Автономное экстракционно-хроматографическое концентрирование аналитов в процессе пробоотбора водных сред тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 02.00.02, кандидат химических наук Михайлова, Екатерина Александровна

• Михайлова, Екатерина Александровна
• кандидат химических наук
• 2012

Оглавление диссертации кандидат химических наук Михайлова, Екатерина Александровна

Принятые условные сокращения и обозначения

Введение

Глава 1. Обзор литературы

1.1 Нефтепродукты, жиры и фенолы: источники их поступления в водные среды и действие на живые организмы

1.2 Отбор проб воды для определения содержания нефтепродуктов и жиров

1.3 Методы концентрирования нефтепродуктов из водных сред

1.4 Методы определения нефтепродуктов в водных средах

1.5 Методы определения жиров в водных средах

1.6 Методы выделения и концентрирования фенолов из водных сред

1.7 Методы определения фенолов в водных средах

1.8 Применение автономного пробоотбора для определения органических загрязнителей

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Автономное экстракционно-хроматографическое концентрирование аналитов в процессе пробоотбора водных сред»

Проблема сохранения окружающей среды в настоящее время концентрирует на себе внимание исследователей всего мира. Стремительный рост населения, увеличение площадей орошаемого земледелия, а также урбанизация и индустриализация привели к масштабному использованию водных ресурсов. За последние годы увеличился объем загрязнений, попадающих в водохранилища от сельского хозяйства - отходы животноводства, птицеводства, предприятий, которые перерабатывают сельскохозяйственное сырье, и т.п. Неблагополучная экологическая ситуация, сложившаяся во многих странах, требует серьезного экологического мониторинга водных объектов [1].

Одной из важнейших задач мониторинга природных вод является определение в них содержания органических загрязнителей и, в частности, НП, жиров и фенолов, поскольку последние в процессе трансформации могут образовывать токсические соединения, которые обладают канцерогенными и мутагенными свойствами [2].

Требования к предельно допустимым концентрациям этих веществ, особенно фенолов, а соответственно, и к пределам обнаружения применяемых методик чрезвычайно жесткие. Поэтому этой цели необходимы методики, включающие стадию предварительного концентрирования аналитов. При этом, как правило, применяется экстракционное концентрирование. При традиционной схеме off-line анализа возникает необходимость в многократном переносе проб воды из емкости в емкость во время пробоотбора, доставки проб в лаборатории и пробоподготовки, что приводит к неконтролируемым потерям данных аналитов за счет их адсорбции на стенках устройств пробоотбора, посуды, используемой для транспортировки проб, и пробоподготовки [3,4].

Для преодоления вышеуказанных ограничений необходимы общеметодические решения проблемы предварительного экстракционного концентрирования аналитов. При этом желательным является одновременное решение всего комплекса возникающих методических проблем: сокращение объема проб, доставляемых в лаборатории, уменьшение неконтролируемых потерь аналитов в процессе доставки проб и пробоподготовки.

Цель работы

Разработка общего методического подхода к улучшению аналитических характеристик методик анализа водных сред, включающих стадию экстракционного концентрирования аналитов, таких как нефтепродукты, жиры и фенолы. Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

1. Обоснование выбора общей схемы off-line анализа, включающей стадию автономного экстракционно-хроматографического выделения и концентрирования аналитов в процессе пробоотбора, как общего методического подхода к улучшению аналитических характеристик методик анализа с экстракционным выделением аналитов.

2. Разработку методик определения в природных водах нефтепродуктов, жиров и фенолов с автономным экстракционно-хроматографическим концентрированием аналитов, в процессе пробоотбора.

3. Проведение испытаний разработанных методик на модельных растворах и реальных объектах.

Положения выносимые на защиту

•S Общая схема off-line анализа природных вод с автономным экстракционно-хроматографическим концентрированием аналитов, в процессе пробоотбора водных сред.

S Аэрогидравлическая схема циклического инжекционного анализа, включающая экстракционно-хроматографическую колонку для автономного пробоотбора.

Методики ИК-спектрометрического определения в водных средах нефтепродуктов и жиров. Методики циклического инжекционного экстракционно-фотометрического определения в водных средах нефтепродуктов и «фенольного индекса».

Заключение диссертации по теме «Аналитическая химия», Михайлова, Екатерина Александровна

Выводы

1. Предложена общая комбинированная схема экстракционно-фотометрического анализа, включающая стадию автономного экстракционно-хроматографического концентрирования аналитов в процессе пробоотбора. Эффективность предложенной схемы выполнения off-line экстракционно-фотометрических анализов подтверждена разработанными методиками определения нефтепродуктов, жиров и фенолов в природных водах.

2. Предложенная схема адаптирована к условиям автоматизированного выполнения аналитических процедур на принципах циклического инжекционного анализа.

3. Разработаны автоматизированные методики циклического инжекционного определения в природных водах нефтепродуктов и фенолов, соответствующие по чувствительности требованиям, предъявляемым к контролю качества воды водоемов рыбохозяйственного назначения.

4. Разработанная статическая методика ИК-спектрометрического определения нефтепродуктов с автономным экстракционно-хроматографическим пробоотбором аттестована и включена в федеральный реестр (регистрационный номер № 01.02.196.2011, свидетельство об аттестации № 01.1.05.011/01.00043/2011).

5. Разработан утвержденного типа стандартный образец состава раствора нефтепродуктов в тетрахлорэтилене (ГСО 9448-2009).

Список литературы диссертационного исследования кандидат химических наук Михайлова, Екатерина Александровна, 2012 год

1. Ю.С. Другов, А. А. Родин. Пробоподготовка в экологическом анализе: практическое руководство. М.: БИНОМ, Лаборатория знаний, 2009, 855 с.

2. П. Ревелль, Ч. Ревелль. Среда нашего обитания. Загрязнение воды и воздуха. Пер. с англ. М.: Мир, 1995, 296 с.

3. Булатов A.B., Михайлова Е.А., Тимофеева И.И., Москвин A.JL, Москвин JI.H. «Фотометрическое определение фенолов в природных водах с концентрированием в процессе пробоотбора». // Журнал «Вестник СПбГУ». Серия 4. 2011, выпуск 3, С. 110.

4. ПНД Ф 14.1:2.5-95. Количественный химический анализ вод. Методика выполнения измерений массовой концентрации нефтепродуктов в природных и сточных водах методом инфракрасной спектроскопии.

5. Хроматографический анализ окружающей среды. Сб., пер. с англ., ред. Березкин В .Г. М.: Химия, 1979, 581 с.

6. Н.В.Чибисова, Е.К. Долгань. Экологическая химия: Учебное пособие / Калининград: Калинингр. ун-т. , 1998, 113 с.

7. Г. Фелленберг. Загрязнение природной среды. Введение в экологическую химию: Пер. с нем. -М.: Мир, 1997, 232 с.

8. Ф. Корте, М. Бахадир, В. Клайн, Я.П. Лай, Г. Парлар, И. Шойнерт. Экологическая химия. Основы и концепции. Пер. с нем. М.: Мир, 1997, 396 с.

9. Ю.С. Другов, А. А. Родин. Экологические анализы при разливах нефти и нефтепродуктов. Практическое руководство. М.: БИНОМ, Лаборатория знаний, 2007, 270 с.

10. B.C. Стопский. Химия жиров и продуктов переработки жирового сырья. М.: Колос, 1992, 285 с.

11. Р.П. Евстигнеева, E.H. Звонкова. Химия липидов. М.: Химия, 1983, 296 с.

12. Б.А. Ревич, С.Л. Авалиани, Г.И. Тихонова. Основы оценки воздействия загрязненной окружающей среды на здоровье человека. Пособие по региональной экологической политике. Центр экологической политики России. М.: Акрополь, 2004, 268 с.

13. Ю.С. Другов, А. А. Родин. Экологическая аналитическая химия. СПб.: Анатолия, 2002, 425 с.

14. Валендик Э.Н. «Экологические аспекты лесных пожаров в Сибири» // Сиб. экологич. журн. 1996. № 1. С. 1.

15. Л.И. Кузубова, C.B. Морозов. Органические загрязнители питьевой воды: Аналит. Обзор. Новосибирск: ГПНТБ СО РАН, НИОХ СО РАН, 1993, 167 с.

16. ГОСТ Р 51592-2000. Вода. Общие требования к отбору проб.

17. A.B. Карякин, И.Ф. Грибовская. Методы оптической спектроскопии и люминесценции в анализе природных и сточных вод. М.: Химия, 1987, 304 с.

18. В.M . Гольдберг, С. Газда. Гидрогеологические основы охраны подземных вод от загрязнения. М.: Недра, 1984, 262 с.

19. Патент РФ №2090856. Система пробоотборная для экологических исследований.

20. Ю.А. Карпов, А.П. Савостин. Методы пробоотбора и пробоподготовки. М.: Бином, 2003, 243 с.

21. О.В. Родинков. Автореферат докторской диссертации. Санкт-Петербург: СПб гос. ун-т. 2004.

22. Родинков О.В., Москвин Л.Н. «Хроматомембранное концентрирование микропримесей органических загрязнителей природных вод и атмосферного воздуха». // Журнал аналитической химии. 2003, Т. 58, № 1, С. 82.

23. Родинков О.В., Москвин Л.Н., Зыкин И.А. «Газохроматографическое определение газообразных углеводородов в водных растворах с хроматомембранной газовой экстракцией». // Журнал аналитической химии. 2002, Т. 57, № ю, С. 1057.

24. Ю.В. Новиков, К.О. Ласточкина, З.Н. Болдина. Методы исследования качества воды водоемов. М.: Медицина, 1990, 400 с.

25. ПНД Ф 14.1:2:4.128-98. Методика выполнения измерений массовой концентрации нефтепродуктов в пробах природной, питьевой и сточной воды флуориметрическим методом на анализаторе жидкости "Флюорат-02".

26. МУК 4.1.1262-03. Измерение массовой концентрации нефтепродуктов флуориметрическим методом в пробах питьевой воды и воды поверхностных и подземных источников водопользования.

27. Гладилович Д.Б. «Флуориметрический метод контроля содержания нефтепродуктов в водах». // Стандарты и качество. 2006, № 7.

28. Голубева М.Т. «Определение нефти и нефтепродуктов в воде ИК-спектрофотометрическим методом». // Лабораторное дело. 1966, № 11, С. 656.

29. ГОСТ Р 51797-2001. Вода питьевая. Метод определения содержания нефтеродуктов.

30. ГОСТ Р 51232-98. Вода питьевая. Общие требования к организации и методам контроля качества.

31. ISO 9377-2:2000. Water quality. Determination of hydrocarbon oil index. Part 2: Method using solvent extraction and gas chromatography.

32. ГОСТ P 52406-2005 Вода. Определение нефтепродуктов методом газовой хроматографии.

33. ПНД Ф 14.1:2.62-96. Методика выполнения измерений массовой концентрации нефтепродуктов в природных и очищенных сточных водах методом колоночной хроматографии со спректрофотометрическим окончанием.

34. Ю.С. Другов, И.Г Зенкевич, A.A. Родин. Газохрамотографическая идентификация загрязнений воздуха, воды, почвы и биосред. Практическое руководство. Изд. Второе, дополн., М.: МАИК «Наука», Физматлит, БИНОМ. Лаборатория знаний, 2005, 755 с.

35. К. Hayakawa, Y. Yoneda, Y. Okamoto, T. Kumamaru, M. Ikeda. «Rapid determination of oil in water using flow injection analysis and Ж detection» //Anal. Sei. 1999. V. 15 P. 803.

36. ГОСТ 17.1.1.03-86. Охрана природы. Гидросфера. Классификация водопо льзований.

37. ПНД Ф 14.1:2.122-97. Методика выполнения измерений массовой концентрации жиров в пробах природных и очищенных сточных вод гравиметрическим методом.

38. ПНД Ф 14.1:2.189-02. Методика выполнения измерений массовой концентрации жиров в пробах природных и очищенных сточных вод методом ИК-спектрофотометрии.

39. ФР. 1.31.2008.05229. Методика выполнения измерений массовой концентрации жиров в питьевых, природных и сточных водах ИК-спектрометрическим методом с использованием концентратомера нефтепродуктов «ИКН-025».

40. Коренман Я.И. Экстракция фенолов. Горький: Волго-Вят. изд-во, 1973, 216 с.

41. Коренман Я. И., Калинкина С.П., Суханов П.Т. и др. «Концентрирование и определение фенолов». // Журн. аналит. хим., 2002, т. 57, № 1. с. 38.

42. Коренман Я.И., Сельмащук Н.И. «Экстракционное концентрирование при анализе фенолсодержащих вод» // Химия и технология воды. 1981. Т.З, №2. С.116.

43. Коренман Я.И., Данилов В.Н., Крюков А.И. «Экстракционное концентрирование и раздельное определение фенола и салициловой кислоты в водных растворах» // Журн. аналит. химии, 1990. Т.45, №1. С. 51.

44. Павленко Л.Ф., Семенов А.Д. и др. Смолистые компоненты нефти в природных водах//Гидрохим. материалы, 1982. Т. 84. С. 70.

45. Евтушенко Ю.М., Иванов В.М., Зайцев Б.Е. «м-Аминофениларсоновая кислота как реагент для экстракционного концентрирования фенола». // Журн. аналит. химии. 2002. Т. 57, № 4. С. 368.

46. ISO 6439:1990. Water quality. Determination of phenol index 4-Aminoantipyrine spectrometric methods after distillation.

47. ПНД Ф 14.1:2.105-97. Методика выполнения измерений массовой концентрации летучих фенолов в природных и очищенных сточных водах фотометрическим методом после отгонки с водяным паром.

48. Р. Сониясси, П. Сандра, К. Шлетт. Анализ воды: органические микропримеси. Практическое руководство. Пер. с англ. С.-Петербург: изд. «Теза», 2000, 250 с.

49. Клюев H.A., Бродский Е.С., Сойфер B.C. и др. Тезисы докладов IV Всероссийской конференции «Экоаналитика-2000», Краснодар: Кубанский государственный университет, 2000, С. 182.

50. Bagheri Н., Mohammadi A., Salemi А. «Headspace solvent microextractionas a simple and highly sensitive sample pretreatment technique for ultra119trace determination of geosmin in aquatic media». // Anal. Chim. Acta. -2004. 513. P.445.

51. Sirvent G., Hidalgo M., Salvado V. «Evaluation of a new solid-phase cartridge for the preconcentration of phenolic compounds in water». // J.Sep.Sci. 2004. V. 27. P. 613.

52. Родинков O.B., Москвин JI.H., Григорьев Г.JI. «Сравнительный анализ эффективности методов концентрирования летучих органических веществ из водных растворов». // Журн. аналит. химии, 1999, Т. 54, № 5. С. 469.

53. Лурье Ю.Ю., Рыбникова А.И. Химический анализ производственных сточных вод М.: Химия, 1974, 334 с.

54. Biljana Sljuki, Craig Е. Banks, Alison Crossley, Richard G. Compton, «Lead(IV) oxide-graphite composite electrodes: Application to sensing of ammonia, nitrite and phenols»// Analytica Chimica Acta. 2007. V 587, P. 240.

55. Dan Shan, Mingjuan Zhub, En Han, Huaiguo Xuea, Serge Cosnier «Calcium carbonate nanoparticles: A host matrix for the construction of highly sensitive amperometric phenol biosensor» // Biosensors and Bioelectronics. 2007. V 23, P. 648.

56. Juliusz Adamskia, Pawel Nowakb, Jolanta Kochanaa «Simple sensor for the determination of phenol and its derivatives in water based on enzyme tyrosinase» // Electrochimica Acta. 2009. P. 2363.

57. Soln'a R., Sapelnikova S., Skl'adal P., Winther-Nielsenc M., Carlssond C., Emn'eusb J., Ruzgas T. «Multienzyme electrochemical array sensor for determination of phenols and pesticides» // Talanta. 2005. V 65, P. 349.

58. Messikha N., Samarb M.H., Messikh L. «Neural network analysis of liquidliquid extraction of phenol from wastewater using TBP solvent» // Desalination. 2007. V 208, P.42.

59. Москвин A.JI., Мозжухин A.B., Мухина E.A., Москвин Л.Н. «Проточно-инжекционное фотометрическое определение «фенольного индекса» в природных водах в присутствии гуминовых кислот»// Журнал Аналитической Химии. 2005. Т.60, №1, С. 79.

60. Ana R. Sousa, Maria A. Trancoso «Validation of an environmental friendly segmented flow method for the determination of phenol index in waters as alternative to the conventional one» // Talanta. 2009. V. 79, P. 796.

61. Masoumeh Hasani, Mahsa Moloudi «Application of principal component-artificial neural network models for simultaneous determination of phenoliccompounds by a kinetic spectrophotometric method» 11 Journal of Hazardous Materials. 2008. V. 157, P. 161.

62. Унифицированные методы исследования качества вод. Под ред. Гофманна П.М.: 1987. Часть 1. Т.1. С. 1022.

63. Wolfgang Frenzel, Stephanie Krekler «Spectrophotometric determitaion of total phenolics by solvent extraction and sorbent extraction optosensing using flow injection methodology» // Analytica Chimica Acta. 2005. V. 310, P. 437.

64. H. Erxleben, J. Simon, L.N. Moskvin, T.G. Nikitina «Photometric Determitaion of Phenol with Flow-Injection Analyzer that includes a Chromatomembrane-cell for sample preconcentration by liquid- liquid solvent extraction» // 2001. V. 18, №1, p. 39.

65. Karina Omuro Lupetti, Fabio R.P. Rocha, Orlando Fatibello-Filho « An improved flow system for phenols determination exploiting multicommutation and long pathlength spectrophotometry» // Talanta. 2004. V. 62, P.463.

66. Moller J., Martin M., Fresenius. J. «Determination of phenol in water by flow injection analysis». // Anal. Chem. 1988. V.329, №6. P. 728.

67. Frenzel W., Krekler S. «Spectrophotometric determination of total phenolics by solvent and sorbent extraction optosensing using flow methodology». // Anal. Chem. Acta, 1995. V. 310. P. 437.

68. Цизин Г.И. «Развитие методов концентрирования микрокомпонентов в России (1991-2010 гг.)». // Журн. аналит. химии, 2011. Т. 66. № Ц. С. 1135.

69. Майстренко В.Н., Сафарова В.И. «Аналитический контроль объектов окружающей среды в Российской Федерации (1991-2010 гг.)». // Журн. аналит. химии, 2011. Т. 66. № 11. С. 1218.

70. Ю.С. Другов, A.A. Родин. Анализа загрязненных вод. Практическое руководство. М.: БИНОМ ЛЗ, 2007, 750 с.

71. Мариничев А.Н., Макаров Е.Д., Столяров Б.В. «Стационарный режим при концентрировании на поверхности сорбента микропримесей ароматических углеводородов парогазовых смесей». // Журнал прикладной химии, 2001, Т.74, № 12, С. 1945.

72. Л.А. Карпова, Е.Д. Макаров, И.К. Хмельницкий. Сборник тезисов Всероссийского симпозиума «Хроматография и хроматографические приборы». Клязьма. М.: ОНТИ ГЕОХИ РАН, 2004, 143 с.

73. Мозжухин A.B., Москвин А. Л., Москвин Л.Н. «Циклический инжекционный анализ новый метод проточного анализа». // Журн. аналит. химии, 2007. Т. 62. № 5. С. 527.