ОПРЕДЕЛЕНИЕ АРОМАТИЧЕСКИХ УГЛЕВОДОРОДОВ В ВОДНЫХ РАСТВОРАХ С ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫМ АДСОРБЦИОННЫМ КОНЦЕНТРИРОВАНИЕМЦель работы. Знакомство с принципами динамического адсорбционного концентрирования органических соединений из водных растворов с их последующим газохроматографического определением. Освоение методики определения аренов, растворенных в воде. Теоретическая часть. Сорбционный метод концентрирования является универсальным и позволяет, проводить выделение из водных растворов как гидрофобных, так и гидрофильных органических соединений независимо от их температуры кипения. В основе сорбционных процессов могут лежать три различных по своей природе процесса: ионный обмен, молекулярная адсорбция и донорно-акцепторное взаимодействие растворенных веществ с функциональными группами сорбентом с образованием комплексных соединений. Такое многообразие механизмов позволяет концентрировать сорбционное концентрирование практически любых органических соединений, находящихся в водных растворах как в молекулярной, так и в ионной форме. Механизм молекулярной адсорбции предполагает любые виды межмолекулярных взаимодействий, при которых не происходит образования химической связи. Молекулярная адсорбция – наиболее эффективный концентрирования неионогенных, то есть не способных к диссоциации веществ. Ожидать эффективного выделения органических соединений из водных растворов можно только при использовании гидрофобных сорбентов, имеющих слабое сродство к воде. В случае гидрофильных сорбентов (силикагели, оксид алюминия, цеолиты) на поверхности сорбента будут преимущественно концентрироваться молекулы воды, концентрация которых в водной фазе на несколько порядков выше концентрации аналитов Адсорбция из водных растворов зависит от двух факторов: полярности адсорбируемых веществ и их молярной массы. Чем менее полярно вещество, тем сильнее его молекулы взаимодействуют с поверхностью неполярного сорбента и слабее гидратируются молекулами воды. Для органических веществ с одинаковым числом атомов углерода в молекуле адсорбция возрастает в ряду спирт < кетон < сложный эфир < простой эфир < арен < алкин <алкен <алкан. В гомологических рядах адсорбция увеличивается пропорционально молярной массе соединения. Практическая часть. Аппаратура, объекты и условия анализа. Хроматограф «Хроматэк –Кристалл 5000.2» с пламенно-ионизационным детектором. Программное обеспечение «Хроматэк Ааналитик 2.6». Газ-носитель – азот. Кварцевая капиллярная колонка длиной 10 метров с неполярной стационарной жидкой фазой (полиметилсилоксан). Температура термостата колонок – 120 0С; испарителя и детектора – 150 0С. Сорбционная колонка 6 х 0,3 см с полимерным гидрофобным сорбентом хромосрорб – 101. Объекты хроматографирования – градуировочные растворы с концентрациями толуола и м-ксилола 100, 200 и 400 мг/л. Ацетоновый концентрат после сорбционного выделения аналитов. Дозирование 2 мкл указанных раствора в испаритель хроматографа микрошприцом на 10 мкл. Выполнение работы. Проведение градуировки. Дозирование проб в хроматограф производят только тогда, когда как на лицевой панели горит сигнальная лампочка «Готовность». Последовательно дозируют в испаритель хроматографа по 2 раза градуировочные растворы, переходя от растворов с меньшей концентрацией к большей. После дозирования сразу же нажимают на кнопку «Старт/Cтоп» на лицевой панели хроматографа. С этого момента начинается анализ –регистрация хроматограммы. Для обработки первой хроматограммы в меню «Хроматограмма» выбирают строчку «Обработка по методу», после чего в диалоговом окне нажимают на стрелку и выбирают «арены в воде». После этого в нижнем поле в таблице во вкладке «Компоненты» появляются строки с названием аналитов и их временами удерживания. Заходя в паспорт хроматограммы (Хроматограмма à Паспорт), во вкладке «Проба» в поле «Название пробы» указывают «град1» (градуировочный раствор 1), во вкладке «Общее» в поле «Оператор» и в поле «Метод» указывают свою фамилию, а в поле «Hазначение хроматограммы» выбирают «Градуировка». В таблице во вкладке «Компоненты» в столбец «Концентрация» вводят значения концентраций аналитов в первом град. растворе (100 мг/л). После этого проводят расчет хроматограммы, нажимая на F9. Теперь можно увидеть первую точку на градуировочном графике, если на левой панели нажать иконку «fx». Производят повторное дозирование первого градуировочного раствора. В окне «Паспорт хроматограммы» во вкладке «Общее» в поле «Hазначение хроматограммы» выбирают «Градуировка», и нажимают клавишу «Предыдущая», находящуюся внизу. При этом автоматически заполняются поля паспорта как на предыдущей хроматограмме. Проводят обработку хроматограммы «Хроматограмма» à«Обработать как предыдущую». Проводят дозирование второго градуировочного раствора, заполняют паспорт хроматограммы, указывая во вкладке во вкладке «Общее» в поле «Hазначение хроматограммы» выбирают «Градуировка», и нажимают «Предыдущая». Во вкладке «Проба» записывают «град2». По завершении записи хроматограммы нажимают «Хроматограмма» à «Обработать как предыдущую». В таблице во вкладке «Компоненты» в столбец «Концентрация» вводят значения концентраций аналитов во втором градуировочном растворе (200 мг/л). Затем проводят перерасчет хроматограммы, нажимая кнопку F9. После это можно увидеть точку на градуировочном графике, соответствующую второму градуировочному раствору, нажав на левой панели программы иконку «fx». Аналогично проводят повторное дозирование второго градуировочного раствора и двухкратное дозирование третьего градуировочного раствора. В паспорте последней хроматограммы, полученной при анализе четвёртого градуировочного раствора ставят галочку в окошке «Метод». На этом процесс градуировки заверщается. Проведение сорбционного концентрирования. Концентрирование состоит из трех стадий: 1) подготовка сорбционной колонки; 2) пропускание анализируемого раствора через сорбционную колонку; 3) десорбция сорбированных аналитов. Подготовка сорбционной колонки состоит в её промывке ацетоном. Для этого набирают в шприц 2 мл ацетона и медленно по каплям прокачивают ацетон через сорбционную колонку, направляя фильтрат в сливной стакан. Затем промывают колонку дистиллированной водой. Для этого подсоединяют колонку к сдавленной спринцовке и опускают колонку в стаканчик с дистиллированной водой. Через 5 минут отсоединяют спринцовку от колонки и выдавливают из нее воду в сливной стакан. При проведении сорбционного концентрирования подсоединяют колонку к сдавленной спринцовке и опускают колонку во флакон с раствором задачи. При этом за счет создающегося в спринцовке разрежения этот раствор начинает протекать через колонку, заполняя спринцовку. После полного заполнения спринцовки измеряют объем водной пробы, пропущенной через колонку. Для этого отсоединяют спринцовку от колонки и выдавливают пробу из спринцовки в мерный цилиндр на 25 мл. При десорбции с помощью шприца, заполненного воздухом, прокачивают через колонку, находящуюся в вертикальном положении, воздух для удаления остатков водной пробы. Затем медленно по каплям десорбируют сорбированные в колонке арены с помощью 2 мл ацетона, собирая элюат в пенициллиновый флакон. Остатки ацетона из сорбционной колонки выдувают воздухом в тот же флакон с помощью шприца. Флакон сразу же после этого закрывают крышкой. Определение аренов в концентрате. Вводят его в испаритель хроматографа 2 мкл ацетонового концентрата, незамедлительно нажав на кнопку «Старт». В окне «Паспорт хроматограммы» в закладке «Общие» в меню «Назначение хроматограммы» указывают «Количественный анализ», во вкладе Проба – «Задача». В остальном паспорт заполняется так же, как при градуировке. По завершении записи хроматограммы ее обрабатывают: «Хроматограмма» à «Обработка по методу» à «Своя фамилия». Нажимают F9 для расчета результата. Проводят второе параллельное определение аналитов в концентрате, обрабатывая хроматограммы тем же образом. Во вкладке «Результаты расчета» в таблице отображаются идентифицированные аналиты и их концентрации. Повторяют процедуру анализа сорбционного концентрирования и анализа концентрата. Результаты заносят в табл. 2. Таблица 2. Результаты анализа концентрата.
Обработка результатов. Рассчитывают концентрацию аналитов в задаче Сх по формуле: Сх = Скон.Vкон/Vx где Скон – концентрация аналита в концентрате; Vкон – объем ацетонового концентрата (2 мл); Vx – объем пробы, из которого проводилось сорбционное концентрирование.
|
