Глава 3. ПРИМЕРЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ТОНКОСЛОЙНОЙ ХРОМАТОГРАФИИ В АНАЛИЗЕ ПРИРОДНЫХ ВОД

Метод тонкослойной хроматографии определения ХОП в природных водах. [11]

Метод основан на извлечении ХОП из воды гексаном, сернокислотной очистке экстракта и определении в тонком слое сорбента на оксиде алюминия, силикагеле или пластинках силуфол в различных системах подвижных растворителей с проявлением мест локализации пестицидов различными проявляющими реагентами.

Подготовка к определению. Тщательно промытую хромовой смесью, содой, дистиллированной водой и высушенную пластинку протирают этиловым спиртом или эфиром и покрывают сорбционной массой. Массу готовят следующим образом. Смешивают 50 г просеянного через сито с размером отверстий 0,149 мм оксида алюминия в фарфоровой ступке с 5 г сульфата кальция, прибавляют 75 мл дистиллированной воды и перемешивают в ступке или колбе до образования однородной массы. На пластинку 9 * 12 см наносят 10 г сорбционной массы (на пластинку 13 Х 18 см - 20 г) и, покачивая, равномерно распределяют по всей пластинке. Пластинки сушат при комнатной температуре 18-20 ч, можно сушить 20 мин при комнатной температуре, а затем 45 мин в сушильном шкафу при 110 °С.

Смешивают 35 г силикагеля КСК, просеянного через сито с размером отверстий 0,149 мм, с 2 г сульфата кальция и 90 мл дистиллированной воды и перемешивают в ступке или колбе до однородной массы. Наносят на пластинки и сушат, как указано выше. Порция рассчитана на 10 пластинок.

Если пластинки с тонким слоем силикагеля темнеют после УФ-облучения, силикагель перед применением следует очистить от примесей. Для этого силикагель заливают на 18-20 ч разбавленной соляной кислотой (1: 1), кислоту сливают, промывают силикагель водой и кипятят в круглодонной колбе 2-3 ч с разбавленной азотной кислотой (1:1), промывают проточной водопроводной, затем дистиллированной водой до нейтральной реакции промывных вод, сушат в сушильном шкафу 4-6 ч при 130⁰с. Силикагель дробят и просеивают через сито с размером отверстий 0,149 мм.

Пластинки для хроматографии силуфол UV-254 (ЧССР) перед использованием импрегнируют о-толидином. Для этого каждую пластинку опускают на 0,5 см в 0,1 % -ный раствор о- толидина в ацетоне, налитый в камеру для хроматографирования. Пост того как фронт растворителя поднимется до верхнeгo края пластинки, ее вынимают и сушат на воздухе, избегая прямого солнечного света. После этого пластинки готовы к работе. Пластинки, импрегнированные о-толидином, хранят в эксикаторе.

Пластинки силуфол UV-254 предварительно промывают дистиллированной водой в хроматографической камере, высушиваю на воздухе и непосредственно перед использованием активирую в сушильном шкафу 4 мин при 65 ОС.

Ход определения. Экстракцию ХОП и концентрирование экстракта проводят по схеме, изложенной выше, при определении ХОП методом ГЖХ. При необходимости экстракты обрабатывают концентрированной серной кислотой, как указано в том же разделе.

Сконцентрированный до 1-2 мл экстракт (без очистки или после сернокислотной очистки) количественно с помощью ацетона переносят в коническую пробирку вместимостью 5 мл. В пробирку помещают заплавленный в верхней части стеклянный капилляр и удаляют растворитель на горячей водяной бане до объема 0,2-0,3 мл. Остаток количественно, с помощью того же стеклянного капилляра, но с отломанным запаянным концом, наносят на хроматографическую пластинку в одну точку, так чтобы диаметр пятна не превышал 1 см. Остаток экстракта в колбе смывают тремя порциями по 0,2 Мл диэтилового эфира, которые наносят в центр первого пятна. Справа и слева от пробы на расстоянии 2 см наносят стандартные растворы, содержащие 1; 3; 5, ... , 10 мкг исследуемых препаратов (или другие количества препаратов, близкие к определяемым концентрациям препаратов).

Пластинки с нанесенными растворами помещают в хроматографическую камеру, на дно которой за 30 мин до начала хроматографирования наливают подвижный растворитель. При использовании пластинок с тонким слоем оксида алюминия или силикагеля в качестве подвижного растворителя применяют н-гексан или смесь гексана с ацетоном в соотношении 6: 1 для препаратов, R, которых в гексане ниже 0,3. При использовании пластинок силуфол подвижным растворителем является' 1 % -ный раствор ацетона в гексане, а при использовании пластинок силуфол, импрегнированных о- толидином,- гексан с диэтиловым эфиром в соотношении 49: 1. Край пластинки с нанесенными растворами может быть по гружен в подвижный растворитель не более чем на 0,5 см.

После того как фронт растворителя поднимется на 1О см, пластинку вынимают из камеры и оставляют на несколько минут для испарения растворителя. Далее пластинку орошают одним из проявляющих реактивов и подвергают действию УФ-лучей 10 - 15 мин (лампа ПРК-4). Пластинки следует располагать на расстоянии 20 см от источника света.

При обработке хроматограмм проявляющими реактивами на основе нитрата серебра ХОП проявляются на хроматограммах в виде серо-черных пятен на белом фоне. Окраска пятен устойчива несколько дней.

После обработки пластинок ортотолидиновым реактивом и УФ – облучением гексахлоран и эфиросульфонат проявляются через 20-35 минут в виде зелено-оранжевых пятен, устойчивых 2-3дня.

Определение полиароматических углеводородов в объектах окружающей среды методами жидкостной и тонкослойной хроматографии. [7]

Было определено содержание полиароматических углеводородов (ПАУ), в частности, бенз(а)пирена в снежном покрове. Пробоподготовку осуществляли экстракцией диэтиловым эфиром. Качественный анализ осуществляли методом тонкослойной хроматографии. Пробы наносили на пластину Silufol UV-254 и осуществляли хроматографический анализ в двух системах: система 1 - раствор кофеина в хлороформе; система 2 - смесь циклогексана и н-гексана. Использование системы 1 позволило снизить нижний предел обнаружения.

Количественный анализ осуществляли методом газожидкостной хроматографии (ГЖХ). Исследование проводили на хроматографе «Цвет-500» с пламенно-ионизационным детектором. В качестве сорбента использовали силиконовый каучук SE-54 с нанесенной на него неподвижной фазой OV-101. Анализ проводили в режиме программирования температуры от 200 до 310° С со скоростью 4 С мин. В качестве газа-носителя использовали азот. Метод позволил определить ПАУ на уровне ПДК.

Денситометр «Сорбфил» для количественной ТСХ. [8]

Денситометрия является наиболее удобным методом количественных расчетов в тонкослойной хроматографии (ТСХ). Для ее реализации используются денситометры, сканирующие ТСХ пластину узким лучом света определенной длины волны, и видеоденситометры, производящие расчеты по видеоизображениям хроматограмм. Основными преимуществами последних является высокая скорость обработки и простота документирования.

Денситометр «Сорбфил» (производство ЗАО «Сорбполимер») позволяет обрабатывать любую ТСХ, видимую в дневном или УФ свете с длиной волны 254 или 365 нм. Изображение пластины, полученное с помощью сканера, цифровой или видеокамеры передается в компьютер. Исходя из базового положения денситометрии, что размер и интенсивность окраски пятна есть функция количества вещества в пятне, программа «Денситометр Сорбфил» производит расчет процентного состава веществ в смеси и концентрации вещества в пробе. Воспроизводимость измерений составляет 98% при относительном среднеквадратичном отклонении площади хроматографических зон менее 4%, что не превышает значение обычное для сканирующих денситометров. Результаты расчетов (графики, таблицы), текстовые пояснения, а также изображение хроматограммы, могут быть сохранены и отпечатаны в виде отчета.

Простота конструкции и достаточно высокая точность результатов ориентированы на лаборатории любого типа. Применение денситометра «Сорбфил» не требует изменения существующих методик ТСХ анализа.

Денситометр «Сорбфил» сертифицирован (сертификат Госстандарта России RU.C.31.001.А №6488, регистрационный №23965-02 в Государственном реестре средств измерений).

Метод определения нефтепродуктов тонкослойной

хроматографией с люминесцентным окончанием. [9,10]

Принцип метода. Метод основан на выделении нефтепродуктов из воды экстракцией четыреххлористым углеродом, концентрировании экстрак-та и хроматографическом отделении нефтепродуктов в тонком слое окиси алюминия в смеси органических растворителей: петролейный эфир : четы-реххлоритстый углерод : уксусная кислота (70:30:2). Количественное опреде-ление нефтепродуктов производится люминесцентным методом. Метод предназначен для анализа вод с содержанием нефтепродуктов выше 0,02 мг/л. Люминесцентное определение основано на способности входящих в со-став нефтепродуктов ароматических, особенно полициклических конденси-рованных углеводородов под действием ультрафиолетовых лучей (λ_возб.=300-400 нм) интенсивно люминесцировать в коротковолновой области спектра (λ_измер.=343 нм, ν=23040 см^-1).

Реактивы

1. Окись алюминия, безводная

2. Четыреххлористый углерод, CСl₄, ч.д.а.

3. Сернокислый натрий Na₂SO₄, безводный, х.ч.

4. Петролейный эфир, х.ч.

5. Гексан, С₆Н₁₄, х.ч.

6. Уксусная кислота, СН₃СООН, ледяная, х.ч.

7. Подвижный растворитель (петролейный эфир (или гексан): четыреххлористый углерод : ледяная уксусная кислота)

70 г петролейного эфира или гексана, 30 мл четыреххлористого угле-рода и 2 мл ледяной уксусной кислоты встряхивают в склянке с притертой пробкой. Готовят непосредственно перед употреблением, используют в тече-ние рабочего дня.

8. Фильтры бумажные, белая лента, d = 6 см

Аппаратура

1. Флюориметр (для люминесцентного определения), первичный све-тофильтр (λ_возб. = 300-400 нм), вторичный светофильтр (λ_люмен. = 434 нм) с эталоном.

2. Осветитель ртутно-кварцевый с лампой ПРК-4 и синим светофильт-ром (λ=400 нм) типа ОЛД-1 -1 шт.

3. аппарат для встряхивания жидкостей типа АВУ-1 - 1 шт.

4. Приспособление для нанесения тонкого слоя окиси алюминия (не-закрепленного) толщиной 1 мм - валик - 1 шт.

5. Вентилятор - 1 шт.

6. Сушильный шкаф - 1 шт.

Посуда

1. Хроматографические пластинки 9х12 - 2 шт.

2. Делительные воронки на 1 л - 1шт.

3. Колбы конические 50 мл - 1 шт.

4. Колба мерная 100 мл - 1 шт.

5. Пробирка с притертой пробкой, с отметкой 10 мл - 1 шт.

6. Пипетки 5 мл - 1 шт.;

1 мл - 1 шт.

7. Микропипетка с оттянутым концом и капилляр - 1 шт.

8. Тигель стеклянный, d_{внутр .}= 0,15 мм, h = 25 мм

9. Кристаллизатор, d = 20см с притертой крышкой - 1 шт.

10. Воронка, d = 4 см - 1 шт.

Ход определения. Пробу воды объемом 0,5-1 л помещают в дели-тельную воронку, добавляют 25 мл четыреххлористого углерода и смесь встряхивают несколько раз, открывая пробку для выпускания паров раство-рителя. Затем пробу помещают в аппарат для встряхивания и экстрагируют в течение 30 мин. Делительную воронку укрепляют в штативе и оставляют на 15-20 минут до полного расслоения слоев жидкости. Затем открывают кран и слой четыреххлористого углерода сливают в коническую колбу с притертой пробкой.

Экстракт сушат 5 г безводного сульфата натрия в течение 30 минут и сливают в стеклянный тигель. Растворитель в тигле удаляют испарением при комнатной температуре под током воздуха от вентилятора. Эту операцию следует проводить в вытяжном шкафу.

После полного испарения растворителя находящийся в тигле концентрат количественно (омывая несколько раз стенки тигля малыми порциями четыреххлористого углерода) переносят на предварительно подготовленную хроматографическую пластинку с незакрепленным слоем окиси алюминия. Концентрат помещают на середину полосы сорбента на расстоянии 0,6-0,7 см от нижнего края так, чтобы диаметр пятна не превышал 0,5 см. Для этого концентрат наносят малыми (0,005 мл) порциями после испарения растворителя из предыдущей порции экстракта. Не следует наносить на одну полосу более 0,5 мг нефтепродуктов, так как при этом ухудшается раз-деление смеси.

Хроматографичесую пластинку с нанесенными на ее полосы пробами помещают в стеклянную хроматографичесую камеру, насыщенную парами подвижного растворителя под углом 20^о. Толщина слоя подвижного раство-рителя 0,5 см. Пятна с нанесенными пробами на должны быть ниже слоя рас-творителя. Через 3 минуты, когда фронт подвижного растворителя достигнет верхнего слоя окиси алюминия, пластинку вынимают и выдерживают в вы-тяжном шкафу в течение 10-15 минут для испарения растворителя.

Пластинку помещают под ультрафиолетовый осветитель и наблюдают хроматографические зоны: голубую с R_f = 0,9 (углеводороды), желтую с R_f = 0,4 (смолы) и коричневую с R_f = 0 (асфальтены и др.). Отмечают границы голубой зоны (нефтепродуктов), количественно переносят ее в воронку с бумажным фильтром и элюируют нефтепродукты 4 мл четыреххлористого углерода.

Измеряют интенсивность люминесценции элюатов в ультрафиолетовой области спектра.

Интенсивность люминесценции измеряют на флюориметре с первичным светофильтром λ=320+390 нм и вторичным λ=400+580 нм. Установку диафрагмы производят по эталону.

Содержание нефтепродуктов находят по соответствующему калибро-вочному графику.

Раздельное определение летучих фенолов методом тонкослойной хроматографии. [11]

Сущность метода.

Летучие фенолы сначала превращают в азокрасители с диазотированным n- нитроаналином, затем последние разделяют методом тонкослойной хроматографии на оксиде алюминия. Подвижным растворителем служит хлорбензол. Пятна окрашенных соединений вырезают скальпелем, соединения эти извлекают тем или иным органическим растворителем, оксид алюминия отфильтровывают и окрашенные соединения колориметрируют.

Ход определения. Анализ сточных вод с относительно высоким содержанием летучих фенолов. Отбирают такой объем анализируемой сточной воды, чтобы в ней содержалось 10-100 мг всех летучих фенолов и отгоняют их. Дистиллят подкисляют до рН = 3-4 добавлением 1 н. HCI, насыщают поваренной солью и обрабатываю диэтиловым эфиром до полного извлечения фенолов. Обычно на это расходуется несколько порций эфира по 20-30 мл. Полноту извлечения проверяют качественной реакцией с 4-аминоантипирином. Из объединенной эфирной вытяжки фенолы количественно извлекают несколькими порциями 1,5%-ного раствора едкого кали и в мерной колбе доводят объем щелочного раствора до 100 мл. Переносят в делительную воронку аликвотную часть щелочного раствора 1-10 мл, прибавляют 1 мл разбавленной (1: 4) серной кислоты, 25 мл 2 н. раствора карбоната натрия и 2,5 мл диазотированного п-нитранилина. Образуется смесь азокрасителей красного цвета. Для ее извлечения осторожно приливают 50 мл разбавленной (1: 4) серной кислоты (выделяется С0₂!). 25 мл хлорбензола и взбалтываютют. Отделяют слой хлорбензола и пропускают его через сухой бумажный фильтр.

Для хроматографического разделения используют стеклянные пластинки размером 20 Х 10 см. Насыпают на стекло около 20 г оксида алюминия и прокатыванием стеклянной палочкой, на концы которой надеты резиновые трубки, создают слой толщиной около 1 мм. На расстоянии 15 мм от нижнего края проводя'J.1, стартовую линию и наносят на нее 0,5-1,0 мл хлор бензольного раствора. Затем помещают пластинку в хроматографическую камеру так, чтобы она была наклонена к горизонтальной плоскости примерно на 100. В камеру предварительно наливают 80 мл бензола, уровень его должен достигать нижнего края стекла. Сосуд закрывают пришлифованной крышкой и оставляют на 20 мин. В течение этого времени фронт растворителя продвигается до верхнего края слоя адсорбента. На расстоянии 1-1,5 см от стартовой линии появляется розово-сиреневое пятно фенола (Rr = Е 0,1}, далее, на расстоянии (-8 см от старта образуется серо-сиреневое пятно о-крезола и на расстоянии около 13 см-светло-коричневое пятно m- крезола и n-крезола.

Затем стекло вынимают, высушивают на воздухе под тягой и вырезают скальпелем окрашенные пятна. окрашенные участки адсорбента, содержащие фенол и о-крезол, обрабатывают отдельно изопропанольной смесью порциями по 10 мл и отфильтровывают оксид алюминия через стеклянный фильтр № 4 или отделяют его центрифугированием. Оптическую плотность полученных растворов измеряют в кювете с толщиной слоя 20 мм при λ = 540 нм. По калибровочным графикам находят содержание фенола и о-крезола.

Адсорбент с пятном, образованным производными т-крезола и п-крезола, обрабатывают 10 мл хлорбензола и по отделении адсорбента измеряют оптическую плотность полученного раствора в кювете с толщиной слоя 20 мм при λ = 450 нм. Содержание этих соединений находят по калибровочному графику.

Анализ очищенных сточных вод и природных вод, содержащих летучие фенолы в очень малых концентрациях.

К дистилляту, полученному из 1 л анализируемой воды, прибавляют 1,5 мл 1 н. раствора едкого натра и насыщают поваренной солью при комнатной температуре. Затем раствор переносят в делительную воронку, добавляют 2 мл 1 н. соляной кислоты и проводят экстракцию, добавляя 50 мл диэтилового эфира и взбалтывая 10 мин. Переносят эфирный слой в небольшую делительную воронку и извлекают из него летучие фенолы, добавляя 10 мл 1,5%-ного раствора едкого кали, и сильно взбалтывают. Весь полученный щелочной раствор используют для получения азокрасителей. Для этого его вносят в маленькую делительную воронку, прибавляют 1 мл разбавленной (1: 4) серной кислоты, 10 мл 2 н. раствора карбоната натрия и 1,5 мл раствора диазотированного п-нитроанилина. После образования смеси красителей их извлекают 10 мл разбавленной (1: 4) серной кислоты и 5 мл эфира, сильно взбалтывая.

С помощью стеклянного шприца весь эфирный слой по каплям наносят на стартовую линию покрытой оксидом алюминия пластинки. Последнюю помещают в хроматографическую камеру и дальше продолжают, как при определении фенолов в высоких концентрациях. Содержание фенолов находят по калибровочным графикам.