диссертация (1105558), страница 14

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 14)

Процесс сорбции на колонке и послеколоночной дериватизации on-line использовался Кобо и Сильва []. В их работе осуществляется концентрирование низкомолекулярных аминов на катионообменнике IRC 50 и последующая внеколоночная дериватизация в потоке боратного буферного раствора (рН 11) с последующим разделением полученных производных жидкостной хроматографией. Дериватизующий агент – дансил хлорид. Разделяющую колонку заполняли октадецилсиликагелем. Для детектирования использовали хемилюминесцентное детектирование дансил-производных. Пределы обнаружения составили 15-300 нг/л в зависимости от природы определяемого соединения благодаря предварительному концентрированию и использованию высокочувствительного детектирования.

1.3.3. Другие методы концентрирования

В качестве техники концентрирования в некоторых работах используется диализ [], основанный на различии скоростей диффузии компонентов пробы через мембрану. Процесс подразделяется на два вида: пассивный диализ – через мембрану проходят молекулы с близкими молекулярными массами; активный диализ – через мембрану проходят ионы определенного заряда.

Активный диализ наиболее часто применяется в ионной хроматографии, особенно в процессе пробоподготовки. Например, сильнощелочные растворы проб создают проблемы при анализе анионов методом ионной хроматографии, в том числе искаженные пики, сильные помехи базовой линии, системные пики и снижение обменной способности колонки. В методе активного диализа таких щелочных растворов по одну сторону мембраны располагается раствор пробы, по другую – раствор с кислым рН. Пробу вводят либо шприцем, либо с помощью насоса. Проходя через мембрану, ионы натрия в пробе замещаются на ионы водорода из кислого раствора. В потоке пробы таким образом замещаются только катионы, анализируемые анионы остаются по одну сторону мембраны и концентрируются.

Похожий метод – электродиализ – основан на использовании электрического поля в мембране []. Два слоя катионообменной мембраны образуют трехкамерную ячейку с отделениями для анода, катода и пробы. Диффундируют только катионы Na⁺ и H⁺, анионы блокируютя двумя слоями мембраны и концентрируются. Конечная цель – нейтрализовать пробу. Этот метод не подходит для определения слабых кислот. Электродиализ применяется чаще всего для off-line анализа. Но такая ячейка может быть модифицирована для on-line электродиализа с ионной хроматографией, если через резервуар пропускается малый объем пробы, а мембрана имеет большую площадь поверхности. Электродиализ также применяется для нейтрализации сильнокислых растворов.

Эффективным методом пробоподготовки и концентрирования является сжигание пробы, при котором гетероатомы образуют неорганические анионы, подходящие для ионохроматографического определения. Такая техника наиболее часто используется для определения гетероатомов в микроанализе органических веществ, например, нефти, различных масел и топлив []. Проба сжигается в присутствии кислорода, при этом элементы-неметаллы переходят в газообразное состояние и улавливаются подходящим абсорбирующим раствором с последующим его анализом ионной хроматографией. Из-за устройства используемых приборов метод сгорания применяется, в основном, как off-line метод. Однако описана также техника on-line сочетания сжигания с ионной хроматографией. Метод обычно используют для определения галогенов, серы, фосфора – то есть элементного анализа химических загрязнителей.

Для определения аминов описан еще один интересный метод концентрирования и пробоподготовки – микродистилляция, в сочетании с потенциометрическим методом определения. В работе [¹⁵⁹] предложена схема проточного анализатора для определения аммония, включающего on-line систему для микродистилляции анализируемого образца и проточную потенциометрическую ячейку. Применение микродистилляции для пробоподготовки обеспечивает 10-кратное повышение чувствительности определения аммония за счет концентрирования определяемого компонента в дистилляте, а также увеличение точности определения благодаря устранению влияния матрицы пробы. Мешающее влияние наблюдается со стороны замещенных метил- и этил- аминов. Коэффициенты селективности для них находятся в интервале: 0,14-1,04. В тоже время для мочевины и высококипящих аминов (в частности, этаноламина), по-видимому, благодаря их влиянию на процесс дистилляции наблюдается незначительное отрицательное влияние на аналитический сигнал. Производительность системы – 10 проб в час. Предел обнаружения аммония – 5 мкг/л.

* * *

Таким образом, методы концентрирования азотсодержащих соединений часто требуют проведения дополнительной пробоподготовки и дериватизации. Жидкостная экстракция имеет ряд недостатков, к которым относятся необходимость использования токсичных органических растворителей, трудоемкость анализа, невысокие значения коэффициентов концентрирования и сложность автоматизации, что не позволяет использовать экстрацию для повышения предела обнаружения НДМГ.

Метод сорбционного концентрирования достаточно прост и удобен в применении, одним из главных его преимуществ является легкость автоматизации. Сорбционное концентрирование при этом обеспечивает хорошую избирательность разделения и высокие значения коэффициента концентрирования, оно более технологично и экологично, а для десорбции необходимы минимальные количества растворителей. К тому же, сорбция обладает значительным арсеналом сорбентов, позволяющих выделять практически любые соединения по различным механизмам.

Для решения поставленной задачи по определению ультрамалых количеств НДМГ требуется разработка эффективного метода концентрирования. Для этих целей перспективно использовать ионообменную сорбцию, поскольку она является прямым методом и позволяет автоматизировать весь цикл анализа. Учитывая все ее достоинства, можно предположить, что ионообменная сорбция будет эффективным методом концентрирования диметилгидразина и в on-line сочетании с методом ионной хроматографии позволит определять НДМГ с необходимой чувствительностью.

Для ОФ ВЭЖХ определения производных гидразинов динамический вариант сорбционного концентрирования также наиболее перспективен, поскольку во многих случаях позволяет нивелировать мешающее влияние марицы природных объектов и оставляет возможность автоматизации анализа при on-line сочетании с методом определения.

Глава 2. Исходные вещества, аппаратура, методики эксперимента

2.1. Исходные реактивы и растворы

В работе использовали аттестованные растворы гидразина, монометилгидразина, 1,1-диметилгидразина (ЭАА «Экоаналитика»), гидразин сернокислый, монометилгидразин, 1,1-диметилгидразин (содержание основного компонента > 98%, Aldrich, Германия) ацетат аммония (о.с.ч., Merck, Германия), гидроортофосфат аммония (ч.д.а., Реахим), гидрофосфат натрия двухводная соль, дигидрофосфат натрия двухводный (ч.д.а., Химмед, Россия), тетраборат натрия десятиводный (о.с.ч., Химмед, Россия), цитрат натрия (о.с.ч.), гидроксид натрия (х.ч., Химмед, Россия), аскорбиновую кислоту (ч.д.а.), уксусную кислоту (х.ч., «Panreac», Испания), лимонную кислоту (ч.д.а.), ортофосфорную кислоту (85%, Sigma-Aldrich, США), серную кислоту (ч.д.а.), триэтиламин (), ацетонитрил (для ВЭЖХ, Panreac, Испания), метанол, этанол, изопропанол, диметилформамид (все «Panreac», Испания),.4-нитробензальдегид (98%, Aldrich, Германия), коричный альдегид (Acros Organics, США), п-диметиламинокоричный альдегид (Fluka, Швейцария), 2,3-нафталиндиальдегид (содержание основного компонента ≥98%, Fluka, Швейцария), 5-диметиламинонафталин-1-сульфонилхлорид (содержание основного компонента ≥99%, Fluka, США),.4-хлор-7-нитробензофуразан (Sigma-Aldrich, США). Дериватизующий реагент 4-хлор-5,7-динитробензофуразан был синтезирован Ф.С. Левинсоном и М.И. Евгеньевым, Казанский Государственный Технологический Университет [ ].

Растворы гидразинов с концентрациями 1 г/л готовили по навеске в мерныхз колбах, доводя до метки 10 мМ раствором серной кислоты. Полученные растворы хранили в холодильнике при +4°С не более четырех недель. Рабочие растворы гидразинов с меньшей концентрацией получали разбавлением исходных 10 мМ H₂SO₄.

В работе применяли буферные растворы:

- 0.1 М тетрабората натрия (pH 9.6, рН 9.0) готовили растворением точной навески соли в дистиллированной воде и 0.1 М растворе гидроксида натрия для рН 9.6, и 0.1 М растворе фосфорной кислоты для рН 9.0.

- 0.1 М гидрофосфата натрия получали растворением точной навески соли в дистиллированной воде, pH раствора устанавливали, добавляя 0,5 M раствор фосфорной кислоты.

- 0.1 % об. триэтиламина в воде (рН 8,8) готовили растворением точного объема, рН раствора устанавливали, добавляя 0,5М раствор фосфорной кислоты.

- 2.5 М ацетата аммония готовили растворением точной навески соли в дистиллированной воде с добавкой ледяной уксусной кислоты.

- 0,1 М цитрата натрия готовили растворением точной навески соли и лимонной кислоты в дистиллированной воде.

2.2. Аппаратура, сорбенты и подвижные фазы

Эксперимент проводили на хроматографах «Цвет Яуза» (НПО Химавтоматика, Россия, Москва) с амперометрическим детектором; «Agilent 1200» («Agilent Technologies», США) с градиентным насосом, автоматическим инжектором, диодно-матричным и флуориметрическим детекторами; «Agilent 1100» с УФ-детектором; хромаографической установке, состоящей из ВЭЖХ насоса «Стайер серия II» (Аквилон, Россия), шестиходового крана-дозатора «Knauer» (Knauer, Германия), спектрофотометрического детектора «SPD-10Ai» и флуориметрического детектора «RF-10Axl» (Shimadzu, Япония). Для схем с on-line концентрированием использовали насос для подачи пробы «Стайер серия I» (Аквилон, Россия).

Сбор данных и обработку хроматограмм проводили с помощью программного обеспечения Chemstation («Agilent Technologies», США), «Мультихром» («Амперсенд», Россия), «Экохром». Для регистрации хроматограмм использовали персональный компьютер.

Для проведения твердофазной экстракции на картриджах в off-line режиме использовали вакуумный манифолд (НПКФ «Аквилон», Россия).

Для упаривания растворителей использовали роторный испаритель Labtex с вакуумным насосом Buchi V-700.

Для изучения спектров поглощения использовали спектрофотометр «UVmini-1240» («Shimadzu», Япония). Длина оптического пути кюветы составляла 1 см. Для изучения спектров флуоресценции использовали спектрофлуориметр «Shimadzu RF-5301PC», длина оптического пути кюветы 1 см.

Для проведения дериватизации использовали термоблок «Thermo Block TDB-120» («Biosan», США) и термостат («Memmert», Германия).

Для получения дансильных производных аминокислот применяли микроволновую печь «ETHOS touch control» фирмы «Milestone» (Италия) при фиксированной частоте 2450 МГц при температуре 40°С.

рН водных растворов измеряли на рН-метре «рН-410» («Аквилон», Россия).

В работе использовали следующие колонки: Nucleosil 10 SA (4х100, 4х250 мм), , «Nucleosil 5-C18» (4.6 × 150 мм, размер зерна 5 мкм, «Биохиммак СТ», Россия), Zorbax SB-C18, Zorbax Eclipse XDB-C8, Zorbax Eclipse AAA (4.6x150мм, 5 мкм, Agilent Technologies, США), Synergi Hydro C₁₈, Synergi Hydro-RP (4х150 мм, 10 мкм), Gemini C18 (4.6х150 мм, 5 мкм, Phenomenex, США)

Для концентрирования использовали картриджи 10х25 мм Strata C18-E, Strata SDB-L, Strata-X (Phenomenex, США), Диапак, Диапак C₁₈ (Биохиммак, Россия), колонки Nucleosil 5 SA (4х10 мм), Nucleosil 10 SA (4х30 и 4х50 мм), Диапак Сульфо (4х30 мм, 30 мкм) и Диасорб Сульфо (4х30 мм, 10 мкм), Synergi Hydro C18 (4×50 мм, Phenomenex, США).

В качестве подвижных фаз использовали смеси ацетонитрила с различными буферными растворами и растворами кислот. Перед использованием подвижную фазу дегазировали в ультразвуковой ванне «Сапфир 6580» («Сапфир», Россия) в течение 15 минут.

2.3. Методика ионохроматографического определения НДМГ с динамическим сорбционным on-line концентрированием

В режиме on-line концентрирования колонку для концентрирования Nucleosil SA (4х50 мм) устанавливли в положения шестиходового крана-дозатора на место петли. В положении шестиходового крана «концентрирование» проводили сорбцию НДМГ на концентрирующей колонке, пропуская через нее раствор пробы в течение 4 или 40 мин со скоростью 2,5 мл/мин. Затем переводили шестиходовой кран в положение «анализ», при этом направление движения подвижной фазы в концентрирующей колонке изменялось на обратное. После проведения анализа шестиходовой кран переводили снова в положение «концентрирование» и сразу приступали к работе со следующим образцом. Схема концентрирования приведена на рисунке 1.

Разделение проводили на колонках Nucleosil SA (диаметр зерна 10 мкм) размерами 4х100 мм или 4х250 мм. В качестве подвижной фазы использовали 50 мМ аммонийно-ацетатный буферный раствор с рН 5.4. Скорость потока подвижной фазы составляла 1.0 мл/мин. Напряжение рабочего электрода +1.2 В.

Рис. 1. Схема хроматографической установки с on-line концентрированием пробы. Н1, Н2- насосы высокго давления, Д - амперометрический детектор, А - колонка для концентрирования, Б - разделяющая колонка.

2.4. Методика щелочной дистилляции НДМГ

Аликвоту 50 мл пробы, содержащей НДМГ, помещали в круглодонную колбу объемом 250 мл; добавляли навеску 2 г Na₂S и 2 г NaOH. Присоединяли холодильник с аллонжем, опущенным в приемник, содержащий 10 мл 100 мМ раствора уксусной кислоты. Колбу нагревали на электрической плитке, продувая систему током азота. Таким образом несимметричный диметилгидразин перегонялся вместе с паром. Далее переносили отгон в мерную колбу объемом 100 мл и доводили дистиллированной водой до метки. Холодильники и аллонжи тщательно промывали дистиллированной водой во избежание потерь компонента. Концентрацию НДМГ определяли прямым вводом.

2.5. Методика хроматографического эксперимента

Перед началом работы и при смене элюента хроматографическую колонку промывали в течение 30 минут используемой подвижной фазой. После использования подвижных фаз, содержащих буферные растворы или кислоты, колонку промывали в течение 20 мин дистиллированной водой с 20% ацетонитрила, а затем в течение еще 20 мин водой с 80% ацетонитрила.

В хроматографическую колонку вводили аликвотную часть производных гидразинов различной концентрации. Регистрировали время (объем) удерживания. По полученным хроматограммам и измеренным временам (объемам) удерживания рассчитывали исправленные времена удерживания (t_R'), фактор ёмкости (k'), число теоретических тарелок на колонку (N), коэффициент селективности (α) и разрешение (R_s). Для расчёта использовали следующие формулы []:

=V_R/F (1)

(2)

(3)

(4)

Характеристики

Список файлов диссертации