Определение НДМГ в почвенных вытяжках в виде производного с глиоксалем методом ВЭЖХ (1113593), страница 3

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

Текст из файла (страница 3)

Абдоу, Медвик и Бейли [24] предложили использовать для детектирования производные салицилового альдегида. При детектировании диметилгидразона салицилового альдегида (длина волны λ = 293 нм) достигается максимальная чувствительность определения при минимальном влиянии избытка альдегида. В качестве сорбента использовалась обращенная фаза. Разделение определяемых компонентов производилось на колонке длиной 30 см и внутренним диаметром 4 мм. Подвижная фаза содержала ацетонитрил и 0.14 М водный раствор KH₂PO₄ (52 и 48% по объему соответственно). Метод не обладает достаточной чувствительностью. Минимальная определяемая концентрация несимметричного диметилгидразина составляет 5 мкг/мл.

в) Ионная хроматография

Соединения гидразинового ряда являются слабыми основаниями, и поэтому легко протонируются в кислых растворах. Данное свойство гидразинов дало возможность многим авторам успешно решать задачи определения НДМГ в разных объектах с использованием метода ионной хроматографии, что позволяет полностью отказаться от процедуры дериватизации и снизить время и трудоемкость проведения определения.

В работе [25] описан метод разделения смеси гидразинов (гидразин, метилгидразин, НДМГ и СДМГ) на колонке с сульфокислотным катионообменником. Применяли электрохимическое детектирование (E = 1000 мВ). В качестве подвижной фазы использовали боратные буферные растворы концентраций от 0.01 до 0.05 М с pH от 8.6 до 9.2. Определяемые количества гидразонов составили: для НДМГ – 17 нг, СДМГ – 10 нг, метилгидразина – 8 нг и для гидразина – 80 нг.

Авторы работы [26] сравнили целый ряд различных колонок для разделения гидразина, метилгидразина и двух изомерных диметилгидразинов. Использование вариантов ионообменной и ион-парной хроматографии в сочетании с амперометрическим детектированием позволило проводить определение низких (на уровне мкг/л) количеств указанных соединений.

Использование катионообменных колонок в сочетании с селективным амперометрическим детектированием при потенциале электрода 1200 мВ позволяет проводить быстрое и чувствительное определение НДМГ, метилгидразина и гидразина в почвенных экстрактах при содержаниях их 1, 0.5 и 0.2 мкг/л соответственно.

г) Жидкостная хроматография с масс-спектрометрическим детектированием

Разработанные за последние 20 лет варианты стыковки жидкостного хроматографа и масс-спектрометра открывают новые, практически не ограниченные возможности высокочувствительного и достоверного определения и обнаружения НДМГ и продуктов его разложения в объектах с матрицей любой степени сложности. Использование масс-спектрометрического детектирования в ВЭЖХ не требует проведения процедур дериватизации и смены растворителя, что позволяет сделать проведение анализа максимально экспрессным. Универсальность масс-спектрометрического детектирования позволяет проводить одновременное определение любых соединений, что выгодно отличает данный метод от других вариантов детектирования в ВЭЖХ.

В литературе [27] описано применение метода ВЭЖХ–МС для определения даминозида в яблоках и листьях яблони. Применив метод тандемной масс-спектрометрии, авторам удалось достигнуть низких пределов обнаружения (8 – 20 мкг/кг реальной пробы). В отличие от работ, посвященных ГХ–МС, в которых даминозид определяют в виде НДМГ после щелочного гидролиза, в данной методике нет необходимости в проведении сложной процедуры пробоподготовки, что весьма сокращает время анализа и заметно улучшает метрологические характеристики.

2. Экспериментальная часть

2.1. Оборудование и материалы

2.1.1. Оборудование, использованное в работе:

Система ВЭЖХ LC–10 AT (Shimadzu, Япония), состоящая из насоса
LC–10 ADvp, работающего в режиме изократического элюирования, спектрофотометрического детектора SPD–10 Avp, системного контроллера
SCL–10 Avp, дегазатора подвижной фазы DGU–14A и крана-дозатора 7725i (Rheodyne, США).

Регистрацию хроматограмм проводили на персональном компьютере с помощью программного пакета LCMSSolution (Shimadzu, Япония).

Для ручного ввода пробы использовали стеклянный хроматографический шприц Agilent объемом 50 мкл (Agilent Technologies, США).

Для отбора точной аликвоты использовали автоматические дозаторы
10–100 мкл, 20–200 мкл, 100–1000 мкл, 1000–5000 мкл, с пределом допустимой погрешности измерения не более ± 5% (LABMATE, Польша).

Взвешивание точных навесок проводили на весах Explorer Pro
(Ohaus Corporation, США).

Для центрифугирования образцов использовали центрифугу CM–50 (Elmi, Латвия).

Для проведения ультразвуковой жидкостной экстракции применяли ультразвуковую ванну УЗВ (ПКФ Сапфир, Россия).

В работе была использована хроматографическая колонка Synergi Hydro RP 150×2 мм, зерно 4.6 мкм, заполненная фазой Polymer C18 (Phenomenex, США).

Для увеличения срока службы хроматографической колонки использовали универсальную предколонку (защитный картридж) для ВЭЖХ Security Guard (Phenomenex, США).

2.1.2. Химические соединения

1. 1,1-диметилгидразин (Sigma Aldrich, США), раствор 1000 мг/л;

2. глиоксаль (Sigma Aldrich, США), раствор 40% (масс.);

3. метанол (класс чистоты HPLC grade, Panreac, Испания);

4. ацетат аммония (ч.д.а, Panreac, Испания);

5. дистиллированная и деионизованная вода.

2.2. Объекты исследования

В качестве объектов исследования для проведения модельных экспериментов были выбраны почвы с различных экспериментальных участков. Характеристики образцов представлены в таблице.

Таблица 3. Физико-химические характеристики образцов почв

Описание почвы	Содержание гумуса, среда (pH)
Песчаная пустынно-степная	менее 1%, щелочная (pH 8.1)
Серо-бурая пустынная легкосуглинистая	~2%, щелочная (pH 8.6)
Дерново-среднеподзолистая среднесуглинистая на мореных суглинках	~4%, кислая (pH 4.8)

2.3. Техника эксперимента

2.3.1. Приготовление рабочих растворов

Для приготовления рабочих растворов определенной концентрации автоматическим дозатором отбирали рассчитанный объем исходного раствора НДМГ, разбавляли дистиллированной деионизованной водой, добавляли требуемое количество глиоксаля. Все растворы готовили из расчета суммарного объема рабочего раствора 1 мл.

2.3.2. Приготовление подвижной фазы – элюента.

В качестве подвижной фазы использовали водный раствор, содержащий 20 мМ ацетата аммония и 30% метанола. Для приготовления элюента навеску 0.7725 г ацетата аммония растворяли в небольшом количестве воды, добавляли 150 мл CH₃OH, затем доводили до метки дистиллированной и деионизованной водой. Полученный раствор оставляли на 10 минут в ультразвуковой ванне для дегазирования.

2.3.3. Выполнение хроматографического определения

Элюент и определяемые растворы готовили в день проведения анализа. Для анализа модельных объектов использовали ВЭЖХ со спектрофотометрическим детектированием при длине волны 310 нм. Элюирование проводили в изократическом режиме.

2.3.4. Приготовление градуировочных растворов

Для установления диапазона определяемых содержаний и предела обнаружения НДМГ апробируемым подходом готовили серию растворов с концентрациями НДМГ
0.002; 0.005; 0.01; 0.04; 0.2; 1; 5; 10 мг/л и объемной концентрацией раствора глиоксаля 10 мкл/мл. Оставляли на 15 минут для протекания реакции. После этого выполняли определение путем непосредственного ввода стандартных растворов в хроматограф с помощью микрошприца.

2.3.5. Приготовление вытяжек из незагрязненных почв

Три серии навесок почв по 2 г в герметичной пластиковой таре залили 10 мл дист. H₂O и оставили на 30 мин в ультразвуковой ванне. Автоматическим дозатором отобрали по 1.5 мл надосадочной жидкости каждой пробы и центрифугировали 3 минуты при скорости вращения 15000 об/мин. Для получения концентрации НДМГ 2 мг/л к 970 мкл жидкой фазы, полученной после центрифугирования, добавили 20 мкл раствора НДМГ и затем прилили 10 мкл/мл раствора глиоксаля. Содержание НДМГ определяли методом ВЭЖХ со спектрофотометрическим детектированием. Расчет концентраций проводили по разности содержаний. С помощью статистических методов рассчитали погрешности.

2.3.6. Приготовление модельных образцов загрязненных почв

В случае приготовления вытяжек из загрязненных почв действовали по схеме, описанной в предыдущем пункте, за исключением того, что почвы заливали необходимым объемом раствора НДМГ известной концентрации. Расчет содержания проводили аналогично, по разности. Наблюдали, как происходит поглощение НДМГ различными почвами.

3. Обсуждение результатов

3.1. Условия хроматографического детектирования

3.1.1. Выбор условий спектрофотометрического детектирования

В основе определения лежит реакция образования производного НДМГ с глиоксалем. Протекание реакции теоретически возможно по двум путям в зависимости от соотношения реагентов:

Исследование реакции методом масс-спектрометрии установлено, что основным продуктом взаимодействия является монопроизводное НДМГ, реакция протекает по схеме (1). [7]

Для увеличения скорости реакции и выхода целевого продукта использовали многократный избыток альдегида, что согласно литературным данным, не влияет на образование монопроизводного (табл. 4). Кроме того, в диапазоне pH от 5.4 до 10.8, в котором лежат значения кислотностей большинства почв, взаимодействие глиоксаля с НДМГ протекает без изменения стехиометрии (табл. 5) по пути (1)

Таблица 4. Влияние избытка глиоксаля на продукт взаимодействия

Мольное соотношение НДМГ : глиоксаль	Остаточное содержание НДМГ, %	Продукт взаимодействия
1:1	0.3	(СH3)2N–N=CH–CH=O
1:3	не обнаружен	(СH3)2N–N=CH–CH=O
1:10	не обнаружен	(СH3)2N–N=CH–CH=O
1:100	не обнаружен	(СH3)2N–N=CH–CH=O

Таблица 5. Влияние pH на взаимодействие НДМГ с глиоксалем

Основным параметром спектрофотометрического детектирования является длина волны излучения. Для достижения наибольшей чувствительности целесообразно выбирать длину волны, при которой наблюдается максимум поглощения определяемого компонента.

Глиоксаль имеет главный максимум поглощения при λ = 223 нм, и побочный максимум поглощения при λ = 290 нм (см. рис. 1). Поглощение в ультрафиолетовой области объясняется наличием сопряжённой связи О=С–С=О.

Рис. 1. Спектр поглощения водного раствора глиоксаля.

Характеристики

Список файлов курсовой работы