Post on 11-Jan-2016
description
Využití separačních technik při
monitorování toxických látek
Ing. Pavla Vlasáková
Průmyslová toxikologie a ekotoxikologie 2006
Kouty nad Desnou
Výzkumný ústav organických syntéz a.s.Rybitví 296, 532 18 Pardubice 20, ČR
Separační techniky
Charakteristika vysoká selektivita široké použití různý způsob detekce
Prezentované metody kapilární elforéza s vodivostní detekcí kapalinová RP chromatografie s UV detekcí
Výzkumný ústav organických syntéz a.s.Rybitví 296, 532 18 Pardubice 20, ČR
Toxické látky
Matrice ovzduší chemické produkty odpadní vody
Typy anorganické anionty chlorované organické látky volné aromatické aminy
Výzkumný ústav organických syntéz a.s.Rybitví 296, 532 18 Pardubice 20, ČR
I. Stanovení azidů (N3- iontů)
Výroba kyseliny azobarbiturové (ABK)
Vlastnosti azidu: vysoce toxická látka nebezpečí exploze (náraz, zahřívání)
Použité matrice: pracovní ovzduší při výrobě ABKpasty ABK
Použité analytické metody:CE s vodivostní detekcíHPLC s UV detekcí
Výzkumný ústav organických syntéz a.s.Rybitví 296, 532 18 Pardubice 20, ČR
Ia. Stanovení azidů v pracovním ovzduší
Typy odběrů: Krátkodobý 10min (osobní odběr)
Dlouhodobý > 10 min a < 70% pracovní doby
Celosměnový > 70 % pracovní doby
Hygienické limity: PEL 0,2 mg HN3/m3, NPK 0,4mg HN3/m3
Odběr vzorků: absorpční trubičky (alkalicky impregnovaný silikagel)
Desorpce azidů: směs 0.9 mM-Na2CO3 + 0.9 mM-NaHCO3 60 min, občasné třepání
Výzkumný ústav organických syntéz a.s.Rybitví 296, 532 18 Pardubice 20, ČR
Záznam vzorku pracovního ovzduší (celosměnový odběr)
Použitá metoda CE s vodivostní detekcí
Podmínky separace
Pufr: 50mM CHES, 20mM LiOH, 0,03% Triton X100
Kapilára: Con Cap, 65 cm/ 50 m
Napětí: -25 kV
Dávka: 25 0.4 mbar.s
Detekce: vodivostní
1 – chloridy
2 – dusičnany
3 – sírany
4 - azidy
Výzkumný ústav organických syntéz a.s.Rybitví 296, 532 18 Pardubice 20, ČR
Metoda externí kalibraceY = 3,6563x – 0,4431
R2 = 0,9998
Ověření metody
přesnost 6% rel. na konc. hladině 2 mg N3-/l
linearita 0,7 – 13 mg N3-/l
mez detekce 0,3mg N3-/l, 0.0008 mg HN3/ trubičku
mez stanovení 0,5mg N3-/l, 0.0013 mg HN3/ trubičku
účinnost desorpce 95 % (pomocí přídavku NaN3 do trubičky)
účinnost absorpce 90 % (postup předúpravy past ABK)
-5
15
35
55
75
0 5 10 15 20 25mg NaN3/l
Area
Výzkumný ústav organických syntéz a.s.Rybitví 296, 532 18 Pardubice 20, ČR
Ib. Stanovení azidů v pastách ABK
Předúprava vzorků1. převedení azidů na HN3 okyselením suspenze vzorku 2. záchyt HN3 v absorpční trubičce (bazicky
impregnovaný silikagel)
Desorpce azidů3 ml směsi 0,9 mM-Na2CO3 + 0,9 mM-NaHCO3
Použitá metodaKapalinová chromatografie s UV detekcí
Podmínky separace
Kolona: Nucleosil C18, 125 x 4 mm, 5m, 25 °C
Mobilní fáze: 10 mM-hexylamín, pH=6,2 (H2SO4)
Průtok: 1 ml/min
Detekce: 220 nm
Výzkumný ústav organických syntéz a.s.Rybitví 296, 532 18 Pardubice 20, ČR
HPLC záznam vzorku pasty ABK HPLC záznam vzorku pasty ABK + N3
-
Ověření metody
přesnost 5 % rel. na konc. hladině 0,9 mg N3-/l
správnost 110% (výtěžnost na konc. 0,6 mg N3
-/l )
linearita 0,5 - 2 mg N3-/l
mez detekce 0,16 mg N3-/l , resp. 0,3ppm N3
-
iontu/vzorek
mez stanovení 0,57 mg N3-/l , resp. 1 ppm N3
- iontu /vzorek
min0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
mAU
0
2.5
5
7.5
10
12.5
15
17.5
DAD1 A, Sig=220,40 Ref=550,100 (D:\CD5\AZID-04\292S1M-2.D)
azidN3
-
min0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
mAU
0
2.5
5
7.5
10
12.5
15
17.5
DAD1 A, Sig=220,40 Ref=550,100 (D:\CD5\AZID-04\292S1M-3.D)
Výzkumný ústav organických syntéz a.s.Rybitví 296, 532 18 Pardubice 20, ČR
II. Stanovení CrVI
Stanovení ve formě CrO42- iontu
Matricešroubky
Použitá analytická metodaCE s vodivostní detekcí
Podmínky separacePufr: 50mM CHES, 20mM LiOH, 0,03% Triton X-100
Kapilára: Con Cap, 65 cm/ 50 m
Napětí: -25 kV
Dávka: 25 0.4 mbar.s
Detekce: vodivostní
Výzkumný ústav organických syntéz a.s.Rybitví 296, 532 18 Pardubice 20, ČR
1
CE záznam vzorku výluhu šroubků CE záznam vody použité k výluhu
Ověření metody – externí kalibrace
přesnost 5 % rel. na konc. hladině 0,9 mg Cr/l
mez detekce 0,2 mg CrVI/l
[min.]Time
4,5 5,0 5,5 6,0 6,5
[mV]
Voltag
e
600
620
640
660
680C:\Clarity\AKP 521-8\Data\Panasonic - Cr\170106\P0-1
1- chromany
[min.]Time
4,0 4,5 5,0 5,5 6,0 6,5
[mV]
Voltag
e
600
650
700
C:\Clarity\AKP 521-8\Data\Panasonic - Cr\170106\P1-1
1
Výzkumný ústav organických syntéz a.s.Rybitví 296, 532 18 Pardubice 20, ČR
III. Stanovení chlorftalových kyselinVýroba kypových barviv
KF tvoří chlorační prostředí
Kontaminace odpadních vod, popř. vlastního produktu vznik mono, dichlorftalových kyselin (AOX)
Použitá metodaHPLC s UV detekcí
Podmínky separaceKolona: Lichrospher RP18, 5 µm, 250 x 4 mm, 30 °C
Mobilní fáze: vodný MeOH s H3PO4 - gradientPrůtok: 1 ml/ minDetekce: 215 nm
Výzkumný ústav organických syntéz a.s.Rybitví 296, 532 18 Pardubice 20, ČR
Identifikované látkykyselina ftalová RT 7,0 min 1
kyselina 3-chlorftalová RT 8,7 min 2
ftalanhydrid RT ~ 10,4 min 3
kyselina 4-chlorftalová RT 11,4 min 4
Kyselina benzoová RT ~ 12,4 min 5
kyselina 4,5-dichlorftalová RT 14,7 min -
Ukázka separace chlorovaných derivátů kyseliny ftalové
min0 2 4 6 8 10 12 14 16 18
mAU
0
10
20
30
40
DAD1 A, Sig=215,40 Ref=550,100 (OMRAN\5013N1-1.D)
min0 2 4 6 8 10 12 14 16 18
mAU
0
10
20
30
40
DAD1 A, Sig=215,40 Ref=550,100 (OMRAN\5009N1-1.D)
1
5
3 4 4 5 3 2
Výzkumný ústav organických syntéz a.s.Rybitví 296, 532 18 Pardubice 20, ČR
IV. Stanovení aromatických aminů
Volné aromatické aminySada 22 sledovaných primárních aromatických
aminů benzidin 2-naftylamin
p-chloranilin 2-metylanilino-anisidin 4-chloro-2-metylanilin
p-kresidin 3,3´- dichlorbenzidin
AplikaceBarvářské polotovaryPigmenty (polotovary, finální produkty)
Metoda stanoveníobvykle GC / MS
Výzkumný ústav organických syntéz a.s.Rybitví 296, 532 18 Pardubice 20, ČR
Stanovení p-chloranilinu v PAFSES
Limitní koncentrace25 ppm p-ClAn
Použitá metodaHPLC s UV detekcí
Podmínky separace
Kolona: Lichrospher RP18, 5 µm, 250 x 4 mm, 40 °C
Mobilní fáze: 50% MeOH
Průtok: 1 ml/ min
Detekce: 240 nm
A) Iva.IVa. Barvářské polotovary
Výzkumný ústav organických syntéz a.s.Rybitví 296, 532 18 Pardubice 20, ČR
min0 2 4 6 8 10
mAU
0
10
20
30
40
DAD1 A, Sig=240,40 Ref=off (PCLAN-1\4998N2-B.D)
HPLC záznam vzorku PAFSES Metoda externí kalibrace
Ověření metody
přesnost 5 % rel. na konc. hladině 500 ppm p-ClAn
linearita 1,2 – 12 mg pClAn/l
mez detekce 11 ppm p-ClAn
mez stanovení 38 ppm p-ClAn
Amount[mg/50ml] 0
Height
0
2
4
6
8
10
12
1 2
3
4 R2=0,99993
y = 20,284x + 0,08
p-ClAn
Výzkumný ústav organických syntéz a.s.Rybitví 296, 532 18 Pardubice 20, ČR
IVb. Pigmenty - polotovaryStanovení o-anisidinu v acetoacet-o-anisididu
(AAoA)
AAoA - pasivní komponenta při výrobě pigmentů
Nelze použít metodu GC/MS (rozklad AAoA při nástřiku)
Použitá metoda: HPLC s UV detekcí
Rozpouštění vzorků: výběr rozpouštědla za účelem zvýšení stability roztoku vzorku
Podmínky separaceKolona: Agilent Extended C18,
250x4 mm, 5m, 40°C Mobilní fáze: 20% MeOH + 80% 25mM-citronanu sodného Průtok: 1,5 ml/min
Detekce: 230 nm
Výzkumný ústav organických syntéz a.s.Rybitví 296, 532 18 Pardubice 20, ČR
y = 168,14x + 0,21 R2=0,99979
HPLC záznam vzorku AAoA Metoda externí kalibrace
Ověření metody
přesnost 5 % rel. na konc. hladině 500 ppm o-anisidinu
linearita 4 – 14 mg o-anisidinu/l
mez detekce 130 ppm o-anisidinu/ vzorek
mez stanovení 380 ppm o-anisidinu/ vzorek
min0 5 10 15 20 25 30
mAU
-2
0
2
4
6
8
DAD1 B, Sig=230,20 Ref=off (Z:\VLASKO~1\HP1050~3\CD5\ANIS\0510N2-1.D)
6.79
4
Amount[mg/50ml] 0
Area
0 20 40 60 80
100
1
2
3 Rel. Res%(1): -1.577
o-anisidin
Výzkumný ústav organických syntéz a.s.Rybitví 296, 532 18 Pardubice 20, ČR
Stanovení o-anisidinu v pigmentu P.Y. 74
Obvyklá metoda stanoveníGC-MS po extrakci aminů do kyselého prostředí a poté
do nepolárního rozpouštědla
Problémy- rozklad pasivní komponenty za vzniku volných
arom. aminů - povrchová extrakce
Použitá metoda HPLC-UV
Odstranění problémů- zamezení rozkladu pasivní komponenty
- převedení pigmentu do roztoku
A) IVc. Pigmenty – finální produkty
Výzkumný ústav organických syntéz a.s.Rybitví 296, 532 18 Pardubice 20, ČR
Příprava roztoku vzorku1. rozpuštění pigmentu ve směsi DMF a NaOH2. přídavek dest. vody (vysrážení pigmentu)
3. odstranění pigmentu filtrací4. naředění do MeOH
Podmínky separaceKolona: Zorbax Extended C18, 5 µm, 250x4 mm,
30 °CMobilní fáze: 40% MeOH + 60% 25mM-citronanu
NaPrůtok: 1 ml/ minDetekce: 254 nm
Výzkumný ústav organických syntéz a.s.Rybitví 296, 532 18 Pardubice 20, ČR
HPLC záznam vzorku pigmentu P.Y. 74 Kalibrační přímka o-anisidinu
Ověření metody přesnost 10% rel. na konc. hladině 0,1% hm. o-
anisidinu
linearita 3 – 16 mg o-anisidinu/l
mez detekce 180 ppm o-anisidinu/ vzorek
mez stanovení 540 ppm o-anisidinu/ vzorek
0.0 2.5 5.0 7.5 10.0 min -0.005
-0.003
0.000
0.003
0.005
0.007
0.010
0.013 mAU (x1,000)
254nm,4nm (1.00)
o-anisidin
AAoA
y = 176543x + 72.696
R2 = 1
0
20000
40000
60000
80000
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5
mg/25ml
A
Výzkumný ústav organických syntéz a.s.Rybitví 296, 532 18 Pardubice 20, ČR
Závěry
Separační metody jsou vhodným nástrojem v oblasti ekoanalýz
Vhodná příprava vzorku k analýze