СОСТАВ ЭКСТРАГЕНТА ДЛЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ β-ХЛОРВИНИЛАРСИНОКСИДА ИЗ ПРОБ ПОЧВЫ Российский патент 1999 года по МПК A62D3/00 B01D11/00 

Изобретение относится к области исследования и анализа материалов путем разделения на составные части и может быть использовано в аналитической химии для выделения β- хлорвиниларсиноксида из проб почвы, а также при экологическом контроле и мониторинге окружающей среды.

Россия, подписав Конвенцию о запрещении химического оружия в 1993 г, приняла на себя обязательства полностью ликвидировать свои запасы отравляющих веществ. Одним из основных отравляющих веществ кожно-нарывного действия, которое подлежит уничтожению, является β- хлорвинилдихлорарсин (люизит). Известно, что люизит практически мгновенно реагирует с водой, образуя малорастворимое и токсичное соединение - хлорвиниларсиноксид (Савин Ю.Н., Вишенкова Е.М., Пасынкова Е.М. Ж. Рос. хим. о-ва им. Д.И.Менделеева, 1995, т. 39, N 4, с. 121-125; Карлссон Э., Руин П., Винтер С. Там же, с. 79-88; Александров В.Н., Емельянов В.И. Отравляющие вещества. М.: Воениздат, 1990, 272 с.).

Эколого-аналитические аспекты проблемы уничтожения отравляющих веществ кожно-нарывного действия и, в частности люизита, предполагают всесторонний контроль за деятельностью объектов по уничтожению химического оружия, повседневную оценку состояния различных объектов окружающей среды в местах хранения и уничтожения химического оружия.

Для извлечения хлорвиниларсонистой кислоты из воды пробу (5 мл) вносили в стеклянную пробирку емкостью 10 мл, снабженную резьбовой пробкой с тефлоновым уплотнением, добавляли 0,5 мл 0,01% (об.) раствора 1,3-пропандитиола в гексане. Раствор непрерывно встряхивали в течение 1 ч, затем отделяли гексановый слой и подвергали его хроматографическому анализу. Степень извлечения хлорвиниларсонистой кислоты - не более 60% (Элбро Т., Дерст Д., Симак Р. Ж. Рос, хим. о-ва им. Д.И. Менделеева, 1995, т. 39, N 4, с. 125-128).

Для извлечения люизита из почвы пробу при необходимости измельчали, тщательно перемешивали стеклянной лопаткой, отбирали 10-20 г исследуемого материала, переносили в коническую колбу и приливали 15-20 мл растворителя (петролейный эфир, этиловый спирт, воды). Колбу закрывали пробкой, содержимое тщательно перемешивали, помещали в 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 половинное количество растворителя и операцию экстрагирования повторяли. Полученные экстракты объединяли и использовали для анализа. В некоторых случаях при извлечении люизита из проб почвы экстракты получались окрашенными. Для обесцвечивания окрашенных экстрактов использовали порошкообразный березовый активированный уголь (БАУ). Для этого в пробирку наливали 8-10 мл экстракта, прибавляли мерником 0,5 см³ угля и после перемешивания нагревали на водяной бане до закипания раствора. Горячий раствор быстро фильтровали через бумажный фильтр и анализировали в соответствии с "Руководством. ..", предназначенном для анализа зараженных проб воды, воздуха, грунта, растительности, продовольствия, фуража, продуктов ядерного взрыва или взятых из различных оболочек (снарядов, бомб), содержащих отравляющие вещества (Руководство по работе в автомобильной радиометрической и химической лаборатории АЛ-4М. М.: Воениздат, 1980).

Для извлечения β- хлорвиниларсиноксида 5 г почвы вносили в стеклянную пробирку емкостью 10 мл, снабженную резьбовой пробкой с тефлоновым уплотнением, добавляли 5 мл воды (электросопротивление 18 Ом) и доводили pH смеси до 2,0 прикапыванием хлороводородной кислоты. Пробирку с содержимым непрерывно встряхивали в течение 1 ч, после чего выдерживали 1 мин в центрифуге до образования отчетливо видимого жидкого слоя над почвой. С помощью градуировочной пипетки переносили 3 мл водного слоя в другую стеклянную пробирку, снабженную пробкой, далее добавляли 0,5 мл 0,01% (об.) раствора 1,3-пропандитиола в гексане. Раствор непрерывно встряхивали в течение 1 ч, затем отделяли гексановый слой и подвергали его хроматографическому анализу. Степень извлечения β- хлорвиниларсиноксида составляла не более 60% (Элбро Т. , Дерст Д., Симак Р. Ж. Рос. хим. о-ва им. Д.И. Менделеева, 1995, т. 39, N 4, с. 125).

Данный состав экстрагента для извлечения β- хлорвиниларсиноксида из проб почвы является наиболее близким к заявляемому и рассматривается нами в качестве прототипа.

При всех несомненных достоинствах (возможность извлечения β- хлорвиниларсиноксида) прототип имеет, однако, ряд недостатков, основными из которых следует считать длительность процесса экстракции и недостаточную полноту извлечения.

Задачей данного изобретения является увеличение степени извлечения и уменьшение времени экстракции β- хлорвиниларсиноксида из проб почвы.

Задача достигается применением экстрагента, состоящего из диоксида углерода, находящегося в сверхкритическом состоянии, и метанола при следующем соотношении ингредиентов, об.%:
Диоксид углерода в сверхкритическом состоянии - 92-96
Метанол - Остальное
Для подтверждения возможности осуществления изобретения 1 г почвы заражали 0,2 мл раствора β- хлорвиниларсиноксида с концентрацией 5 мг/мл. Извлечение β- хлорвиниларсиноксида из почвы проводили заявляемым экстрагентом (10 мл) с использованием сверхкритического флюидного экстрактора "Suprex SFE" при следующих условиях:
Давление в системе, атм. - 350
Температура термостата, ^oC - 65
Температура ловушки, ^oC - 0
Температура десорбции, ^oC - 40
Температура устройства противодавления, ^oC - 80
Время статической стадии, мин - 20
Скорость потока двуокиси углерода, мл/мин - 1
Конечный объем метанольного экстракта, мл - 1
Анализ проводили на жидкостном хроматографе HP 1090 (серия 2), использовали колонку из нержавеющей стали HP ODS hypersil (5 мкм; 100•2,1 мм). Степень извлечения составила 82%.

Пример 1. Для экстрагирования β- хлорвиниларсиноксида пробу почвы (1 г), зараженную веществом, помещали в экстракционный сосуд сверхкритического экстрактора и экстрагировали 10 мл смеси, об.%:
Диоксид углерода в сверхкритическом состоянии - 94
Метанол - Остальное
При указанных выше условиях проведения анализа степень извлечения при данных условиях экстрагирования составила 82%.

Пример 2. Условия проведения экстракции те же, при этом экстрагент имеет следующий состав, об.%:
Диоксид углерода в сверхкритическом состоянии - 92
Метанол - Остальное
Степень извлечения составила 82%.

Пример 3. Условия проведения экстракции те же, при этом экстрагент имеет следующий состав, об.%:
Диоксид углерода в сверхкритическом состоянии - 96
Метанол - Остальное
Степень извлечения составила 82%.

Примеры 4 - 9. Условия проведения экстракции аналогичны примеру 1, но извлечение хлорвиниларсиноксида из проб почвы проводят варьируя состав экстрагента. Данные по времени экстракции и степени извлечения β- хлорвиниларсиноксида из проб почвы представлены в табл. 1.

Анализ полученных результатов показывает, что наибольшая степень извлечения β- хлорвиниларсиноксида из проб почвы достигается применением экстрагента следующего состава, (об.%): диоксид углерода в сверхкритическом состоянии - 92-96; метанол - остальное. Отклонение от вышеуказанных соотношений диоксида углерода и метанола приводит к уменьшению степени извлечения β- хлорвиниларсиноксида (примеры 4-9).

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

Данные табл. 2 свидетельствуют о явном преимуществе заявляемого состава экстрагента для извлечения β- хлорвиниларсиноксида из проб почвы, состоящего из диоксида углерода, находящегося в сверхкритическом состоянии, и метанола при следующем соотношении ингредиентов, об.%, 92-96: остальное, перед прототипом.

Использование предлагаемого состава экстрагента позволяет увеличить степень извлечения β- хлорвиниларсиноксида до 82% и уменьшить время экстракции в 2 раза по сравнению с прототипом, а также способствует достижению большей производительности при возможном массовом анализе загрязнений окружающей среды (16 проб за 1 рабочий день).

Может быть использовано в аналитической химии для выделения β-хлорвиниларсиноксида из проб почвы, а также при экологическом контроле и мониторинге окружающей среды. Состав экстрагента, включающий диоксид углерода, находящегося в сверхкритическим состоянии, и метанола при следующем соотношении инградиентов (об. %): диоксид углерода в сверхкритическом состоянии - 92-96; метанол - остальное. Изобретение позволяет увеличить степень извлечения β-хлорвиниларсиноксида и уменьшить время экстракции. 2 табл.

Состав экстрагента для извлечения β-хлорвиниларсиноксида из проб почвы, отличающийся тем, что используют смесь, состоящую из диоксида углерода, находящегося в сверхкритическом состоянии, и метанола при следующем соотношении инградиентов, об.%:
Диоксид углерода в сверхкритическом состоянии - 92 - 96
Метанол - Остальное