
Y_o= где Y_о необходимый объем воздуха, м³;
а чувствительность определения вещества в анализируемом объеме пробы (элюате), мг/см³;
С_о предельно допустимая концентрация ДМФА, мг/м³ (для атмосферного воздуха 0,03 мг/м³), для воздуха рабочей зоны 10 мг/м³);
y общий объем элюента, см³;
3 коэффициент упаривания элюата.

По окончании отбора силикагель с обоих поглотителей пересыпают в пробирку со стеклянной пробкой, туда же вносят 10 см³ смеси спирт:вода (3:2), взбалтывают в течение 10 мин, затем 3 см³ элюата с помощью пипетки переносят в градуированную центрифужную пробирку с ценой деления 0,1 см³ и упаривают на водяной бане до остатка объема жидкости в пробирке, равного 1 см³. В случае применения на калиброванной центрифужной пробирки, объем остатка определяют с помощью медицинского шприца вместимостью 1 см³ с иглой.

С целью ускорения выпаривания жидкости и предотвращения ее выбрасывания при нагревании в пробирку погружают иглу от медицинского шприца, которую подсоединяют к линии газообразного азота, подаваемого со скоростью, обеспечивающей равномерное перемешивание жидкости в пробирке.

Остаток в пробирке центрифугируют со скоростью вращения 5000-6000 об/мин в течение 10 мин (до полного исчезновения мути).

С помощью микрошприца вводят в испаритель хроматографа подготовленную пробу и выписывают хроматограмму на масштабе чувствительности, обеспечивающей максимальную высоту пиков.

Концентрацию ДМФА в анализируемом воздухе вычисляют по формуле
C где С содержание ДМФА в анализируемом воздухе, мг/м³;
q содержание ДМФА, найденное по градуировочному графику, кг/см³;
Y_пр объем воздуха, отобранный для анализа и приведенный к нормальным условиям, дм³;
Y₁ общий объем элюента (спиртоводной смеси), взятый для элюирования ДМФА, см³;
Y₂ объем элюата, взятый на упаривание, см³;
Y₃ объем элюата после упаривания, см³.

П р и м е р 1. С целью установления полноты определения ДМФА выдувают известное его количество, помещенное в ампулу с сифоном и полусифоном, воздухом, подаваемым со скоростью 8 дм³/мин в поглотительную систему, состоящую из двух поглотителей Яворовской, содержащих по 3 см³ активированного 15%-ным раствором соляной кислоты силикагеля. Введено 0,1 см³ водного раствора ДМФА с концентрацией 1,0 мг/см³, т.е. 0,1˙1,0 0,1 мг ДМФА. Скорость протягивания воздуха 8 дм³/мин. Продолжительность протягивания 30 мин. Общий объем пропущенного воздуха 240 дм³. По истечении 30 мин поглотители отсоединяют от системы, силикагель из обоих поглотителей пересыпают в пробирку со стеклянной пробкой, приливают 10 см спирто(этанол)водной смеси 3:2, встряхивают в течение 10 мин.

В градуированную центрифужную пробирку с ценой деления 0,1 см³ с помощью пипетки вносят 3 см³ спиртоводного элюата, выпаривают на электроплитке до остатка 1 см³ (объем отмечают, когда температура жидкости сравняется с комнатной).

Остаток центрифугируют при скорости вращения 5000-6000 об/мин в течение 10 мин (до полного исчезновения мути) и определяют содержание ДМФА хроматографическим методом. Результат анализа представлен в табл.1.

П р и м е р 2. Аналогично примеру 1 проводят опыт с использованием силикагеля, активированного 18%-ным раствором соляной кислоты. Результат анализа представлен в табл.1.

П р и м е р 3. Аналогично примеру 1 проводят опыт с 0,1 см³ раствора ДМФА с концентрацией 0,125 мг/см³. В качестве элюента используют смесь метанол:вода 3:2. Результаты представлены в табл.1.

П р и ме р 4. Аналогично проводят опыт, отбирая 0,1 см³ раствора ДМФА с концентрацией 0,125 мг/см³. В качестве элюента используют смесь изопропилового спирта и воды 3:2. Результат анализа представлен в табл.1.

П р и м е р 5. Анализируют воздух рабочей зоны (ПДК 10 мг/м³).

В течение 30 мин протягивают анализируемый воздух через поглотительную систему со скоростью 3 дм³/мин. Силикагель с обоих поглотителей пересыпают в пробирку со стеклянной пробкой и продолжают анализ как в примере 1. Результат анализа представлен в табл.1.

П р и м е р 6. Анализируют воздух населенных пунктов (ПДК 0,03 мг/м³).

В течение 30 мин протягивают анализируемый воздух через поглотительную систему со скоростью 8 дм³/мин. Затем силикагель с обоих поглотителей пересыпают в пробирку и продолжают анализ как в примере 1. Результат анализа представлен в табл.1.

П р и м е р 7. С целью определения метрологических характеристик метода одновременно проводят 5 параллельных анализов воздуха населенного пункта и проводят статистическую обработку результатов анализа при n 5, р 0,95. Результаты представлены в табл.2.

Использование: в аналитической химии, в частности в способе определения диметилформамида в воздухе. Сущность изобретения: способ предусматривает перед использованием активацию селикагеля кипячением в 15 18%-ном растворе хлористоводородной кислоты при их объемном соотношении, равном 1 2, промывку от ионов хлора водой и высушивание сначала при 95 105°С, потом при 150°С в течение 1 ч. Затем ведут пропускание воздушной анализируемой смеси и элюирование диметилформамида водно-спиртовой смесью с последующим выпариванием спирта. 2 табл.

1. СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДИМЕТИЛФОРМАМИДА В ВОЗДУХЕ путем его концентрирования с помощью поглотителя и анализа концентрата с использованием газожидкостной хроматографии на приборе с детектором ионизации, отличающийся тем, что в качестве поглотителя используют силикагель, активированный кипячением в 15-18-ном растворе хлористоводородной кислоты, взятом в объемном соотношении силикагель: раствор кислоты 1:2, и высушиванием после промывки от ионов хлора сначала при (100±5)^oС, а потом при 150^oС в течение 1 ч. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что концентрат диметилформамида получают элюированием из силикагеля водно-спиртовой смесью, из которой спирт удаляют выпариванием.