ГАЗОХРОМАТОГРАФИЧЕСКОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ НИТРОАЛКИЛБЕНЗОЛОВ В ВОДЕ
ГАЗОХРОМАТОГРАФИЧЕСКОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ НИТРОАЛКИЛБЕНЗОЛОВ В ВОДЕ
В.М. Набивач, В.А. Герасименко, М.В. Герасименко, О.Б. Забияка
Украинский государственный химико-технологический университет, г.Днепропетровск
Нитропроизводные ароматических углеводородов являются крупнотоннажными полупродуктами ряда химических производств, а так же образуются в природной среде в результате различных фотохимических процессов [1]. Сточные воды и атмосферные процессы конденсации, обусловленные пониженной летучестью нитропроизводных, приводят к загрязнению поверхностных вод этими соединениями. Растворимость нитроаренов в воде сравнительно невелика, однако она существенно превышает значения предельно-допустимых концентраций [2] (таб. 1).
Таблица 1. Санитарно-химические показатели некоторых нитроалкилбензолов
Вещество
Концентрация в воде, мг/л
Максимальная
ПДК
Нитробензол
1900
0,2
Динитробензол
0,5
Тринитробензол
0,4
п-Нитротолуол
442
Динитротолуол
300
0,5
Тринитротолуол
210
0,5
Динитронафталин
1,0
Высокая липофильность аренов способствует их быстрому всасыванию через кожу человека и животных. Токсическое действие нитросоединений характеризуется политропностью, но наиболее патогномонич-ный признак поражения – изменения со стороны крови. Большая часть ароматических нитросоединений поражает нервную систему, печень.
Клинически установлены заболевания желудочно-кишечного тракта, дерматиты, экземы, а также развитие общей и местной аллергии. Нитросоединения, медленно выводящиеся из организма, восстанавливаются до соответствующих аминосоединений, которые обладают выраженной канцерогенной активностью [3].
В этой связи становится актуальной разработка надежных и доступных методов определения ароматических нитросоединений в объектах среды обитания, в том числе в питьевой и сточных водах.
К таким методам в первую очередь следует отнести газовую хроматографию, обладающую высокой чувствительностью и селективностью по отношению к определяемым в воде веществам.
Непосредственное дозирование исследуемых образцов нежелательно ввиду негативного воздействия значительных количеств воды как на разделяющую, так и на детектирующую системы. Распространенным приемом, обеспечивающим газохроматографический анализ микропримесей в воде, является их экстракция не смешивающимися с водой растворителями. Наиболее эффективными экстрагентами нитросоединений являются галоидалканы (метиленхлорид, хлороформ).
Для разделения выделенных нитросоединений предпочтительно использование высокоэффективных капиллярных колонок. В качестве параметров удерживания, применяемых для газохроматографической идентификации, наиболее надежными являются логарифмические индексы Ковача. Опубликованные данные по индексам удерживания нитроалкилбензолов немногочисленны [4-6], кроме того, наблюдается определенная величина межлабораторного различия в индексах удерживания, обусловленная различием адсорбционных процессов в конкретных разделяющих системах. Эта величина межлабораторного различия значительно превышает величину внутрилабораторного определения индексов удерживания, что ограничивает непосредственное использование литературных данных по индексам удерживания нитроалкилбензолов.
Для преодоления этих затруднений нами изучены зависимости (1) между опубликованными разными авторами индексами удерживания, позволяющие проводить их взаимный пересчет:
II = A + BIK, (1)
где II, IK – индексы удерживания нитроалкилбензолов, опубликованные в i, k-источниках соответственно.
Соотношение (1) было использовано также для нахождения зависимостей между опубликованными в литературе и полученными нами экспериментально значениями индексов удерживания нитроалкилбензолов. Расчет коэффициентов исследуемой зависимости проводился методом наименьших квадратов.
Полученные данные (таб.2) показывают, что соотношения (1) индексов удерживания нитроаренов, измеренных на неполярных неподвижных фазах типа апиезон L и метилсилоксан OV-101, характеризуются высоким уровнем корреляции (r>0,99) и небольшим стандартным отклонением s, не превышающим величину допустимой ошибки.
Таблица 2. Результаты статистической обработки уравнения (1)
Источники индексов удерживания (i, k)
Коэффициенты
Стандартные отклонения s,е.и.
А
В
r
[4], [5]
27,7
1,00
0,999
4,6
[4], [6]
202,6
0,88
0,997
6,6
[4], [*]
354,5
0,71
0,999
2,7
[5], [*]
150,2
0,81
0,998
4,9
[*] – экспериментальные данные авторов.
Иногда проблема идентификации нитроалкилбензолов осложняется не только отсутствием экспериментально найденных, но и опубликованных данных по индексам удерживания. Чаще всего такая ситуация складывается для мета-изомерных соединений.
В этом случае приходится проводить прогнозирующий расчет индексов удерживания, исходя из структурных параметров анализируемых соединений. Удобным интегральным параметром, отображающим особенности структуры изомерных нитроалкилбензолов, является дипольный момент молекулы. Найдено, что зависимость индекса удерживания от дипольного момента группы изомерных нитроалкилбензолов – линейная и может быть выражена уравнением:
I = C + Dm, (2)
где m – дипольный момент, D.
Применимость соотношения (2) была исследована для различных групп нитроалкилбензолов. Дипольные моменты соединений рассчитывались по векторной схеме [7]. Коэффициенты исследуемой зависимости(2) находили по методу наименьших квадратов.
Полученные данные (таб.3) показывают, что коэффициенты соотношение (2) индексов удерживания нитроалкилбензолов от их дипольных моментов также характеризуется высоким уровнем корреляции (r>0,99).
Таблица 3. Результаты статистической обработки уравнения (2)
Группы изомеров производных нитробензола
Коэффициенты
C
D
r
метил-
733
112
1,000
этил-
547
170
0,998
изопропил-
449
194
1,000
изобутил-
453
195
0,998
н-бутил
685
161
0,998
изопентил-
339
232
0,994
Это позволяет использовать соотношения (1, 2) для проведения качественного анализа и расшифровки состава смесей нитроалкилбензолов в водных загрязнениях.
Литература
1. Г. Фелленберг. Загрязнение природной среды. Введение в экологическую химию. М.: Мир, 1997 г. – 232 с.
2. Справочник по охране окружающей среды. / В.Г. Сахаев, Б.В. Щербицкий. К.: Будівельник, 1986 г. – 152 с.
3. Вредные вещества в промышленности. / Справочник. Том 2. Под ред. Н.В. Лазарева. Л.: Химия, 1976 г. – 624 с.
4. В.Д. Шатц, А.А. Авотс, В.А. Беликов. Эмпирическая модель удерживания производных алкилбензолов в газожидкостной хроматографии.//ЖАХ. – 1978 – Т. 33. Вып. 6. – С. 1201-1206.
5. F. Vernon, J.B. Suratman. The Retention Index System Applied to Alkylbenzenes and Monosubstituted Derivatives. // Chromatographia. – 1983. – Vol.17. №. 11 – P. 600-604.
6. Р.И. Сидоров, Л.С. Романенко, С.А. Резников. Влияние дипольного момента нитроароматических углеводородов на их удерживание в газожидкостной хроматографии. // ЖФХ. – 1977. – Т. 51. Вып. 11. – С. 2913-2917.
7. О.А. Осипов, В.И. Минкин, А.Д. Гарновский. Справочник по дипольным моментам. М.: Высшая школа, 1971 г. – 416 с.
Схожие публикации: