Автореферат (Хроматомембранный массообменный процесс в поликапиллярных матрицах и его аналитические возможности), страница 3

Они11характеризуются большей механической прочностью и обеспечивают болеенадѐжную герметизацию массообменного блока.Нонаиболееважныерезультатыбылиполученывэксперименте,аналогичном предыдущему, но с использованием разработанных мембран,результаты которого приведены на рис. 3.A HO2Раствор С1Раствор С2Рисунок3.Динамикаизмененияконцентрации этилацетата в потоке газаэкстрагента после мгновенного измененияего концентрации в потоке пробы: раствор1 с концентрацией С1 и раствор 2 сконцентрациейС2=2С1,дляхроматомембранных ячеек с различнымимассообменными блоками. ● – бипористаяматрица, ■ – поликапиллярная матрица.Фазоразделительные мембраны о обеихячейках БГМ.H2 OРаствор С12,01,51,00,50,00100200300400500V, мл«Эффект памяти» в случае ХМЯ с разработанными мембранами практическине проявляется, что позволило отдать им предпочтение в ХМЯ, использованныхдля исследований в дальнейшем.Среди аналитических характеристик ХМЯ при их применении в дискретномрежиме выделения аналитов наибольший практический интерес представляетскорость массообменных процессов и полнота выделения целевых компонентов.Сравнение ХМЯ с бипористыми и поликапиллярными матрицами по этимпараметрам было проведено в режиме хроматомембранной жидкостной абсорбциивеществ из воздуха.

На рис. 4 представлены зависимости величины аналитическогосигнала флуориметрического детектора от времени элюирования абсорбата изХМЯприопределениисодержанияфенолахроматомембранной жидкостной абсорбцией.12ввоздухесдискретной3003а2502002аA, усл. ед.Рисунок4.Зависимостьвеличиныаналитическогосигналаотвремениэлюированияфенолаизполикапиллярной(1)ибипористой (2) ХМЯ привыделении фенола из воздухав условиях его постояннойконцентрации в воздухе и приразличныхвременахвыделения из воздуха.1а Поликапиллярная ХМЯ. 2 мин.1б Бипористая ХМЯ. 2 мин.2а Поликапиллярная ХМЯ. 4 мин.2б Бипористая ХМЯ. 4 мин.3а Поликапиллярная ХМЯ. 6 мин.3б Бипористая ХМЯ.

6 мин.1503б2б1001а501б00100200300400Площадиt, сподкривыми имеют примерно равные величины, что свидетельствует о практическиодинаковой скорости массообмена в бипористых и поликапиллярных матрицах иобеспечении полноты выделения аналитов за выбранные интервалы времени.Однако в случае использования бипористого массообменного блока требуетсязначительно больший объѐм элюента для количественного элюирования веществаиз ХМЯ, что приводит к разбавлению элюата, а соответственно и к увеличениювремени отклика системы. На основании совокупности приведѐнных данных быларазработана конструкция ХМЯ с поликапиллярными массообменными матрицамии способ изготовления подобных матриц.

Предлагаемая конструкция ХМЯприведена на рис. 5.РисунокячейкаХроматомембранная5.вПоликапиллярнаяразрезе.1)массообменнаяматрица. 2) Каналы ввода и выводагазовойфазы.3)Блочныегидрофобные фазоразделительныемембраны. 4) Каналы ввода ивыводажидкойКрупнопористыефазы.5)буферныеподкладки. 6) Коллекторы газовойфазы. 7) Коллекторы жидкой фазы.

8) Элементы корпуса ячейки.13Непрерывное определение содержания летучих органических веществ в водена примере определения хлороформа и четырёххлористого углерода схроматомембранной газовой экстракцией в поликапиллярных матрицахСреди аналитических задач on-line контроля примесного состава летучихорганических веществ в водных средах одной из наиболее актуальных являетсязадача определения хлорорганических соединений в водопроводной воде, которыеобразуются в ней в результате еѐ хлорирования с целью дезинфекции.

Схемаустановкидляопределениясодержаниягалогенорганическихвеществвводопроводной воде представлена на рис. 6.Рисунок 6. Схема установки дляпарофазного анализа с целью определениясодержанияхлороформаичетырѐххлористогоуглеродавводопроводной воде.Пробаводы(3)илиградуировочныйраствор(4)подаютсявхроматомембранную ячейку (1), где происходит газовая экстракция определяемыхкомпонентов через кран-переключатель (2). Экстракция производится чистымазотом (5).

Азот с экстрагированными аналитами, выходящий из ячейки (6),непрерывно продувается через дозирующую петлю (объѐмом 1,5 мл) кранадозатора хроматографа (7). Жидкость после экстракции идѐт на сброс (8). Навыходе потока жидкости из ХМЯ установлен дроссель (10), обеспечивающийнеобходимый для функционирования системы перепад давлений. ХМЯ и проба илиградуировочный раствор перед поступлением в неѐ термостатируются до 20 ± 1 °Св жидкостном термостате (Т).После проведения лабораторных испытаний на стандартных растворах,приготовленных гравиметрическим методом, данная установка была испытана врежиме длительных ресурсных испытаний на водопроводной воде г.

Ст. Петергофв период с 28.05.2012 по 09.06.2012 (рис. 7). В процессе измерений было отмечено,что в течение всего периода испытаний содержание контролируемых веществ в14воде заметно изменялось по не поддающейся объяснению траектории, но сзакономерным совпадением максимальных относительных содержаний каждой изконтролируемыхсодержанияпримесей,названныхчтопозволяетаналитовсвязанопредположить,счтоприсутствиемколебанияхлорируемыхорганических соединений в природной воде.0,16Хлороформ1416,7813,37,50,147,00,136,50,126,00,115,50,105,00,094,50,084,00,073,50,063,00,052,50,042,00,031,50,02627.0510,029.0531.052.064.066.0627.058.06% от ПДК10C, мкг/л20,0% от ПДКC, мкг/л128,0Четырёххлористый углерод0,1523,31,029.0531.052.064.066.068.06Дата анализаДата анализаРисунок 7. Изменение содержания хлороформа и четырѐххлористого углерода вводопроводной воде г.

Петергофа в течение 12 дней летом 2012 г.Реализованная схема анализа позволяет проводить определениесодержания хлороформа и четырѐххлористого углерода в водопроводнойводе на уровне концентраций порядка 300 нг/л и 10 нг/л соответственно привключении в систему контроля хроматографа с детектором электронногозахвата,чторазработаннойнижеПДКсхемыв200являетсяраз.Немаловажнымвозможностьдостоинствомпрактическиполнойавтоматизации анализа.

Включение в схему ХМЯ с поликапиллярнойматрицей обеспечивает возможность варьировать соотношения расходов фазв широких пределах, что позволяет адаптировать систему для определениялетучих компонентов с различными коэффициентами распределения вширокомдиапазонеихконцентраций.Возможностьварьированиясоотношения расходов фаз также позволяет работать как в режиме полногоизвлечения аналитов, так и в режиме равновесного насыщения ими газаэкстрагента в зависимости от решаемой задачи.15Непрерывное определение содержания фенола в воздухе с хроматомембраннойжидкостной абсорбцией в ХМЯ с поликапиллярными матрицамиВ качестве аналитической задачи для иллюстрации возможностей ХМЯ споликапиллярными матрицами в варианте жидкостно-абсорбционного выделенияаналитов выбрано определение фенолов в воздухе с выделением в водную фазу.Для определения содержания фенола в водном концентрате наиболее подходящимметодом является флуориметрическое детектирование.Схема установки для флуориметрического определения летучих аналитов ввоздухе с их хроматомембранным жидкостно-абсорбционным концентрированиемпредставлена на рис.

8.Экспериментосуществлялсяследующимобразом: потоки жидкой и газовой фазы спомощью перистальтических насосов Н1 и Н2подавалисьнасоответствующиевходыхроматомембранной ячейки (1). По газовойлиниичерезячейкупропускаласьлибогенерированная газовая смесь с определѐннымсодержанием фенола (2), либо анализируемыйРисунок 8. Схема установки дляфлуориметрического определениялетучих аналитов в воздухе.воздух (3). После прохождения через ХМЯпоток газовой фазы подавался либо в мыльно-плѐночныйрасходомер(4),либовловушку(5),заполненную10млбидистиллированной воды.

Поток жидкой фазы после ХМЯ направлялся в кюветуфлуориметра (6) или на сброс (7).Градуировка флуориметрического детектора была проведена по растворам фенолас концентрациями в диапазоне от 5 до 50 мкг/л. Градуировочный график в данномдиапазоне концентраций линеен. Уравнение соответствующей ему прямой =1865 ∙ + 116070, при R2=0,9985.В результате ряда экспериментов в качестве оптимального расхода жидкойфазы был выбран расход, равный 2 мл/мин., в качестве оптимального расходагазовой фазы был выбран расход, равный 75 мл/мин.16Работоспособность всей схемыС, мкг/лA, усл. ед.проверялась2000001,00содержания1800000,501400000,25фенолаопределениявмодельнойгазовой смеси (рис. 9).

Зависимость0,75160000путѐмсодержания фенола в газовой фазе отегоконцентрациирастворевлинейнагенерирующемввыбранном0,001200000102030405060диапазоне70Сг. р., мг/лконцентраций.Проверканеполноты поглощения фенола в ХМЯРисунок9.Зависимостьвеличиныаналитического сигнала и концентрациифенола в газовой фазе от концентрации егов генерирующем растворе.осуществляласьпутѐманализапоглотительного раствора из барботѐра(5) и составляла не более 2 %.Проверка правильности определения концентрации фенола в генерируемойгазовой смеси проводилась сравнением полученных значений с данными,полученными методом ВЭЖХ (табл. 4) после его поглощения из воздуха вбарботѐре.Таблица 4.

Сравнение результатов флуориметрического определения содержания фенолав газовой фазе с хроматомембранной жидкостной абсорбцией и при хроматографическомопределении с поглощением в барботѐре.Концентрациягенерирующеммг/л9,938,5Концентрация фенола вфенола в газовой фазе, по даннымрастворе, флуориметрическогоопределения с ХМЖАвыделение, мкг/л0,13±0,030,52±0,07Концентрация фенола вгазовой фазе, по даннымВЭЖХ-определениясвыделение в барботѐре,мкг/л0,14±0,030,55±0,06Данные, представленные в таблице, свидетельствуют о правильностирезультатов определения концентрации фенола в газовой фазе при использованииполикапиллярных массообменных блоков для осуществления хроматомембраннойжидкостной абсорбции.Врезультатенепрерывногопроведѐнныхконтролясодержанияисследованийфенолавпоказанавоздухевозможностьрабочейзонысхроматомембранной жидкостной абсорбцией в поликапиллярных матрицах счастотой 3-4 анализа в час с нижним пределом определяемых концентраций на17уровне 0,1 мкг/л.