диссертация (1105558), страница 28

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

Текст из файла (страница 28)

Таким образом, этот подход не является универсальным, поскольку правильность определения НДМГ зависит от состава пробы – присутствия диметиламина, а для дериватизации НДМГ 4-хлор-7-нитробензофуразаном требуется длительная пробоподлготовка.

ДМА

НДМГ

Рис. 86. Хроматограмма смеси 0,5мг/л НДМГ и 0,5 мг/л ДМА. Колонка Zorbax SB-C8, 4.6 × 150 мм. Элюент: 50% 0.02 М фосфатный буферный раствор (рН 3.6), 40 % ацетонитрила. Скорость потока 0.7 мл/мин. Детектор — флуориметрический (l_возб = 488 нм, l_эм = 540 нм).

4.8. Сорбционно-хроматографическое определение НДМГ

в виде производного дБФЗ

4.8.1. Условия хроматографического определения НДМГ

Введение еще одной нитрогруппы в молекулу бензофуразана изменяет его свойства и реакционноспособность. Взаимодействие с НДМГ завершается за 15 мин при комнатной температуре, продукт интенсивно поглощает при 550 нм и не флуоресцирует.

Определение 1,1-диметилгидразина в виде производного 4-хлор-5,7-динитробензофуразана (дБФЗ), описанное в работах М.И. Евгеньева и соавт. [ ], может быть перспективно при сочетании с сорбционным концентрированием. Реакция с дБФЗ проста и экспрессна (15 мин при комнатной температуре), и значит, может быть легко автоматизирована. Предел обнаружения НДМГ при сочетании метода определения с экстракционным концентрированием составляет 3 мкг/л. Оптимальными условиями реакции НДМГ с дБФЗ, обеспечивающими степень завершения реакции 95 ± 3%, являются 0.06М фосфатный буферный раствор с рН 7.05. Степень завершения реакции возрастает в ряду ацетатный, боратный, фосфатный буферные растворы. Детектирование проводили при длинах волн 420 и 480 нм.

Полученный нами спектр поглощения НДМГ-дБФЗ в кювете с длиной оптического пути 1 см (рис. 87) имеет максмум при 534-554 нм, положение которого сохраняется в хроматографической системе (550 нм).

Рис. 87. Спектр поглощения НДМГ-дБФЗ.

Хроматографическое определение производного НДМГ проводили на колонке Zorbax SB-C18 (4,6×150мм). В работе [ ] для разделения продуктов в составе подвижной фазы использвали метанол. Мы показали, что с таким же успехом в качестве органического растворителя можно использовать ацетонитрил, сохраняя тот же состав буферного раствора в составе элюента. Разделение компонентов смеси достигается с помощью изократического элюирования 0,02М фосфатным буферным раствором (рН 4.0) с 50% содержанием ацетонитрила. Полученная в этих условиях хроматограмма представлена на рис. 88.

НДМГ-дБФЗ

Рис. 88. Хроматограмма НДМГ-дБФЗ, С_НДМГ = 5 мкг/л. Колонка Zorbax SB-C18 (4,6×150мм). Подвижная фаза: 0,02М фосфатный буферный раствор (рН 4.0), 50% ацетонитрила. Спектрофотометрический детектор, λ_погл.= 550 нм.

Предел обнаружения НДМГ составил 2 мкг/л при объеме вводимой пробы 250 мкл. Основные хроматографические параметры определения НДМГ приведены в таблице 37. Диапазон линейности и рассчитанные метрологические характеристики определения представлены в таблице 38.

Таким образом, реагент дБФЗ продемонстрировал высокую чувствительность ВЭЖХ-определения диметилгидразина, и в сочетании со стадией сорбционного концентрирования он может быть перспективным для определения следовых количеств НДМГ.

4.8.2. Выбор условий сорбционного концентрирования

Для определения ультрамалых концентраций НДМГ изучили возможность сорбции производного дБФЗ в режиме off-line на картриджах для твердофазной экстракции Strata SDB-L и Strata С18-Е. Установлено, что 100 мл раствора деривата с концентрацией 1 мкг/л НДМГ количественно сорбируется на указанных фазах. Количественное извлечение производного из картриджа достигается при элюировании 5 мл ацетонитрила с дальнейшей отгонкой растворителя и перерастворением остатка в 1 мл подвижной фазы. В элюате с Strata С18-Е обнаружено 98±7% НДМГ-дБФЗ, с Strata SDB-L - 94±10% НДМГ-дБФЗ при С_НДМГ=0.1 мг/л.

Дополнительным преимуществом стадии сорбции является возможность легкого удаления избыточного количества непрореагировавшего дБФЗ простой промывкой картриджа дистиллированной водой в объеме 20 мл, что подтверждается отсутствием пика реагента на хроматограмме элюата. При работе с полимерной фазой Strata SDB-L возможно установить наибольшую скорость подачи пробы, сократив время пробоподготовки, поэтому для сорбционного концентрирования производного НДМГ выбрали картриджи с полимерным сорбентом Strata SDB-L.

Важно отметить, что хранение производного НДМГ-дБФЗ с концентрацией НДМГ 1 мг/л в условиях реакционной среды (рН 7) возможно в течение 48 ч при 4°С, в то время как низкие концентрации свежеприготовленного БФЗ-производного, например, 1мкг/л, устойчивы в реакционном растворе в течение 2-3 часов при комнатной температуре. Поэтому при работе со следовыми количествами НДМГ рекомендуется проводить концентрирование пробы практически сразу после дериватизации.

Таблица 37. Основные хроматографические параметры удерживания НДМГ-дБФЗ. Разделяющая колонка Zorbax SB-C18.

Диапазон линейности градуировочной зависимости определения НДМГ с сорбционным off-line концентрированием на Strata SDB-L составил 0,05 – 5 мкг/л, предел обнаружения – 20 нг/л при обработке 100 мл пробы (табл. 38). Хроматограмма off-line сорбционно-хроматографического определения НДМГ представлена на рис. 89.

Таблица 38. Метрологические характеристики определения НДМГ в виде производного с 4-хлор-5,7-динитробензофуразаном. Разделяющая колонка Zorbax SB-C18.

Рис. 89. Оff-line сорбционно-хроматографическое определение НДМГ. С_НДМГ=50 нг/л. Концентрирующий картридж Strata SDB-L. Разделяющая колонка Zorbax SB-C18 (4,6×150мм). Подвижная фаза: 0,02М фосфатный буферный раствор (рН 4.0), 50% ацетонитрила. Спектрофотометрический детектор, λ_погл.= 550 нм.

Такой подход позволяет определять НДМГ на уровне, установленном санитарно-гигиеническими нормативами (60 нг/л). Однако трудоемкая и длительная пробоподготовка, влекущая также потери определяемого компонента на некоторых стадиях, создает сложности при рутинном анализе и в целом снижает производительность. Поэтому нами предложен и разработан автоматизированный способ высокочувствительного определения НДМГ с динамическим сорбционным on-line концентрированием.

Для концентрирования использовали колонку размерами 4x50 мм, заполненную сорбентом Synergi Hydro C18. Контроль сорбции показал отсутствие проскока НДМГ-дБФЗ в собранных с колонки фракциях вплоть до 105 мл. Скорость подачи раствора пробы ограничивается лишь давлением в концентрирующей колонке и может составлять 4-5 мл/мин (в этих условиях p = 75 бар).

При установке колонки для концентрирования в качестве разделяющей на хроматограмме зарегистрировали пик НДМГ-дБФЗ, интервал времени удерживания которого составил 2.4 – 4.9 мин при скорости подачи элюента 1 мл/мин. Подвижная фаза по составу соответствовала выбранной ранее для хроматографического определения НДМГ-дБФЗ: 0,02 M NaH₂PO₄ (pH 4,0) с 50% ацетонитрила. Таким образом, при десорбции подвижной фазой достигается количественное извлечение производного НДМГ (96 ± 6 %). Для наилучшего разделения с сопутствующими компонентами выбран режим обратного элюирования, в случае которого концентрат претерпевает дополнительное разделение при прохождении через слой сорбента в концентрирующей колонке.

Подход, сочетающий оn-line концентрирование пробы, промывку колонки водой для удаления реагента и элюирование концентрата в систему разделения обеспечил высокую чувствительность определения НДМГ и успешное разделение компонентов пробы. Хроматограмма пробы, содержащей 20 нг/л НДМГ, представлена на рис. 90. Предел обнаружения НДМГ составил 2 нг/л при обработке 100 мл пробы, линейность сохраняется в диапазоне 5 – 1000 нг/л. Рассчитанные метрологические характеристики определения НДМГ приведены в таблице 38.

Рис. 90. Оn-line сорбционно-хроматографическое определение НДМГ. С_НДМГ=20 нг/л. Концентрирующая колонка Synergi Hydro C18 (4×50 мм). Разделяющая колонка Zorbax SB-C18 (4.6×150 мм). Подвижная фаза: 0,02М фосфатный буферный раствор (рН 4.0), 50% ацетонитрила. Спектрофотометрический детектор, λ_погл.= 550 нм.

4.8.3. Устранение ограничений

Максимумы поглощения дБФЗ-производных гидразина и монометилгидразина смещены в длинноволновую область по сравнению с НДМГ-дБФЗ, и в выбранных условиях сорбционно-хроматографического определения имеют малые времена удерживания, приближенные ко времени удерживания реагента, поэтому не мешают определению НДМГ. Присутствующий в природной воде диметиламин как один из продуктов разложения НДМГ также образует производное с дБФЗ, поэтому может затруднять определение следов диметилгидразина.

Изучено взаимодействие ДМА с дБФЗ в условиях образования производного НДМГ. Образующийся продукт ДМА-дБФЗ имеет максимум поглощения при 480 нм, как и большинство аминов, описанных в работах [im]. При длине волны детектирования НДМГ-дБФЗ (550 нм) регистрируется лишь слабый сигнал даже при высокой концентрации ДМА: площадь пика S_{ДМА-дБФЗ} = 20 мВ·с для 500 мг/л ДМА. Для разделения продуктов ДМА и НДМГ изменили содержание органического растворителя в подвижной фазе до 48%, используя при этом десорбцию обратным потоком элюента, что позволило хроматографически разделить производные диметиламина и диметилгидразина. Хроматограмма смеси 0,02 мкг/л НДМГ и 0,1 мг/л ДМА после on-line сорбционно-хроматографического определения представлена на рис. 91.

Рис. 91. Оn-line сорбционно-хроматографическое определение смеси 0,02 мкг/л НДМГ и 0,1 мг/л ДМА. Концентрирующая колонка Synergi Hydro C18 (4×50 мм). Разделяющая колонка Zorbax SB-C18 (4.6×150 мм). Подвижная фаза: 0,02М фосфатный буферный раствор (рН 4.0), 48% ацетонитрила. Спектрофотометрический детектор, λ_погл.= 550 нм.

Таким образом, присутствие ДМА не мешает в случае дериватизации НДМГ с дБФЗ, поскольку продукты имеют разные максимумы поглощения, а также разделены хроматографически.

4.8.4. Проверка правильности

Применимость такого способа определения НДМГ к анализу природных вод проверена методом «введено-найдено» для синтетических образцов, полученных добавлением диметилгидразина в природную воду. Хроматограмма такого синтетического образца воды с дополнительной добавкой диметиламина представлена на рис. 92. Результаты определения НДМГ на фоне матриц природных объектов приведены в таблице 39.

Характеристики

Список файлов диссертации