Способ групповой идентификации органических соединений в воде

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНРЕСПУБЛИК ЕНИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И 07 НРЫТИ ОПИСАНИЕ ИЗОБ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕПЬСТ.)72) Н.Х Таджиева, И.Ф.Прокопьева, Л.И.Панина и К.И.Сакодынский 71) Ташкентский филиал Всесоюзного научно-исследовательского института водоснабжения канализации, гидротехнических сооружений и инженерной гидрогеологни)56) 1. Терехова Г.П. и др. Исследование газохройатографических .свойств катионита Кув Со 2+и Нф-формах. - Сб. "Сорбенты для газовой и жидкостной хроматографииф. И., НИИТЭХим, 1979, с. 53-592. Гогитидзе Н.М. ц др. Гаэохроматографические свойства макропористого анноннта АН. Изв. АН Грузинской ССР, Сер. фХимияф, 1979, т. 5, Р 4, с. 315-321 )прототип ). ь 801068806 А1(54)(571 СПОСОБ ГРУППОВОЙ ИДЕНТИФИКАЦИИ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ В ВОДЕ путем пропускання анализируемой про;бы в потоке газа-носителя через по" глотительную колонку, заполненную мнкропорнстым анионитом с зтилендиаминовыми группами с последующим хроматографическим разделением полученной смеси и групповой идентификацией поглащенных соединений по разности числа пиков на хроматограммах, полученных с Ноглотительнойколонкой и без нее, о т л н .ч а ю щ и Я- с я тем, что, с целью расширения возможности групповой идентификации, колонку, заполненную макропористым анионитом с этилендиаминовыми груп-пами, дополнительно заполняют макро- пористым сульфокатионитом в Ма+- или Со 2 ф, : или бааз+ -форме.Изобретение относится к аналитической химии, в частности к методам определения органических соединений в воде, и может использоватьояпри определенйи качественного состава органических веществ в аналиэируемых водах.Известен способ определения органических соединений, в частностив воде, путем пропускания анализируемой пробы через колонку, заполненную макропористым сульфокатионитомв Со 2-форме, с последующим храма-тографическим разделением веществ,прошедших через колонку 1 3,Недостатком данного способа является одновременное селективноеудерживание и поглощение веществразличных классов (аминов, органических кислот, спиртов, эфиров ),что не позволяет точно идентифицировать каждый класс веществ в отдельности.Наиболее близким по техническойсущности и достигаемому эффекту кизобретению является способ групповой идентификации ограниченных веществ в воде путем пропускания анализируемой пробы в потоке газа-носителя через поглотительную колонкузаполненную макропористым анионитомс этилендиаминовыми группами с после дующим хроматографическим разделениемполученной смеси и групповой идентификацией поглощенных соединений поразности числа пиков на хроматограммах, полученных с поглотительнай колонкой и без нее 2).Недостатком известного способа является воэможность групповой идентификации только карбонильных соединений.Цель изобретения - расширение возможности групповой идентификации органических соединений, т.е. возможности идентификации также аминов,нитрилов, спиртов, сложных и простыхэФиров. 45Поставленная цель достигаетсятем, что согласно способу групповойидентиФикации органических соединений в воде путем пропускания анализируемой пробы в потоке газа-носителя 5 Очерез поглотительную колонку, заполненную макропористым анионитом.сэтилендиаминовыми группами с последующим хроматографическим разделением полученной смеси и гРупповойидентификацией поглощенных соедине-.ний по разности числа пиков на хроматограммах, полученных с поглотительной колонкой и беэ нее, колонку,заполненную макропористым анионитомс этилендиаминовыми группами, допол- Юнительно заполняют макропористымсульфакатионитом в Май -или Со 2+-,или Сгзф-форме,На чертеже приведены хроматограммы органических веществ модельного 65 раствора, прошедаих через пог.отительную колонку, заполненную макройористым анионитом и сульфокатионитом в различных формах: 1 - ацетон;2 - ацетонитрил; 3 - хлороформ;4 - пропанол; 5 - октан; 6 - пропионовая кислота, 7 - толуол; 8 - бутилацетат,; 9 - пентанол; 10 - пропионовый адьдегид; 10 - пиридин,Определение органических веществ в воде проводят следующим образом.Пробу анализируемой воды помещают в барботер, нагревают и пропускают через нее азот. Органические вещества, содержащиеся в пробе, увлекаемые азотом адсорбируют на колонке- концентраторе, с которой удаляют паРы воды, непосредственно в процессе концентрирования органических соединений. Через определенное время прекращают подачу азота в барботер и соединяют колонку -концентратор с поглотительной колонкой, .заполненной Макропористым анионитом с этилендиаминовыми группами АНв ОН-форме и дополнительно макропористым сульфокатионитом КУв+сМаф- или Со,-или Сгэ -форме, иэ которой вещества, прошедшие через поглотительную колонку, поток газаносйтеля переносят в разделительную колонку. Разделенные на этой колонке пробы детектируют и получают хрома- тограмму, которую сравнивают с хроматограммами, полученными беэ погло" тиельной колонки н с поглотительной колонкой, заполненной только анионитом с этилендиаминовыми группами. По разности числа пиков на хроматограммах проводят групповую идентификацию компонентов в анализируемой пробе.П р и м е р 1. Пробу воды объемом 50 мл, представляющую собой модельный раствор, содержащий ацетон, ацетонитрил хлороформ, Н -пропанол, октан, пропйоновую кислоту, толуол, бутилацетат, н -пентанол, пропионовый альдегид, пиридин с концентрациями от 5 до 100 мг/л, помещают в коническую колбу-барботер на 100 мл и нагревают барботер на водяной бане до 90 С. Затем к нему подводят газооб- разный азот и продувают его через пробу при расходе 80 мл/мин в течение 30 мин. Выдуваемые иэ воды органические соединения поступают в колонку концентрирования длиной 1 м, заполненную полисорбом. Эта колонка соединяется с двумя параллельно расположенными хроматографическими колонкамидлиной по 2 м ) лвухпозиционным восьмиходовым кранам с фтаропластовыми прокладками, выдерживающими температуру до 180 С; Все колонки и кран размещают в термостате, а вентиль крана выводят на крьпаку термостата. Начальная температура термостата 60 С. Одна хроматографическая колонка заполнена сорбентом 5 ХЕна хроматоне М-АЯ-ОМСК, другая состоит из двух секций: одна длиной 1,7 м, заполненная сорбентом 5 ХЕна хроматоне М-АИ- ОМСК и вторая - длиной 0,3 м, заполненная слоями анионита и катионита. В процессе концентрирования восьмиходовой кран соединяет колбу-барботер и обогатительную колонку. Через 30 мин ток азота прекращают, с помощью 10 восьмиходового крана отключают барботер от обогатительной колонки и соединяют ее с первой хроматографической колонкой. Одновременно повышают температуру термостата до 150 Гсо скоростью 25 о/мин. Снимают полную хроматограмму Ф .Затем в колбу-барботер наливают свежую порцию пробы, термостат охлаждают до 60 ОС, повторяют процесс концентрирования на колонке с полисорбоми анализируют 20 пробу повторио при 150 С на вторОй хроматографической колонке (расход газа-носителя (М ) - 60 мл/мин, перед которой устайовлена колонка поглощения, .заполненная анионитом с 25 этилендиаминовыми группами ( АН), зернением 0,4-0,63 мм. Эта колонка поглощает ацетон, пропйоновую кислоту и пропионовый альдегид и в результате получают хроматограмму, на которой отсутствуют эти вещества 6 .Потом повторяют все описанные операции еще раз, но в колонке поглощения заменяют половину слоя АНв ОН-Форме макропористым сульфокатионитом КУв Ма+-форме. Этот сорбент, высота слоя которого в ко лонке поглощения равна 15 см, имеет удельную поверхность 70 м/г, радиус пор 200 Л , Максимальную рабочую температуру 250 С, зернение 0,7 1,0 мм, сорбционную емкость при 150 С, по пиридину - 8,1 мг/л и является сополимером 20 дивинилбензола и 80 стирола, получаемым в среде инертного раэбавителя-изооктана. 45 После прохождения сконцентрированной пробы через колонку поглощения, содержащую АНи КУв Ма+-Форме, и разделительную колонку получают хроматограмму 6, на которой также как и на хроматограмме б отсутствуют ацетон, пропионовый альдегид И пропионовая кислота, но и отсутствует пик пиридина, что указывает на по-. глощение Кув Ма+-форме соедине 55 ний, относящихся к классу аминов. П р и м е р 2. Проводят все операции аналогично примеру 1, но в колонку поглощения засыпают, кроме ЛНв ОНк.рме слой (15 см ) макропористого сульфокатионита КУ40/100 (числите)ь - содержание дивинилбензола; Заменатель - инертного разбавителя изооктана ) в Сг+ -форме, который имеет удельную поверхность 7 м/г, радиус пор 2000 Х, максимальную рабочую температуру 250 С, зернение 0,315-0,63 мм, сорбционную емкость в Сгэ+ -форме по пиридину,7 мг/г. После прохождения скон" центрированной пробы через колонку поглощения, заполненную АНи. КУ40/100 в Сэ+-форме, на хроматограмме отсутствуют пики ацетона, пропионовой кислоты и пропионового альдегида, атакже пик ацетонитрила .что указывает на селективное по- глощение в данном случае Кув Сг -форме соединений, относящихся кэ+классу нитрилов.П р:и м е р 3. Проводят все опе" рации аналогично примеру 1, но в колонку поглощения помещают, кроме АН, слой (15 см ) макропористого сульфокатионита Ку20/100 в Со+-Форме, имеющий основные параметры, аналогичные указанный в примере 1, но сорбционную емкость по этанолу более 20 мг/г. Получают хроматограмму д, на которой отсутствуют помимо пиков, указанных в примерах 1 и 2, пики спиртов СЭ и Су, что. Указывает на селективное поглощение Ку20/100 в Со+-форме соединений, относящихся к классу спиртов.П р и м е р 4. Проводят все операции аналогично примеру 1, но в колонку поглощения помещают кроме ЛН, слой (15 см ) Ку40/100 в Го - Форме. Получают хроматограмму е, на которой отсутствуют компоненты, указанные в примерах 1-3, а также пик бутилацетата, что указывает на .селективное поглощение КУ40/100 в Со-форме соединений, относящихся к классу сложных эфиров.Конечная хроматограмма содержит пики веществ, относящихся к Н -углеводородам и их галогенпроиэводным, которые не поглощаются ни одним иэ перечисленных сорбентов.П р и м е р 5. Пробу производственной. точной воды отстаивают, отбирают пипеткой аликвотную часть (50 мл )и проводят определение качественного состава органических веществ аналогично примеру 1.Порядок замены колояок поглощения заполняемых известными сорбентами ЛН, КУв Со 2 -Форме и описанными в примерах 1 и 2; а также идентификация классов соединений, присутствующих в сточной воде, представлены в табл. 1.1068806 Таблица 1 На хроматограмме Идентификация классовКолонка поглощения Отсутствуют пикиПолная хроматограмма 1-11 2,4,10,11 Пики 2,4,10,11 - карбонильные соединения 1,3,5,6,7,8,9 АН+КУ, 20/100,йа 1,3,5,6,7,8,9 2,4,10,11 Амины отсутствуют Пики 6,9-нитрилы АН+Ку, 40/200, Сг 3+ 1,3,5,7,8 2,4,10,11,6,9 АН+Ку, 20/100, Со + 2,4,10,11,Пики 3,5-спирты 1,7,8 Пики 7,8-сложные эфиры 2,4,10,11 АН +КУ, 40/100, Ма АН+КУ, 40/100, Со 2,4,10,11,6,9,3,5,7,8,1 Пик 1-простой эфир,углеводороды отсутствуют си тельное отклонение составляет 2,5 3, индивидуальная ыдентификация по индексам удерживания) приведено в табл. 2.Таблица 2 Содержаниегрупп,мг/л Определяемые соединения Карбонильные соедийения 14,54 60,53 Пик 2-х-ацетальдегид 14,34 5,50 Пик 11-уксусная кислота Амины: Нет Нет 308,68 72,97 Нитрилы:Пик 6-акрилонитрил Пнк 9-ацетонитрил Спирты: 1,59 6,62)Пик 3-метанол 1,92 4,70 Пик 5-этанол Сложные эфиры: 10,44 43,95 Пик 7-этилацетат 0,45 43,50 0,45 1,84 1.; 84 99,99 Сумма 416,2П р и м е ч а и и е. . Нумерация пиков согласно табл. 1,Без наполнителяАНКоличественное содержание иденти-, фицированных групп и индивидуальных соединенийИ =0,95 и и =5,среднее отноПик 4-ацетонПик 10-кротоновый альдегид Пик 8-метилакрилат Простые эфиры: Пик 1-диметиловый эфир279,3024,38 Содержаниегрупп отобщего количества Ъ1068806 Из представленных материалов следует, что применение в колонках поглощения макуопористого сульфо; катионита в Ма или Со + нли СгЗфР форме позволяет расширить возможности групйовой идентификации органических соедйнений в воде, в частноса ьз Составитель В. Рецика Техред И.Метелева иковКо едакт кт О. Тигорет ев ттт аж 823твенного комитетаетений и .открытийЖт 35, Раушская н одпиР о д, 4/ а вт т т е ш ш т т т т т ш т в т ве т т в т т т е т т т е ав т ав ш Юв ш ш т аФилиал ППП "Патент", г. ужгород, ул. Проектная,ттт т е ватт та тт т Заказ 11453/38 Тир ВНИИПИ ГосУДаР по делам изоб 113035, Москва8ти определить наличие или отсутствие аминов, нитрилов. Результаты определения качественного состава примесей органических вецеств .в врде позволяют при количественном анализе выявить 5 вклад каждого класса соединейийв обцее содержание примесей.