Метод колоночной хроматографии с ИК-спектрофотометрическим окончанием

Метод основан на экстрагировании нефтепродуктов из воды четыреххлористым углеродом, хроматографическим отделении их от соединений других классов в колонке, заполненной активной окисью алюминия и последующем определении оптической плотности полученного раствора на инфракрасном спектрофотометре в интервале длин волн 2700-3100 см-1. Линейная зависимость между оптической плотностью и концентрацией нефтепродуктов сохраняется при содержании нефтепродуктов в пробе от 0 до 1 мг.

Минимальная определяемая концентрация 0,05-0,1 мг/л. Продолжительность анализа – 3,5 ч. На точность определения влияет чистота посуды и реактивов. Посуду предварительно следует вымыть четыреххлористым углеродом. Реактивы и растворитель должны быть очищены.

Поскольку нефтепродукты подвержены биохимическому окислению, они должны быть отэкстрагированы из воды сразу после отбора пробы. Экстракты хранятся 7-10 суток.

Аппаратура и оборудование:

1. Инфракрасный спектрофотометр типа UR-20, ИКС-14, ИКС-22, Specord-UR-71.

2. Кюветы с толщиной слоя 50 мм – 2 шт.

3. Аппарат для встряхивания жидкостей АВУ-1 или стеклянная мешалка.

4. Аппарат Сокслета вместимостью 250-500 мл.

5. Колонка хроматографическая со стеклянным пористым фильтром № 1 d = 1 см, L = 25 см – 6 шт.

6. Колонка для очистки CCl4 d = 5 см, L = 50 см.

7. Муфельная печь.

8. Сушильный шкаф.

9. Штативы – 6 шт.

10. Склянки с притертыми пробками или кранами и делительные воронки на 2 л – 6 шт.

11. Цилиндры мерные: 50 мл – 6 шт.; 10 мл – 6 шт.

12. Колбы мерные 100 мл – 6 шт., 50 мл – 6 шт.

13. Колбы конические с притертыми пробками 50 мл – 12 шт.

14. Пипетки 1 мл – 3 шт., 5 мл – 3 шт.

15. Часовые стекла d = 5 см – 6 шт.

Реактивы:

1. Окись алюминия Al2O3, безводная, ч.д.а.

Сорбент просеивают через сито 0,1 мм и очищают обработкой четыреххлористым углеродом в аппарате Сокслета в течение 14 ч. Перед употреблением реактив прокаливают при 600°С в течение 4 ч.

2. Четыреххлористый углерод ССl4, х.ч.

Проверяют чистоту каждой партии на поглощение в области длин волн 2700-3100 см-1. Для сравнения используют CCl4, предварительно высушенный безводным сульфатом натрия, перегнанный при температуре 76,7°С и пропущенный через колонку, наполненную прокаленной окисью алюминия. При наличии примесей всю партию очищают. Для этого к 1 л CCl4 добавляют около 10 г безводного сульфата натрия, декантируют, перегоняют, отбирая фракцию с температурой выкипания 76,7-76,8°С и пропускают через колонку с окисью алюминия.

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

Перед употреблением высушивают при 120°С в течение 8 ч.

4. Изооктан C8H18, х. ч.

5. Гексадекан C16H34, х. ч.

6. Бензол C6H6, х. ч.

7. Стандартные растворы искусственной смеси углеводородов гексадекан-изооктан-бензол:

а) основной стандартный раствор. Отбирают пипеткой 3,75 мл гексадекана, 3,75 мл изооктана и 2,5 мл бензола. Смесь перемешивают, отбирают 1 мл и растворяют в четыреххлористом углероде в мерной колбе на 100 мл; 1 мл раствора содержит 7,6 мг нефтепродуктов (смеси углеводородов);

б) рабочий стандартный раствор: 0,5 мл основного раствора разбавляют четыреххлористым углеродом в мерной колбе на 100 мл. 1 мл полученного раствора содержит 0,038 мг нефтепродуктов.

8. Фильтровальная бумага.

9. Стеклянная вата. Вату очищают промыванием четыреххлористом углеродом.

Построение градуировочного графика.

В мерные колбы вместимостью 50 мл приливают 0; 6,6; 13,1; 19,7; 25,0 мл рабочего стандартного раствора искусственной смеси углеводородов в ССl4 и доводят объем до метки ССl4. Концентрации растворов соответственно равные 0; 0,005; 0,010; 0,0150; 0,0190 мг/мл (содержание в колбах соответственно: 0; 0,25; 0,50; 0,75; 0,95 мг). Измеряют оптическую плотность полученных растворов в кюветах с толщиной слоя 50 мм и строят градуировочный график, откладывая по оси абсцисс содержание нефтепродуктов в мг, а по оси ординат – соответствующую оптическую плотность.

Подготовка хроматографической колонки.

6 г безводной окиси алюминия помещают в стакан на 50 мл, приливают 10-15 мл CCl4, смесь перемешивают и переносят в колонку, кран которой при этом держат открытым. Несколько раз ополаскивают стакан ССl4 (примерно по 5 мл). Поверх окиси алюминия помещают кусочек стеклянной ваты для предотвращения взмучивания. Подготовленную колонку используют один раз.

Ход определения.

Пробу воды объемом 2 л помещают в делительную воронку, добавляют 25 мл ССl4 и смесь экстрагируют 30 минут, затем отстаивают 15-20 минут до полного разделения слоев. Слой четыреххлористого углерода сливают в коническую колбу с притертой пробкой. К экстракту добавляют 5 г безводного сульфата натрия и сушат его в течение 30 минут. Экстракт сливают через фильтр в другую колбу с притертой пробкой, не допуская попадания в него сульфата натрия. Колбу с сульфатом натрия и фильтр ополаскивают двумя порциями (по 2 мл) CCl4. Экстракт перемешивают и пропускают через колонку с окисью алюминия со скоростью 0,3 мл/мин. Колонка должна быть прикрыта часовым стеклом во избежание улетучивания углеводородов. Элюат собирают в мерный цилиндр, доводят объем до 50 мл четыреххлористым углеродом и измеряют оптическую плотность полученного раствора на инфракрасном спектрофотометре в интервале длин волн 2700-3100 см-1 в кюветах с толщиной слоя 50 мм. Одну кювету заполняют ССl4, предварительно пропущенным через коленку с окисью алюминия, другую – исследуемым раствором.