Микротвердофазная экстракция в подготовке водных проб к газохроматографическому анализу

МИКРОТВЕРДОФАЗНАЯ ЭКСТРАКЦИЯ В ПОДГОТОВКЕ ВОДНЫХ ПРОБ К ГАЗОХРОМАТОГРАФИЧЕСКОМУ АНАЛИЗУ

Веденин А.Н., Портнов М.А., Суворкин В.Н., Качур Е.В.

InterLab Inc.,

101472 Россия, Москва, Вадковский пер.,д1

 Основная  задача мониторинга проб воды на содержание в них органических микропримесей состоит в обнаружении загрязняющих компонентов, подтверждении их наличия и измерении концентрации. Пределы обнаружения применяемых, даже самых чувствительных детектирующих систем не позволяют определить микропримеси  некоторых загрязняющих веществ окружающей среды. В этих случаях применяют разные методы предварительного концентрирования  (обогащения) пробы. Методы концентрирования позволяют снижать пределы обнаружения на 2-4 порядка и определять некоторые загрязняющие вещества на уровне ppt.

   При анализе воды первой проблемой, с которой приходится сталкиваться, является подготовка пробы. Слишком разбавленные или многокомпонентные образцы зачастую необходимо подвергать ряду специфических процедур для того, чтобы сделать возможным  их исследование на имеющейся аналитической аппаратуре и достичь эффективного разделения и детектирования. В последнее время широко применяется процедура экстракции, основанная на разделении в результате сорбционных процессов, известная как твердофазная экстракция. Микротвердофазная экстракция на основе SBSE (Stir Bar Sorptive Extraction) с использованием  экстрагирующего стержня “Twister”тм является одним из новейших приемов, используемых при анализе  органических соединений, извлекаемых из сложных  водных матриц. “Twister”тм представляет собой стеклянную палочку для магнитной мешалки с полидиметилсилоксановым (PDMS) покрытием для адсорбции веществ из образцов. Метод SBSE был применен нами для  определения летучих углеводородов в искусственно зараженных данными соединениями пробах воды.

 

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

 

Исходные данные:

Смесь  ароматических углеводородов на уровне концентрации 0.01 мг/мл в метаноле. Стандартные образцы толуола и этилбензола в метаноле (CHEM SERVICE). Концентрация каждого компонента - 100мкг/мл.

         Используемое оборудование:

термодесорбер GERSTEL TDU

устройство для SBSE  - Twister”тм  (10 мм х 0.5 мм, толщина PDMS-фазы)

газовый хроматораф Agilent 6890

масс-селективный детектор Agilent 5973N

система криогенного фокусирования (CIS 4 PTV) фирмы  GERSTEL

стеклянный лайнер для PTV-инжектора с TENAX

колонка HP-5MS (Agilent Technologies)  длиной 30 м, внутренним               диаметром 0.25мм,  толщина фазы-0.25мкм.

 

Пробоподготовка:

          Объектом анализа послужили образцы дистиллированной воды, в которые искусственно были внесены ароматические углеводороды на уровне  0.5 ПДК (по Нормативу СанПиН 2.1.4.559-96 «Питьевая вода»).

           B представленные образцы воды объемом 20 мл добавляют 2г безводного сульфата натрия. Предварительная обработка пробы (высаливание примесей сульфатом натрия или изменение рН пробы) часто увеличивает чувствительность и воспроизводимость результатов анализа.

         Для построения калибровочных зависимостей были приготовлены  растворы объемом 20 мл с содержанием толуола 0.005мг/л, 0.05мг/л, 0.5мг/л; этилбензола — 0.001мг/л, 0.01мг/л, 0.1мг/л.

В приготовленные образцы помещается магнитный  экстрагирующий стержень и вращается в течение  60 мин. со скоростью 1000 об/мин. После завершения процедуры экстрагирования ”Twister”тм извлекается пинцетом из образца, ополаскивается в дистиллированной воде, смачивается фильтровальной бумагой, помещается в стеклянную десорбционную трубку, где подвергается термодесорбции. Ввод пробы в колонку осуществлялся в две стадии: 1 стадия — десорбция с PDMS — фазы в устройстве TDU в режиме Splitless и улавливание компонентов в охлажденном испарителе; 2 стадия — ввод пробы в колонку в режиме  Splitless газового хроматографа в режиме быстрого нагрева.

Условия анализа:

Система термодесорбции:
исходная температура: 30 оС;
температурная программа: 150 оС/мин;
конечная температура: 280 оС;
конечное время: 3 мин.
интерфейс 280оС;
Система криогенного фокусирования:
исходная температура: -25 оС;
исходное время: 0 мин.
температурная программа: 12 оС/сек
конечная температура: 280 оС;
конечное время: 5 мин.
Термостат ГХ:
исходная температура: 60 оС;
исходное время: 2 мин.
температурная программа : 10оС/мин;
конечная температура: 300оС;
конечное время: 5 мин.
общее время анализа: 29 мин.
Масс-спектрометр:
режим SCAN, диапазон сканируемых масс 40-550 а.е.м.
Скорость сканирования: 2.89 скан/сек

 

В качестве газа-носителя использовали гелий.

 

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

         На рисунке 1 приведена хроматограмма пробы чистой воды, в которую была введена искусственная смесь стандартных летучих органических веществ на уровне 0.5 ПДК:

 

 

Идентифицированные компоненты соответствуют перечню в таблице 1.

Таблица 1.

Перечень летучих загрязнителей воды.

Наименование соединения

Время выхода, мин.

ПДК, мг/л

толуол

2.94

0.5

этилбензол

4.06

0.01

p-ксилол

4.17

0.05

о-ксилол

4.52

0.05

пропилбензол

5.47

0.1

1-этил-3-метилбензол

5.60

0.01

1,2,3-триметилбензол

5.71

0.05

1-этил-2-метилбензол

5.91

0.01

1,2,4- триметилбензол

6.13

0.01

1-этил-2,4-диметилбензол

6.63

0.01

2-этил-2,4-диметилбензол

7.67

0.01

нафталин

8.78

0.01

 

 

Идентификация некоторых соединений была проведена по выбранным

ионам:

 

Кроме того, построены калибровочные зависимости по толуолу и этилбензолу, что позволяет количественно определять целевые компоненты в водных пробах:

На примере  извлечения летучих органических соединений  из водной матрицы посредством  Twistera мы показали эффективность использования метода SBSE. Кроме того, описанный метод позволяет избежать использования вредных и опасных для здоровья органических растворителей, а также последующих шагов концентрирования органического экстракта. Экстрагирующие стержни, использованные в проведенных исследованиях, могут повторно использоваться более 50 раз без какого-либо ухудшения эффективности экстракции. Сочетание этого метода с доступной на сегодняшний день аналитической техникой ведет не только к миниатюризации, но и к максимальному  упрощению процесса экстрагирования, ускорению проведения анализов, увеличению производительности обработки образцов в лабораториях.

Новости

Архив новостей

Подписка на новости