Способ определения летучих фенолов Советский патент 1993 года по МПК G01N31/00 

Изобретение относится к аналитической химии, а именно к способам количественного определения летучих фенолов (фенола, о-крезола, м-крезола и п-крезола) по радиоактивности реагента, связанного с этими веществами в комплексные соединения, и. может быть использовано для анализа аэрозолей, природных и сточных вод и т. п.

Цель изобретения - снижение предела определения, а также повышение правильности и точности определения летучих фенолов (фенола, о-крезола, м- и п-к резола).

Поставленная цель достигается тем, что в способе определения летучих фенолов осуществляется определение фенолов с помощью меченного тритием диазотирован- ного n-нитроаналина. после удаления

избытка которого с помощью хромотропной кислоты, к аликвоте экстракта комплексов фенолов с радиоактивным реагентом прибавляют аликвоту экстракта комплексов этих же фенолов с нерадиоактивным диазотированным n-нитроанилином. При этом содержание раствора анализируемой пробы с радиоактивным реагентом не должно превышать 20 - 25% от их содержания в добавке с нерадиоактивными комплексами. После хроматографического разделения с помощью хлорбензола пятна комплексов удаляют со слоем сорбента и измеряют их радиоактивность.

Использование меченного по тритию диазотированного г -нитроанилина, а также добавок нерадиоактивнмх комплексов фенолов с этим реагентом для снижения пре00

о о. со VI

СО

СО

дела определения летучих фенолов составляет новизну заявляемого объекта, т. к. в научно-технической и патентной литературе отсутствуют сведения о способе опреде- ления ЛФ, основанном на такой совокупности признаков.,

Существенные отличия заявляемого способа состоят в следующем.

Хотя диазотированный п-нитроаналин применялся для определения летучих фенолов после ТСХ-раздеделения, однако с его использованием возможно определение не менее 2 мкг фенолов в пробе. Это связано с тем, что фенолы с реагентом образуют окрашенные комплексы, которые при разделении на пластинке образуют три пятна: розово-сиреневое (фенол), серо-сиреневое (о-крезол) и светло-коричневое (м- и п-крезол). Положение пятна на пластинке определяется визуально, что вызывает трудности с точным определением краев пятей комплексов и увеличивает ошибку определения до 50%.

При уменьшении концентрации соответствующего фенола окраска пятна становится менее интенсивной, а при концентрации 1 мкг фенола положение пятна визуально не определяется, что вызывает невозможность определения фенолов при их концентрации 2 мкг. Использование меченного тритием ди- азотированного n-нитроанилина позволяет . снизить предел обнаружения фенолов до 0,05 мкг. Это связано с тем, что идентификация пятен основана на измерении радиоактивности, а не визуально, что вызывает снижение ошибки при определении малых содержаний фенолов и возможность их определения при такой концентрации, когда окраска комплекса не различима визуально. Обработка анализируемой системы хро- мотроповой кислотой при определении фенолов неизвестна, вместе с тем она определяет следующий эффект: для точного определения фенолов по радиоактивности меченного тритием диазотированного п- нитроанилина, связанного с ними в комплекс, необходимо полное удаление

0

5

0

свободного (непрореагированного с фенолами) радиоактивного реагента. Сочетание хромотроповой кислоты с диазотированным n-нитроанилином, меченным тритием, приводит к образованию соединения, которое не экстрагируется хлорбензолом и при экстракции комплексов фенолов с меченным диазотированным n-нитроанилином остается в водной фазе. Таким образом, применение хромотроповой кислоты для удаления избытка меченного n-нитроанилина позволяет улучшить воспроизводимость и уменьшить ошибку определения фенолов.

При выполнении количественных определений с использованием тонкослойной хроматографии приходится решать несколько проблем: а) обеспечение наилучшего разделения определяемых компонентов; б) уменьшение размывания пятен; в)количе- ственное детектирование комплексов после их разделения.

Основная сложность методов тонкослойной хроматографии заключается в том, что получаемая информация не обеспечивает 5 полной уверенности в правильной идентификации вещества, имеющего определенное значение Rf, Поэтому важны не абсолютные значения Rf пятен комплексов, а последовательность их расположения на пластинке.

При варьировании состава реальной пробы по качественным и количественным параметрам становится практически невозможно идентифицировать пятно пробы и количественно определить содержание того 5 или иного вещества. Пример изменения положения пятен (Rf пятен) комплексов при варьировании состава пробы представлен на фиг. 1.

На фиг. 1 показано изменение положе- 0 ния пятен комплексов летучих фенолов с диазртированным ri-нитроанилином при варьировании состава пробы. Неподвижная фаза - А1аОз-с толщиной слоя 1 мм, подвижная фаза - бензол. Хроматографирование на основе принципов прототипа.

Составы проб, мкг:

0

5

Использование: в аналитической химии. Сущность изобретения: состоит в том, что определение ведут с помощью меченного тритием диэзотированного п-нитроаналина, после удаления избытка которого с помощью хромотроповой кислоты к аликвоте экстракта комплексов фенолов с радиоактивным реагентом прибавляют аликвоту экстракта комплексов этих же фенолов с нерадиоактивным диазотированным n-нитроанилином. При этом содержание раствора анализируемой пробы с радиоактивным реагентом не должно превышать 20 - 25% от их содержания в добавке с.нерадиоактивными комплексами. После хрома ографического разделения с помощью хлорбензола пятна комплексов удаляют со слоем сорбента и измеряют их радиоактивность. 3 табл., 2 ил. СО С

1. - фенол i- .2. - о-крезол3. - м-и п-крезол. Примечаниние: При содержании 2 мкг пятно комплекса визуально не определяется.

Как видно из фиг. 1, в пробе 1 смесь м- и n-крезола может быть ошибочно идентифицирована как о-крезол, а изменение положения пятна о-крезола приводит к значительным ошибкам в его определении; в пробе 2 о-крезол может быть ошибочно идентифицирован как смесь м- и п-крезо- ла, а сильное изменение положения пятна фенола приводит к большим ошибкам в его определении; в пробе 3 уменьшение пятен комплексов о-крезола и смеси м- и п-крезо- ла приводит к ошибкам в их определении.

Именно эти причины - изменение абсо-- лютных значений Rf пятен комплексов от содержания веществ в пробе приводит к ограниченному применению ТСХ в основном для анализа модельных систем и однотипных по составу проб.

Количества, добавляемых комплексов подобраны таким образом, чтобы варьирование составов анализируемых проб в широких пределах вызывало изменение значения Rf пятна добавки не более, чем на 10-15%.

Применение добавок немечениых комплексов определяемых веществ в количествах, превышающих содержание этих веществ в анализируемом растворе для сохранения постоянства Rf и локализации зон комплексов ранее для определения летучих фенолов не применялось,

В целом, заявляемый способ позволяет устойчиво идентифицировать и.количественно определять от 10 мкг/л до 0,05 мкг/л летучих фенолов с относительной ошибкой 8-12%.

Сравнение условий выполнения ,и достигаемых параметров заявляемого способа, . прототипа и аналога (табл. 1) свидетельствует о преимуществах заявляемого способа.

Таким образом, заявляемый способ обеспечивает более низкий (в 40 раз) предел обнаружения и 3 - 4 кратное повышение точности определения.

Преимущества заявляемого способа состоят также в следующем: хроматограмма по заявляемому способу имеет все определяемые фенолы в оптимальных для разделеС целью улучшения правильности и точности определения для стандартизации значений Rf пятен комплексов фенолов авторами предложено использовать добавки избытков немеченных комплексов фенолов, причем такие их количества, чтобы содержание определяемых веществ в аликвоте экстракта пробы с радиоактивным реагентом не превышало 20 - 25% их содержания в добавке с нерадиоактивными комплексами. Для измерений используют всю зону пятна с добавками. Анализ проб по заявляемому способу представлен на фиг. 2,

Ка фиг. 2 показанохроматографическое разделение пятен комплексов летучих фенолов на основе принципов заявляемого способа. Неподвижная фаза - с толщиной слоя 1 мм; Подвижная фаза - бензол. Составы проб, мкг:

ния и проявления количествах. Это обуславливает высокую воспроизводимость Rf пятен и всего процесса хроматографирования. Кроме того, это обуславливает также четкую локализацию границ пятен комплексов, что

позволяет количественно измерять в одной порции суммарную радиоактивность пятна (после удаления слоя сорбента с комплексом). . В случае заявляемого способа наличие

комплексов фенолов с нерадиоактивным реагентом, обеспечивает четкое визуальное проявление пятна комплекса, а значит и локализацию зоны, содержащей радиоактивный комплекс.

Таким образом, нерадиоактивная добавка комплексов определяемых летучих фенолов обеспечивает хорошую воспроизводимость Rf пятен комплексов при хроматографироваиии, четкую локализацию зон,

содержащих радиоактивные комплексы; радиоактивность каждого пятна пропорциональна содержанию радиоактивного комплекса ЛФ и соответствует количеству определяемого фенола в анализируемой

пробе, так как радиоактивным реагентом обрабатывается только анализируемая проба...

Существенность заявляемого режима объясняется следующим образом: при содержании определяемых веществ в аликвоте раствора анализируемой пробы с радиоактивным реагентом менее 20% от их содержания в добавке с нерадиоактивным реагентом наблюдается увеличение ошибки определения ЛФ до 22 - 26%; при содержании определяемых веществ в аликвоте раствора анализируемой пробы с радиоактивным реагентом более 25% от их содержания в добавке с нерадиоактивным реагентом наблюдается искажение формы пятен комплексов и плохое их разделение, что также ведет к резкому увеличению ошибки определения,

Определение летучих фенолов осуществляют следующим образом: исследуемый раствор обрабатывают раствором радиоактивного диазотированного п-нитроанилина, избыток радиоактивного реагента (не связанного в комплекс с фенолами) удаляют прибавлением хромотроповой кислоты, а радиоактивные комплексы фенолов экстрагируют хлорбензолом, отбирают ал иквоту органического слоя, смешивают с аликвотой раствора нерадиоактивных комплексов, полученной аналогичным способом, смесь наносят на пластинку ТСХ, хроматографиру- ют бензолом, высушивают, проявившиеся пятна комплексов соскребают скальпелем в кюветы для измерения радиоактивности и измеряют j8 -радиоактивность, на соответствующем / -радиометре.

При анализе образцов с неизвестным содержанием определяемых веществ одновременно с хроматографированием смеси аликвоты экстракта анализируемой пробы и нерадиоактивной добавки получают эталонную хроматограмму самой нерадиоактивной добавкой комплексов фенолов. На полученных хроматограммах сравнивают формы пятен, их Rf. Если наблюдается искажение форм пятен, плохое их разделение при хроматографировании смеси, содержащей анализируемую пробу, это означает, что в аликвоте экстракта анализируемой пробы присутствует определяемое вещестг во в количестве, превышающем 20 - 25% его содержания в добавке нерадиоактивной пробы. В таких случаях повторяют хрома- тографирование при уменьшенной величине аликвоты экстракта анализируемой пробы в смеси.

Пример 1, Определение летучих фенолов в искусственных смесях.

К1 л анализируемой воды, содержащей 0,05 мкг фенола, 0,05 мкг о-крезола, 0,05 мг м-крезола и 0,05 мкг n-крезола, прибавляют 10 - 15 мл 10% сульфата меди (для осаждения сульфидов), подкисляют серной кислотой, вводя 3 - 5 мл ее избытка, и перегоняют.

К полученному дистилляту прибавляют 1,5 мл 1 М раствора NaOH и насыщают поваренной солью при комнатной температуре. Затем прибавляют 2 мл 1 М НС и

экстрагируют фенолы 50 мл диэтилового эфира в течение 10 минут. Отделяют эфирный слой и реэкстрагируют Л Ф 10 мл 1,5% КОН.

К полученному щелочному раствору

прибавляют 1 мл НаЗОз (1 : 1), 10 мл 4 М NazCOa и 1,5 мл раствора меченного диазотированного n-нитроанилина. Через 5 мин прибавляют 1,5 мл 5 М раствора хромотроповой кислоты и экстрагируют комплексы ЛФ 10 мл хлорбензола. К полученной органической фазе добавляют хлорбензоль- ный экстракт нерадиоактивных комплексов фенолов, который готовят следующим, образом: к 10 мл. 1,5% КОН прибавляют по 1,0

мкг фенола, о-крезола, м- и п-крёзола, 1 мл H2S04 (1 : 1), 10 мл 4 М №2СОз, 1,5 мл раствора немеченного n-нитроанилина и экстрагируют комплексы фенолов 10 мл хлорбензола (при этом содержание ЛФ составляет 20% от их содержания в добавке нерадиоактивной пробы), ., , :,.. ,

Для хроматографическрго разделения используют стеклянные пластинки размером 20 х 10 см, на которые нанесен слоя

.0з толщиной 1 мм. На.расстоянии 15мм от нижнего края проводят стартовую линию и наносят на нее 1 мм хлорбензольного рас-твора. Затем помещают пластинку в хрома- тографическую камеру с 80 мл бензола и

оставляют на 20 мин.

Затем стекло вынимают, высушивают, вырезают скальпелем образовавшиеся пятна, количественно переносят в кюветы, прибавляют по ТО мл жидкого сцинтиллятора

ЖС-8 и измеряют радиоактивность на Д- спектрометре Rack Beta-1218 фирмы Wailac. По результатам измерения радиоактивности пятен, удельной радиоактивности диазотированного n-нитроанилина и с

учетом объемов, взятых аликвот рассчитывают содержание определяемого фенола в пятне.

При содержании в искусственной смеси 0,05 мкг/л фенола - найдено: (0,049 ±0,004)

мкг/л фенола, Sr 0,08; 0,05 мкг/л о-крезола - найдено: (0,051 ± 0,006) мкг/л о-крезола, Sr 0,12; 0,05 мкг/л м-крезола - n-крезола - найдено: (0,051 ±0,004) мкг/л м- и п-крезо- ла, Sr 0,10.

П р и м е р 2. Определение летучих фенолов в воде р, Днестр и Дунай.

1 л отобранной речной воды фильтруют через складчатый фильтр синяя лента. Затем отгоняют и определяют летучие фенолы

как указано в п. 1. При этом содержание ЛФ составляет 22,5% от их содержания в добавке нерадиоактивной пробы (см. табл. 2). Пример 3. Определение летучих фенолов в сточной воде лакокрасочного производства.

К 100 мл анализируемой воды прибавляют 10- 15мл 10% сульфата меди, подкисляют серной кислотой, вводя 3 - 5 мл ее избытка и перегоняют до тех пор, пока в перегонной пробе не останется 30 мл жидкости. К остатку приливают 100 мл дистиллированной воды и продолжают перегонку. Дальнейший анализ проводят так; как указано в п. 1. При этом содержание Л Ф составляет 25% от их содержания в добавке нерадиоактивной пробы (см. табл. 3).

Формула изобретения Способ определения летучих фенолов, включающий отгонку смеси фенолов с водяСранение аналитических параметров заявляемого способа, прототипа и аналога

ным паром, обработку полученного дистиллята органическим реагентом, разделение аликвоты экстракта полученных комплексов методом тонкослойной хроматографии на пластинке с последующим определением содержания фенолов, отличающийся тем, что, с целью снижения предела определения летучих фенолов и повышения правильности и точности их определения, в качестве реагента используют меченный по тритию диазотированный п-нитроанилин, избыток которого удаляют обработкой хро- мотроповой кислотой, радиоактивные комп- лексьГфенолов экстрагируют хлорбензолом, аликвоту экстракта смешивают с аликвотой раствора, нерадиоактивных комплексов, полученной аналогичным способом, смесь наносят на пластинку, хроматографируют бензолом, высушивают и определяют содержание фенолов по радиоактивности пятен комплексов,

Таблица 1

Таблица 2

Линия фронта растворителя

еЛиния S

Фиг.

-е

старта

0 0

-&Таблица 3

Линия фронта растворителя

0

-е-еЛиния старта. Фиг. 1