logo
Промышленная экология

Влияние галоидов в молекуле на чувствительность определения

Вещество Чувствительность, отн. ед.

Хлорбутан 1

Хлорпентан 1

Хлоргептан 1,5

Дихлорбутан 15

Дихлорэтан 190

Бромбутан 280

Хлороформ 6-104

Диброметан 1,1 105

4. Детектор термоионный (ДТИ) по принципу действия аналогичен ДИП. Однако дополнительно в водородное пламя непрерывно поступает поток ионов щелочных металлов (калий, натрий, цезий). В их присутствии резко возрастает эффективность ионизации соединений, содержащих азот, фосфор, хлор и др. ДТИ применяют для определения ФОС и азотсодержащих соединений.

5. Пламенно-фотометрический детектор (ПФД) селективен и обладает повышенной чувствительностью по отношению к соединениям, содержащим серу.

Качественный анализ состоит в сравнении периодов времени удерживания данного вещества на хроматограмме от момента ввода пробы в испаритель до момента, соответствующего максимальному значению сигнала для данного компонента.

Количественный анализ основан на прямо пропорциональной зависимости содержания вещества в пробе от площади пика данного компонента на хроматограмме. Расчет ведется в основном тремя методами.

1. Метод абсолютной калибровки заключается в построении графиков зависимости высоты или площади пика х от содержания компонента в смеси. Расчет ведется по следующим формулам:

где а — содержание вещества, определенное по графику, мг;

V — объем пробы воздуха, вводимого в испаритель хроматографа, мл;

с — концентрация вещества, рассчитанная по графику, мг/мл;

V2o — объем пробы воздуха, приведенный к стандартным условиям, мл.

2. Метод внутреннего стандарта основан на введении в анализируемую смесь известного количества вещества, принимаемого за стандарт. По своим свойствам оно должно быть достаточно близко к анализируемым соединениям, но полностью отличаться от них на хроматограмме.

3. Метод норматизации площадей пиков. При этом сумму площадей всех пиков с учетом поправочных коэффициентов принимают за 100%. Для вычисления концентрации вещества (в объемных процентах) необходимо его площадь умножить на 100 и разделить на сумму всех площадей. Метод прост, но может быть использован лишь тогда, когда все компоненты известны и полностью разделены. Хроматографы состоят из основных блоков: блок подготовки газов, термостат колонок (в том числе испаритель), детектор и регистратор (самописец). Характеристики некоторых марок хроматографов, применяемых в России, приведены в табл. 6.1.

Высокоэффективная жидкостная хроматография (ВЭЖХ) — хроматографический метод, позволяющий разделить высококипящие жидкости и (или) твердые вещества, которые затруднительно либо нецелесообразно определять методом газожидкостной хроматографии, например полициклические ароматические углеводороды, аминокислоты, ПАВ, пестициды, лекарственные препараты, углеводы и др.

Хроматограф состоит из:

Применяют отечественные хроматографы: милихром-4, ми-лихром-5 (г. Орел) с УФ-детектором; серия «Цвет-300» модели 304 и 305 (г. Дзержинск) с рефрактометрическим детектором; из зарубежных наилучшие — хроматографы фирмы «Хьюлет-Паккард».

Тонкослойная хроматография (ТСХ). Разделение происходит на специальных пластинках для тонкослойной хроматографии. Неподвижная фаза в ТСХ: силикагель, оксид алюминия, ионообменные смолы с добавками крахмала и гипса.

Анализируемую смесь наносят на стартовую линию микрошприцем или микропипеткой. Пластинку или бумагу с нанесенной пробой помещают в закрытую камеру, содержащую растворитель, который перемещается по слою сорбента (или по бумаге) под действием капиллярных сил. Компоненты смеси перемещаются вместе с растворителем с различными скоростями. По окончании разделения пластинку или бумагу вынимают из камеры, испаряют растворитель, обрабатывая струей теплого воздуха. Определяемые вещества проявляются на хроматограмме в виде пятен в результате обработки специальным реактивом (например, нингидрин при анализе аминокислот) или методом флюоресценции. Содержание анализируемого компонента пропорционально площади пятна. Количественную оценку проводят или непосредственно на пластинке с помощью планиметра, или путем снятия окрашенного пятна с хроматограммы экстракции вещества растворителем и определения его содержания фотометрическим методом или с помощью денситометра.

Ионная хроматография объединяет принцип ионообменной хроматографии, включающей последовательное использование двух колонок, с кондуктометрическим детектированием. В основе этого метода — элюентное ионообменное разделение ионов на первой (разделяющей) колонке с последующим подавлением фонового сигнала элюента на второй (подавляющей) ионообменной колонке. Ионообменные колонки заполняются неподвижными фазами, содержащими в своей структуре ионо-генные группы, способные к реакции обмена и обладающие высокой проникающей способностью. При анализе катионов колонку для разделения заполняют сульфированными катионитами низкой емкости, а подавляющую колонку — анионитом высокой емкости. В качестве элюентов используют растворы НС1 и HNO3, гидрохлорида пиридина и др. В качестве подвижной фазы — растворы карбоната и гидрокарбоната натрия.

В последние годы развивается ионная хроматография без подавления фонового сигнала элемента и с различными способами детектирования: фотометрический, атомноабсорбционный, ионометрический (ионселективные электроды).

Преимуществами метода являются: низкий предел определения — 1-Ю'6 мг/мл, селективность, возможность одновременного определения неорганических и органических ионов, экспрессность, широкий диапазон определяемых концентраций.

Применяют отечественный хроматограф «Цвет-3006», кондуктометрический детектор, микропроцессор. Предел обнаружения по хлориду натрия — 3-10'6 мг/мл.

Хроматомасс-спектрометрия (ХМС) — это в сущности газовая хроматография с масс-спектрометром в качестве детектора (например, МИ-1201). Данный метод позволяет расшифровывать состав сложных смесей, содержащих сотни неидентифицированных компонентов, и определять их по одной пробе.

Полярография (и вольтамперометрия). Полярография — один из электрохимических методов анализа. Полярограмма — зависимость силы тока от величины приложенного напряжения на электроды. При этом методе не происходит физического разделения смеси на отдельные компоненты. В качестве катода чаще всего применяют ртутный капающий электрод (РКЭ), поверхность которого непрерывно обновляется, что позволяет получать полярограммы и проводить анализ с высокой воспроизводимостью результатов.

Прямое определение возможно лишь при наличии веществ, способных восстанавливаться на РКЭ: ионы металлов, органические соединения, содержащие галоид-, нитро-, нитрозогруппы, карбонильные соединения, пероксиды, эпоксиды, дисульфиды и т. д. Это несколько ограничивает возможности метода, однако при определении полярографических активных соединений позволяет достичь высокой селективности определения без предварительного разделения сложных смесей на отдельные компоненты.

Основные типы полярографии — постоянно-токовая (классическая) и переменно-токовая. Последняя имеет различные названия (подразделы): в зависимости от формы амплитуды переменного тока — квадратно-волновая, трапецеидальная и др.; в зависимости от полярности электрода, который используют как индикаторный, — катодная (восстановление) или анодная (окисление). Последнюю иногда называют вольтамперометрия. В анодной полярографии в отличие от катодной используют только твердый электрод (например, графитовый). Применяют фоновый или индифферентный электролит (называемый просто — фон), т. е. раствор кислоты, соли, буферный раствор более сложного состава, в котором растворяют анализируемую пробу.

Анализ атмосферного воздуха с помощью газоанализаторов (определение SO2, NO, CO и других газов). Газоанализаторы в отличие от стационарных приборов (хроматографы, полярографы и др.) не позволяют достигнуть столь же высокой чувствительности, точности и селективности. Однако при необходимости оперативного контроля содержания примесей загрязняющих веществ в атмосферном воздухе и особенно в воздухе рабочей зоны и в промышленных выбросах они могут быть полезны и необходимы. Характеристики наиболее применяемых и доступных отечественных газоанализаторов приведены в табл.6.2