СПОСОБ СУММАРНОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ АЛКИЛАЦЕТАТОВ C -C В ВОЗДУХЕ РАБОЧЕЙ ЗОНЫ Российский патент 2004 года по МПК C07C69/12 G01N27/02 

Изобретение относится к аналитической химии органических соединений (разделение и анализ) и может быть использовано при анализе воздуха рабочей зоны предприятий по производству красителей, лаков, фармацевтической продукции.

Для контроля за содержанием алкилацетатов C₂-C₅ в воздухе применяются фотометрический [Методические указания на определение вредных веществ в воздухе. - М.: ЦРИА “Морфлот”, 1981, 252 с.] и газохроматографический [Другов Ю.С. Методы анализа загрязнений воздуха. М.: Химия, 1984, с.203] методы.

Недостатками известных методов являются длительная пробоподготовка (фотометрия) и сложное аппаратурное оформление (газовая хроматография).

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому решению является способ суммарного определения алкилацетатов C₂-C₅ в воздухе рабочей зоны методом пьезокварцевого микровзвешивания [Кучменко Т.А. Применение метода пьезокварцевого микровзешивания в аналитической химии. - Воронеж: изд-во Воронеж, гос. технол. акад., 2001, 280 с.]. Способ заключается в том, что в проточную ячейку детектирования с модифицированным пьезорезонатором вводят анализируемую пробу воздуха, содержащую алкилацетаты C₂-C₅. По отклику резонатора оценивают суммарное содержание компонентов в пробе.

Недостатком способа является низкая селективность пленок сорбентов и как следствие невысокая чувствительность определения, диффузионный (проточный) анализ не позволяет получать стабильный аналитический сигнал при малых концентрациях алкилацетатов в пробе.

Технической задачей изобретения является снижение пределов обнаружения алкилацетатов C₂-C₅, повышение чувствительности анализа, упрощение аппаратурного оформления.

Поставленная задача достигается тем, что в способе суммарного определения алкилацетатов C₂-C₅ в воздухе рабочей зоны, включающем отбор пробы, подготовку сенсора, определение алкилацетатов C₂-C₅ модифицированным пьезокварцевым резонатором, новым является то, что для определения алкилацетатов C₂-C₅ пьезокварцевый резонатор модифицируют активным сорбентом полиэтиленгликоль себацинатом (ПЭГСб) с массой 10-25 мкг.

Положительный эффект по предлагаемому способу достигается за счет того, что применяемый в качестве активного сорбента ПЭГСб позволяет суммарно определять микроколичества алкилацетатов C₂-C₅ в анализируемой пробе воздуха. Оптимальная масса активного сорбента (10-25 мкг) способствуют увеличению чувствительности пьезокварцевого сенсора.

Способ суммарного определения алкилацетатов C₂-C₅ в воздухе осуществляется в два этапа.

1) Подготовка сенсора для суммарного определения алкилацетатов C₂-C₅ в воздухе рабочей зоны. На обе стороны алюминиевого электрода (диаметр 5 мм, площадь 0,2 см²) пьезоэлектрического кварцевого резонатора (срез AT, плотность кварца 2600 кг/м³) с собственной частотой 10 МГц микрошприцем наносят раствор ПЭГСб в ацетоне так, чтобы после испарения растворителя в сушильном шкафу в течение 10 мин при 60°С масса пленки составляла 10-25 мкг.

2) Определение алкилацетатов C₂-C₅ в воздухе. Модифицированный кварцевый сенсор помещают в ячейку детектирования с инжекторным вводом пробы. Выдерживают в течение 3 мин для установления стабильного нулевого сигнала F⁰. Затем в ячейку детектирования вводят шприцем 10 см³ воздуха, содержащего алкилацетаты C₂-C₅. Через 1 мин после ввода пробы фиксируют частоту колебаний пьезокварцевого резонатора F. По разности F⁰ и F рассчитывают отклик резонатора ΔF:

ΔF=F⁰-F.

По отклику модифицированного пьезокварцевого резонатора и уравнению градуировочного графика находят содержание алкилацетатов C₂-C₅ в анализируемой пробе воздуха:

ΔF=1,25·C_A,

где ΔF - отклик модифицированного пьезокварцевого резонатора, Гц;

С_А - суммарная концентрация алкилацетатов C₂-C₅ пробе воздуха, мг/м³.

Примеры осуществления способа

Пример 1

На обе стороны электрода резонатора микрошприцем наносят раствор ПЭГСб в ацетоне так, чтобы масса пленки после удаления растворителя в сушильном шкафу (10 мин, 60°С) составляла 10 мкг. После сушки модифицированный пьезокварцевый резонатор помещают в ячейку детектирования с инжекторным вводом пробы, вводят анализируемую пробу и фиксируют отклик резонатора через 1 мин после ввода пробы. По отклику модифицированного пьезокварцевого резонатора и уравнению градуировочного графика рассчитывают содержание алкилацеатов C₂-C₅ в пробе воздуха. Способ осуществим, результаты анализа приведены в табл.1.

Максимальная чувствительность сенсора к алкилцетатам C₂-C₅ 1,3 Гц·м³/мг;

пределы обнаружения алкилацетатов C₂-C₅ в воздухе рабочей зоны 0,05 мг/м³;

продолжительность анализа с пробоотбором по полной схеме с предварительной модификацией электродов 30 мин;

число определений без обновления покрытий на электродах ≈80;

продолжительность анализа с пробоотбором на модифицированном пьезокварцевом резонаторе с последующей регенерацией 10-15 мин.

Пример 2

На обе стороны электрода резонатора микрошприцем наносят раствор ПЭГСб так, чтобы масса пленки после удаления растворителя в сушильном шкафу (10 мин, 60°С) составляла 20 мкг. Далее анализируют, как указано в примере 1. Способ осуществим. Результаты приведены в табл.1.

Пример 3

На обе стороны электрода резонатора микрошприцем наносят раствор ПЭГСб так, чтобы масса пленки после удаления растворителя в сушильном шкафу (10 мин, 60°С) составляла 25 мкг. Далее анализируют, как указано в примере 1. Способ осуществим. Результаты приведены в табл.1.

Пример 4

На обе стороны электрода резонатора микрошприцем наносят раствор ПЭГСб так, чтобы масса пленки после удаления растворителя в сушильном шкафу (10 мин, 60°С) составляла 5 мкг. Далее анализируют, как указано в примере 1. Способ неосуществим, так как фиксируемый отклик (F, кГц) нестабилен, увеличивается ошибка определения. Результаты приведены в табл.1.

Пример 5

На обе стороны электрода резонатора микрошприцем наносят раствор ПЭГСб так, чтобы масса пленки после удаления растворителя в сушильном шкафу (10 мин, 60°С) составляла 30 мкг. Далее анализируют, как указано в примере 1. Способ неосуществим, так как большая масса пленки приводит к снижению чувствительности определения суммарного содержания алкилацетатов в воздухе. Результаты приведены в табл.1.

Пример 6

На обе стороны электрода резонатора микрошприцем наносят раствор другого модификатора - полиэтиленгликоль адипината в ацетоне так, чтобы масса пленки после удаления растворителя в сушильном шкафу (30 мин, 60°С) составляла 18 мкг. Далее анализируют, как указано в примере 1. Способ неосуществим. Результаты приведены в табл.1.

Некоторые характеристики заявленного решения и прототипа сопоставлены в табл.2.

Из примеров 1-6 и табл. 1 и 2 следует, что положительный эффект по предлагаемому способу достигается при массе сорбента (ПЭГСб) 10-25 мкг (примеры 1-3). При уменьшении или увеличении массы сорбента (примеры 4 и 5) снижается чувствительность модифицированного кварцевого резонатора по отношению к алкилацетатам C₂-C₅, увеличивается ошибка определения. Применение в качестве модификатора электродов резонатора другого сорбента (пример 6) не позволяет суммарно определять алкилацетаты C₂-C₅ в воздухе рабочей зоны.

Таким образом, предлагаемый способ суммарного определения алкил-ацетатов в воздухе рабочей зоны по сравнению с прототипом позволяет:

1) значительно упростить аппаратурное оформление за счет усовершенствования экспериментальной установки;

2) снизить пределы обнаружения алкилацетатов C₂-C₅ до 0,05 мг/м³;

3) повысить чувствительность определения.

Использование: изобретение относится к аналитической химии органических соединений (разделение и анализ) и может быть использовано при анализе воздуха рабочей зоны предприятий по производству красителей, лаков, фармацевтической продукции. Сущность: осуществляют отбор пробы, подготовку сенсора, определение алкилацетатов C₂-C₅ модифицированным пьезокварцевым резонатором. При этом пьезокварцевый резонатор модифицируют активным сорбентом полиэтиленгликоль себацинатом (ПЭГСб) с массой 10-25 мкг. Технический результат изобретения заключается в снижении пределов обнаружения алкилацетатов C₂-C₅, повышении чувствительности анализа, упрощении аппаратурного оформления. 2 табл.

Способ суммарного определения алкилацетатов C₂-C₅ в воздухе рабочей зоны, включающий отбор пробы, подготовку сенсора, определение алкилацетатов C₂-C₅ модифицированным пьезокварцевым резонатором, отличающийся тем, что для определения алкилацетатов C₂-C₅ пьезокварцевый резонатор модифицируют активным сорбентом полиэтиленгликоль себацинатом с массой 10-25 мкг.