ЭКСТРАГЕНТ ДЛЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ β,β′ -ДИХЛОРДИЭТИЛСУЛЬФИДА ИЗ ПРОБ ПОЧВЫ Российский патент 1998 года по МПК G01N30/08 

Изобретение относится к исследованию и анализу материалов путем разделения на составные части и может быть использовано в аналитической химии, а так же при осуществлении мониторинга окружающей среды в рамках выполнения Россией международных обязательств в области химического разоружения для извлечения β,β′-- дихлордиэтилсульфида (иприта) из проб почвы.

Вопросы аналитического сопровождения проблемы уничтожения химического оружия становятся особенно актуальными при количественном определении и идентификации следовых количеств загрязнителей окружающей среды в местах длительного хранения и при уничтожении отравляющих веществ кожно-нарывного действия, в частности, иприта.

Из проб воды иприт экстрагировали следующим образом: 250 - 500 мл исследуемой воды наливали в делительную воронку и приливали 15 - 20 мл петролейного эфира (бензина), перемешивали в течение 5 мин., после расслоения жидкости воду отделяли (Руководство по работе в автомобильной радиометрической и химической лаборатории АЛ-4М.- М.: Воениздат, 1988).

В качестве растворителей для извлечения иприта использовали этиловый спирт, петролейный эфир, воду (Франке З., Франц П., Варнке В. Химия отравляющих веществ. /Пер. Под ред. Кнунянца И. Л. - М.: Химия, 1973, т. 2, с. 404).

Для проведения экстракции иприта, находящегося в больших количествах (г/кг), из проб почвы, растительности, пищевых продуктов и фуража использовали этиловый спирт или петролейный эфир. Для этого пробу измельчали, перемешивали стеклянной лопаткой, отбирали 10 - 20 г исследуемого материала, переносили в колбу и приливали 15 - 20 мл растворителя. Колбу закрывали пробкой, содержимое тщательно перемешивали, помещали на водяную баню с температурой 35 - 40^oC и выдерживали 10 мин при периодическом перемешивании. Полученный экстракт фильтровали через бумажный фильтр, предварительно смоченный используемым растворителем. Если экстракта получали менее 15 мл, то к той же части пробы прибавляли еще половинной количество растворителя и операцию экстрагирования повторяли. Полученные экстракты объединяли и использовали для анализа (Руководство по работе в автомобильной радиометрической и химической лаборатории АЛ-4М. М.: Воениздат, 1988). Степень извлечения иприта, находящегося в следовых количествах (мкг/кг), в пробах почвы при осуществлении экстракции указанными экстрагентами составляла 15 - 25%.

При всех несомненных достоинствах (возможность извлечения иприта) вышеуказанный способ, однако, имеет ряд недостатков, основными из которых следует считать: 1) недостаточная полнота извлечения; 2) использование токсичного органического растворителя; 3) невоспроизводимость степени извлечения иприта.

Известно использование диоксида углерода, находящегося в сверхкритическом состоянии, для экстракции парафинсодержащих соединений с загрязненных поверхностей (патент US 4548755, 1985, G 11 B 1/10).

Задачей данного изобретения является увеличение степени извлечения, повышение достоверности результатов экстракции иприта из проб почвы, а также исключение из процедуры выделения иприта токсичных органических растворителей.

Задача достигается применением в качестве экстрагента диоксида углерода, находящегося в сверхкритическом состоянии.

Для подтверждения возможности осуществления изобретения 2 г почвы заражали 0,2 мл раствора иприта в хлороформе с концентрацией 1 - 10 мг/мл. Экстракцию проводили заявляемым экстрагентом с использованием сверхкритического флюидного экстракта "Suprex SFE" при следующих условиях: давление в системе 400 атм, температура термостата +65^oC, температура рестриктора +120^oC, температура ловушки -10^oC,температура десорбции +40^oC, скорость потока диоксида углерода, находящегося в сверхкритическом состоянии, 1 мл/мин, время статической стадии 20 мин.

Смыв с ловушки осуществляли 1 мл хлороформа. Количественное определение иприта проводили газохроматографическим методом на газовом хроматографе модели HP 5890 II серии с использованием пламенноионизационного детектора, при следующих условиях:
кварцевая капиллярная колонка HP-5, длиной 25 м, d_вн - 0,32 мм;
температура термостата колонки программируется от 50 до 220^oC со скоростью подъема 10^oC/мин;
температура испарителя - 280^oC
температура детектора - 280^oC;
расход газа-носителя (азота) - 1 мл/мин;
поддув азота в детектор - 20 мл/мин;
обдув прокладки в испарителе - 3 мл/мин;
расход водорода - 30 мл/мин;
расход воздуха - 400 мл/мин.

Степень извлеченная иприта составила 88%.

Пример 1. Для экстрагирования иприта пробу почвы (2 г) помещают в экстракционный сосуд сверхкритического флюидного экстрактора и проводят экстрагирование 10 мл диоксида углерода, находящегося в сверхкритическом состоянии, при указанных выше условиях. Полученный экстракт анализируют на газовом хроматографе. Степень извлечения иприта при данных условиях экстрагирования 88%.

Пример 2. Экстракцию иприта из пробы проводят при аналогичных условиях, объем экстрагента - диоксида углерода, находящегося в сверхкритическом состоянии, применяемого для извлечения вещества 3 мл. Степень извлечения 24%.

Пример 3. Экстракцию иприта из пробы почвы проводят при аналогичных условиях, объем экстрагента - диоксида углерода, находящегося в сверхкритическом состоянии, применяемого для извлечения вещества 20 мл. Степень извлечения 89%.

Примеры 4 - 10. Экстрагирование проводят аналогично примеру 1, но варьируя объем экстрагента. Данные по времени экстракции и степени извлечения иприта из проб почвы представлены в табл. 1.

Анализ полученных результатов показывает, что наибольшая степень извлечения иприта из проб почвы достигается применением в качестве экстрагента 10 мл диоксида углерода, находящегося в сверхкритическом состоянии. Увеличение объема применяемого экстрагента не приводит к существенному улучшению степени извлечения (примеры 3, 7 - 10), однако увеличивает время экстракции.

Сравнительная характеристика заявляемого экстрагента и прототипа представлена в табл. 2.

Данные табл. 2 свидетельствуют о явном преимуществе заявляемого экстрагента для извлечения иприта из проб почвы, состоящего из диоксида углерода, находящегося в сверхкритическом состоянии, перед прототипом. Использование предлагаемого экстрагента позволяет увеличить степень извлечения иприта из проб почвы до 88%, исключить использование токсичного органического растворителя этанола и приводит к высокой воспроизводимости величины коэффициента экстракции.

Применение диоксида углерода, находящегося в сверхкритическом состоянии, в качестве экстрагента для извлечения β,β′ - - дихлордиэтилсульфида из проб почвы. Техническим результатом является увеличение степени извлечения, повышение достоверности результатов экстракции β,β′ - дихлордиэтилсульфида из проб почвы. 2 табл.

Применение диоксида углерода, находящегося в сверхкритическом состоянии, в качестве экстрагента для извлечения β,β′ -дихлордиэтилсульфида из проб почвы.