СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ β-ХЛОРВИНИЛДИХЛОРАРСИНА В ВОЗДУХЕ НА УРОВНЕ ПДК Российский патент 2000 года по МПК G01N30/00 G01N30/48 

Изобретение относится к области анализа, конкретно к области анализа небиологических материалов физическими и химическими методами.

В настоящее время известно ограниченное количество методов количественного определения β -хлорвинилдихлорарсина (люизита) в воздухе на уровне ПДК даже для рабочей зоны, хотя существует необходимость разработки таких методов для объектов уничтожения химического оружия в системе войсковой и промышленной индикации при проведении мероприятий по экологической экспертизе.

Существует способ определения люизита в воздухе с использованием твердофазного сорбента-концентратора (стеклянных шариков дисперсностью 0,5...0,8 мм) с нанесенным на его поверхность полиэтиленгликолем (ПЭГ-1500), которым заполняются стеклянные трубки диаметром 5. ..7 мм с длиной слоя сорбента около 7 см. После экстракции вещества смесью растворителей производится прямой хроматографический анализ с использованием детектора, чувствительного к галогенсодержащим веществам (ДПР) [отчет о НИР "Разработка гигиенических нормативов содержания люизита в воздухе рабочей зоны и области окружающей среды", Ханка-5, Волгоград, НИИ гигиены, токсикологии и профпатологии МЗ и МП РФ, 1992 г., 42 с.].

При несомненных достоинствах способа отбора проб β-хлорвинилдихлорарсина из воздуха (простота, доступность как в лабораторных условиях, так и в полевых условиях на значительном удалении от места проведения анализа, сохранность проб в течение нескольких дней) известно, что прямое хроматографирование люизита осложнено возможностью превращения последнего в кислотную или оксидную формы при гидролизе в процессе анализа даже при незначительном содержании влаги.

Это искажает результаты анализа и не позволяет достичь чувствительности на уровне ПДК.

Известен способ химико-хроматографического определения микроколичеств β-хлорвинилдихлорарсина в воздухе путем отбора его из воздуха с использованием поглотительного сосуда Рихтера, заполненного хромосорбентом-комплексообразователем, раствором триэтаноламина (ТЭА) в 0,1N соляной кислоте, с последующим газохроматографическим анализом по ацетилену, выделяющемуся при щелочном гидролизе вещества [Станьков И.Н. и др. "Химико-хроматографическое определение β-хлорвинилдихлорарсина в воздухе и реакционных смесях его переработки" ЖАХ, 1996, Т. 51, N 5, стр. 528 - 532].

Газохроматографический метод анализа люизита путем конверсии до ацетилена, детектируемого пламенно-ионизационным детектором (ПИД), обладает высокой чувствительностью (5 • 10^-7 мг), что при отборе 100...150 л воздуха позволяет определять вещество в воздухе на уровне ПДК рабочей зоны.

Поэтому последний способ химико-газохроматографического определения выбран в качестве ближайшего аналога.

Однако применение хрупких стеклянных поглотительных сосудов Рихтера и жидкого сорбента-концентратора ограничивает применение способа - ближайшего аналога рамками лабораторных исследований из-за неизбежных потерь при транспортировке, перетаривании проб, из-за уноса части жидкого сорбента при продолжительном отборе проб воздуха на уровне ПДК.

Кроме того, проведенные авторами исследования показали, что при реакции щелочного гидролиза люизита, хемосорбированного жидким сорбентом (раствором ТЭА в 0,1N HCl), при комнатной температуре не достигается полнота выхода ацетилена из-за необходимости разрушения образующегося комплекса, табл. 1.

Поскольку pH раствора 2,2% ТЭА в 0,1N водном растворе HCl составляет 11,0, возможно разложение люизита в жидком сорбенте-концентраторе. В табл. 2 приведены результаты исследования стойкости растворов люизита в растворе ТЭА во времени.

Стойкость растворов люизита, приготовленных из исходного раствора 1 мг/мл на ТЭА, еще ниже: растворы стабильны в течение 3...5 часов, через 24 часа степень разложения вещества составляет 40...50%.

Проведенные исследования показывают, что необходимо строгое соблюдение единообразия анализа проб и градуировочных растворов во времени, приготовление градуировочных растворов каждый раз в день анализа. Все это делает невозможным использование указанного способа в системах войсковой и промышленной индикации, а также при решении задач экологического контроля.

Целью настоящего изобретения является упрощение способа определения люизита в воздухе по способу пробоотбора при снижении материальных, временных и трудозатрат, но при сохранении высокой чувствительности и достоверности определения.

Поставленная цель достигается использованием твердофазного сорбента-концентратора (стеклянные шарики дисперсностью 0,1...0,3 мм с нанесенным на их поверхность полиэтиленгликолем ПЭГ-1500), которым заполняется пробоотборная трубка, с последующим газохроматографическим анализом люизита по ацетилену, выделяющемуся при непосредственном взаимодействии люизита на поверхности твердофазного сорбента со щелочью.

Этим достигается:
упрощение способа отбора проб воздуха и расширение возможностей определения,
уменьшение трудозатрат за счет исключения технологических стадий экстракции с сорбента, прогрева проб в течение 0,5 часа, замера объема жидкого сорбента после аспирации воздуха,
снижение материальных затрат за счет возможности использования стабильного во времени исходного градуировочного раствора на 0,1N HCl,
уменьшение времени анализа (реакция щелочного гидролиза люизита в солянокислом растворе до ацетилена проходит с выходом 100% при комнатной температуре в течение 5 минут),
увеличение срока сохранности проб до нескольких дней в пробоотборных трубках.

При этом сохраняются высокая чувствительность и достоверность анализа.

Пример осуществления способа
Проверка работоспособности предлагаемого способа проводилась на лабораторной газодинамической установке [Кучинский Е.В., Меркулов П.Т. Отчет о НИР N 4852. "Разработка методик создания ПДК иприта и люизита в целях проведения испытаний технических средств мониторинга ОВ для объектов по УХО". - г. Вольск-18: в/ч 61469, 1997. - 43 с.], в которой создавался исходный стабильный во времени поток воздуха, зараженного люизитом в диапазоне концентраций 1 • 10^-4 ... 1 • 10^-3 мг/л.

Разбавлением исходного потока в 100...2500 раз достигались более низкие концентрации люизита в воздухе. Отбор проб осуществлялся как с использованием поглотительных сосудов Рихтера с жидким сорбентом-концентратором, так и предлагаемым способом.

Готовился твердый сорбент: стеклянные шарики дисперсностью 0,1...0,3 мм, промытые дистиллированной водой и 0,1N HCl, высушенные на воздухе, помещались в фарфоровую емкость и заливались 3% раствором ПЭГ-1500 в метаноле из расчета получения на поверхности сорбента, например, 10% вес. ПЭГ-1500.

После удаления метанола в воздушном термостате при 40^oC, высушивания сорбента, им снаряжались металлические пробоотборные трубки диаметром 1,0 см с длиной слоя сорбента 3...5 см.

Аспирация зараженного воздуха осуществлялась со скоростью 2...5 л/мин в течение 10...15 минут.

После отбора твердый сорбент количественно переносился в пенициллиновый флакон, герметизировался. Затем емкость вакуумировалась путем отбора 5 мл воздуха. После этого добавляли 6...7 мл 30% NaOH (свободный объем газового пространства в пенициллиновом флаконе с пробой должен соответствовать свободному объему во флаконе с градуировочным раствором). Реакционную смесь выдерживают в течение 5 минут при комнатной температуре при интенсивном встряхивании.

Затем вводят 2 мл газа из свободного объема флакона с пробой в испаритель хроматографа, оснащенного пламенно-ионизационным детектором (ПИД), определяя ацетилен, выделившийся при реакции щелочного гидролиза (хроматографическая колонка - полисорб-1, температура термостата колонки 50^oC, расход газа-носителя - 30 мл/мин, при этом время выхода ацетилена - 30 секунд).

Количественный анализ люизита в пробах производят по методу абсолютной калибровки по градуировочным растворам люизита с содержанием не ниже 95% на 0,1N HCl. Исходный градуировочный раствор 1 мг/мл на 0,1N HCl стабилен в течение месяца.

Реакцию щелочного гидролиза проводят при соотношении: 5 мл градуировочного раствора и 3 мл 30% NaOH.

Чувствительность определения люизита по ацетилену составляет 5 • 10^-7 мг, максимальная ошибка определения не превышает 20%.

В табл. 3 приведены результаты определения концентрации люизита в воздухе предлагаемым и известным способами.

Результаты, приведенные в табл. 3, показывают, что во всех случаях достигается полнота улавливания в среднем 73%, что позволяет считать возможным количественное определение микроконцентраций люизита в воздухе предлагаемым способом.

В табл. 4 приведены сравнительные характеристики способов определения люизита в воздухе, показывающие преимущества предлагаемого способа перед способом - ближайшим аналогом.

Изобретение относится к области анализа небиологических материалов физическими и химическими методами и может быть использовано при оценке глубины распространения опасных концентраций β-хлорвинилдихлорарсина на объектах уничтожения химического оружия, а также при решении задач по проведению экологического мониторинга. Стеклянными шариками с нанесенными на их поверхность полиэтиленгликолем заполняют пробоотборные трубки с последующим газохроматографическим анализом ацетилена, выделяющегося при щелочном гидролизе β-хлорвинилдихлорарсина. Техническим результатом изобретения является упрощение способа определения β- хлорвинилдихлорарсина в воздухе по способу пробоотбора при снижении материальных, временных и трудозатрат, но при сохранении высокой чувствительности и достоверности определения. 4 табл.

Способ определения β-хлорвинилдихлорарсина в воздухе на уровне ПДК путем отбора его из воздуха с использованием сорбента-концентратора и последующего анализа по ацетилену, выделяющемуся при щелочном гидролизе β-хлорвинилдихлорарсина, отличающийся тем, что отбор проб воздуха осуществляют на твердый сорбент-концентратор, представляющий собой стеклянные шарики с нанесенным на их поверхность полиэтиленгликолем, а реакцию щелочного гидролиза β-хлорвинилдихлорарсина до ацетилена проводят при непосредственном взаимодействии вещества на поверхности сорбента-концентратора со щелочью.