СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МОНОХЛОРФЕНОЛОВ В ВОДНЫХ СРЕДАХ Российский патент 1999 года по МПК G01N30/00 G01N31/00 G01N33/18 

Изобретение относится к аналитической химии органических соединений (концентрирование и определение) и может быть использовано в санитарно-эпидемиологическом контроле питьевых вод, состояния природных водных объектов, а также степени очистки сточных вод химических производств.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому решению является способ определения хлорфенолов, предусматривающий химическую модификацию определяемых соединений уксусным ангидридом в соответствующие эфиры монохлорфенолов (Кульбич Т. С., Козлова B.C. // Журнал аналитич. химии. 1990. Т. 45. N 2. С. 367-371).

Недостатком прототипа является высокий предел обнаружения и полуколичественный выход производных.

Задачей изобретения является селективное определение монохлорфенолов в водной среде, снижение пределов обнаружения.

Поставленная задача достигается тем, что в способе определения монохлорфенолов в водных средах, включающем химическую модификацию, экстракционное концентрирование и газохроматографическое детектирование электронозахватным детектором (ДЭЗ), новым является то, что в качестве модифицирующего реагента применяется молекулярный бром в количестве 0,05-0,25% к массе пробы, при содержании монохлорфенолов в воде 0,1-10 мгк/дм³.

Положительный эффект по предлагаемому способу достигается за счет того, что применяемый реагент-модификатор (бром) при взаимодействии с монохлорфенолами в водной среде образует дибромпроизводные монохлорфенолов, что позволяет значительно снизить пределы обнаружения монохлорфенолов, поскольку коэффициент захвата электронов в электронозахватном детекторе для атома брома в 10 раз выше, чем для атома хлора (Столяров Б.В., Савинов И.М., Витенберг А. Г. Руководство к практическим работам по газовой хроматографии. -Л.: Химия, 1988. С. 63).

Кроме того, дибромпроизводные монохлорфенолов образуются с количественным выходом, химически устойчивы и могут храниться в водном растворе до 48 час.

Способ определения монохлорфенолов в водных средах включает три этапа:
1) проведение химической модификации;
2) экстракционное концентрирование;
3) газохроматографическое детектирование.

Анализ выполняют по следующей методике. В мерную колбу помещают 1000 см³ анализируемой пробы. Для проведения бромирования создают щелочную среду (глициновый буферный раствор, pH 9). Исходный объем пробы делят на две равные части, в одну из которых вводят стандартную добавку аттестованных образцов состава растворов монохлорфенолов; расчетная концентрация индивидуальных монохлорфенолов в пробе - 0,5 мкг/дм³. В обе части пробы добавляют бромную воду; расчетное содержание брома в пробе 0,05 - 0,25%. Проводят бромирование анализируемых веществ в течение 10 мин. После завершения бромирования избыток брома удаляют раствором тиосульфата натрия; расчетная концентрация в пробе - 0,01 моль/дм³. Затем в обе части пробы вводят внутренний стандарт (2,4-дихлорфенол); расчетная концентрация в пробе - 0,05 мг/дм³. Перед проведением экстракции обе части пробы нейтрализуют соляной кислотой и устанавливают pH 2-3. Экстракцию проводят 1 см³ бензола в течение 10 мин; 1-10 мм³ полученных экстрактов вводят в газовый хроматограф. Концентрацию монохлорфенолов в анализируемой пробе вычисляют методом стандартной добавки с внутренним стандартом (2,4-дихлорфенол) (Новак Й. Количественный анализ методом газовой хроматографии. - М.: Мир, 1978.179 с).

где C_s - массовая концентрация определяемого вещества в стандартной добавке, мг/см³,
V_s - объем вводимой стандартной добавки, см³,
V_i - объем анализируемой пробы, см³,
S_i ^*, S_v ^* - площади пиков определяемого вещества и внутреннего стандарта соответственно на хроматограмме пробы с добавкой,
S_i, S_v - площади пиков определяемого вещества и внутреннего стандарта соответственно на хроматограмме пробы без добавки.

Условия газохроматографического определения: температура детектора - 300^oC, температура испарителя - 350^oC, температура термостата колонок - 140^oC. В качестве газа-носителя применяют азот (ос.ч.): поток через колонку - 0,5 см³/мин, поддув детектора - 25 см³/мин, деление потока - 1:50. Продолжительность анализа составляет 40 мин.

Примеры осуществления способа
Пример 1. В мерную колбу помещают 1000 см³ анализируемой пробы. Концентрация индивидуальных монохлорфенолов - 0,1 мкг/дм³. Для проведения бромирования создают щелочную среду (глициловый буферный раствор, pH 9). Исходный объем пробы делят на две равные части, в одну из которых вводят стандартную добавку аттестованных образцов состава растворов монохлорфенолов; расчетная концентрация индивидуальных монохлорфенолов в пробе - 0,5 мкг/дм³. В обе части пробы добавляют бромную воду; расчетное содержание брома в пробе 0,005%. Проводят бромирование анализируемых веществ в течение 10 мин. После завершения бромирования избыток брома удаляют раствором тиосульфата натрия; расчетная концентрация в пробе - 0,01 моль/дм³. Затем в обе части пробы вводят внутренний стандарт (2,4-дихлорфенол); расчетная концентрация в пробе - 0,05 мг/дм³. Перед проведением экстракции обе части пробы нейтрализуют соляной кислотой и устанавливают pH 2-3. Экстракцию проводят 1 см³ бензола в течение 10 мин; 1 - 10 мм³ полученных экстрактов вводят в газовый хроматограф. Концентрацию монохлорфенолов в анализируемой пробе вычисляют методом стандартной добавки с внутренним стандартом (2,4-дихлорфенол).

Способ неосуществим, так как предел обнаружения (8 мкг/дм³) выше, чем по прототипу.

Пример 2. Содержание брома в пробе - 0,05%. Анализируют, как указано в примере 1. Предел обнаружения - 0,6 мкг/дм³. Способ осуществим.

Пример 3. Содержание брома в пробе - 0,08%. Анализируют, как указано в примере 1. Предел обнаружения - 0,4 мкг/дм³. Способ осуществим.

Пример 4. Содержание брома в пробе - 0,12%. Анализируют как указано в примере 1. Предел обнаружения - 0,25 мкг/дм³. Способ осуществим.

Пример 5. Содержание брома в пробе - 0,15%. Анализируют, как указано в примере 1. Предел обнаружения - 0,2 мкг/дм³. Способ осуществим.

Пример 6. Содержание брома в пробе - 0,25%. Анализируют, как указано в примере 1. Предел обнаружения - 0,1 мкг/дм³. Способ осуществим.

Пример 7. Содержание брома в пробе - 0,30%. Анализируют, как указано в примере 1. Предел обнаружения - 0,1 мкг/дм³. Способ осуществим.

Результаты определения монохлорфенолов в воде предлагаемым способом приведены в таблице.

Из примеров 1-7 и таблицы следует, что предлагаемый способ определения монохлорфенолов осуществим в диапазоне концентраций брома 0,05-0,25% по отношению к массе пробы. Дальнейшее увеличение содержания брома нецелесообразно, поскольку не оказывает существенного влияния на пределы обнаружения монохлорфенолов. При содержании брома менее 0.05% образуется недостаточное количество бромпроизводных монохлорфенолов.

По сравнению с прототипом предлагаемое техническое решение имеет следующие преимущества:
- более низкий предел обнаружения определяемых соединений;
- количественный выход производных;
- более высокие коэффициенты распределения производных между органической и водной фазами при экстракционном концентрировании;
- модифицирующий реагент более дешев и широко распространен.

Способ применим в санитарно-эпидемиологическом контроле питьевых вод, состоянии природных водных объектов, а также степени очистки сточных вод химических производств. Способ включает химическую модификацию при использовании в качестве реагента-модификатора брома в количестве 0,05-0,25% к массе пробы, экстракционное концентрирование и газохроматографическое детектирование экстракта. Достигается повышение селективности и чувствительности анализа. 1 табл.

Способ определения монохлорфенолов в водных средах, включающий химическую модификацию, экстракционное концентрирование и газохроматографическое детектирование экстракта, отличающийся тем, что в качестве реагента-модификатора применяют бром в количестве 0,05 - 0,25% к массе пробы.