Сравнение возможностей углеродных сорбционно-активных материалов для экспрессного концентрирования летучих органических соединений из потока анализируемого воздуха
Аннотация
Углеродные сорбенты широко используются для динамического сорбционного концентрирования определяемых веществ в анализе воздуха. Однако углеродные и особенно наноуглеродные сорбционно-активные материалы имеют один существенный недостаток. Слишком мелкие частицы этих материалов часто препятствуют их непосредственному применению при анализе воздуха из-за низкой проницаемости сорбционного слоя. Решить проблему низкой проницаемости микродисперсных сорбционно-активных материалов можно с помощью композиционных поверхностно-слойных сорбентов, в которых эти материалы находятся на поверхности относительно крупнодисперсного носителя.
Основная цель работы – оценка возможностей поверхностно-слойных сорбентов на основе различных углеродных материалов для экспрессного концентрирования высокотоксичных летучих органических соединений (средних спиртов и фенолов). Синтезированы и исследованы поверхностно-слойные сорбенты на основе коммерчески доступных углеродных нанотрубок (Baуer, Dealton, Таунит-МД) и нанотрубок, синтезированных собственноручно с использованием кобальтового катализатора. Перечисленные углеродные сорбенты наносили на кремнеземные носители на основе аэросилогеля. Выбор этих носителей обусловлен их высокой термической устойчивостью и возможностью нанесения на их поверхность слоев пироуглерода и углеродных нанотрубок. Кроме того, эти носители позволяют создавать композиты с самыми различными сорбционно-активными углеродными материалами.
Наибольшая эффективность установлена для поверхностно-слойных сорбентов на основе углеродных нанотрубок, полученных с использованием кобальтового катализатора. Эффективность этих сорбентов по величине ВЭТТ существенно выше, чем у сорбентов на основе графитированной термической сажи (Карбопаки) с сопоставимой удельной поверхностью. Особенно сильно достоинства поверхностно-слойных сорбентов начинают проявляться при высоких скоростях анализируемого воздуха. Повышенная гидрофильность некоторых синтезированных композитов затрудняет их применение при анализе влажного воздуха с ориентацией на последующую термодесорбцию аналитов. Хотя при этом остается возможность десорбции с помощью подходящего органического растворителя с последующим определением аналитов методом ВЭЖХ.
Общеизвестны трудности термодесорбции высококипящих органических соединений с поверхности углеродных адсорбентов. Для решения этой проблемы синтезированы поверхностно-слойные сорбенты со слоем пироуглерода на поверхности макропористого носителя порохром-3 для газовой хроматографии с небольшой удельной поверхностью. Предложенные сорбенты дают возможность проводить сорбционное концентрирование фенола и изомерных крезолов за 5 минут с коэффициентом концентрирования 2×103 с последующим газохроматографическим определением аналитов (пламенно-ионизацонный детектор) на уровне нескольких мкг/м3. Это создает необходимые предпосылки для экспрессного определения фенола и изомерных крезолов на уровне предельно допустимых концентраций воздуха жилых помещений и атмосферного воздух населенных мест.
Скачивания
Литература
Drugov Yu.S., Konopel'ko L.A., Po-pov O.G. Kontrol' zagrjaznenij vozduha zhi-lyh pomeshhenij, ofisov, administrativnyh i obshhe-stvennyh zdanij. SPb., Nauka, 2013, 302 p.
Rodinkov O.V., Spivakovskij V., Moskvin L.N., Sorbtsionnye i khromato-graficheskie protsessy, 2020, Vol. 20, No 2, pp. 197-206.
Poole C., Mester Z., Miró M., Peder-sen-Bjergaard S., et al., Pur. Appl. Chem., 2016, Vol. 88, No 7, pp. 517-558. 10.1515/pac-2015-0903
Woolfenden E., J. Chromatogr. A, 2010, Vol. 1217, pp. 2685-2694.
DOI: 10.1016/j.chroma.2010.01.015
Piri-Moghadam H., Ahmadi F., Pawl-iszyn J., Trend. Anal. Chem., 2016, Vol. 85, pp. 133-143.
DOI: 10.1016/j.trac.2016.05.029
Rodinkov O.V., Zhuravljova G.A., Analitika, 2019, Vol. 9, No 1, pp. 48-58.
DOI: 10.22184/2227-572X.2019.09.1.48.58
Andrade-Eiroa A., Canle M., Leroy-Cancellieri V., Cerdà V., Trends Anal. Chem., 2016, Vol. 80, pp. 641–654. DOI: 10.1016/j.trac.2015.08.015
Płotka-Wasylka J., Szczepańska N., de la Guardia M., Namieśnik J., Trends Anal. Chem., 2016, Vol. 77, pp. 23-43. DOI: 10.1016/j.trac.2015.10.010
Mastrogiacomo A.R., Ottaviani M.F., Pierini E., Cangiotti M. et al., Chroma-tographia, 2002, Vol, 55. No 5, 6, pp. 345-348 DOI: 10.1007/BF02491670
Postnov V.N., Rodinkov O.V., Mos-kvin L.N., Novikov A.G. et al., Uspehi himii, 2016, Vol. 85, No 2, pp. 115-138. DOI: 10.1070/RCR4551
GOST R ISO 16017-1-2007. Vozduh atmosfernyj, rabochej zony i zamknutyh pomeshhenij. Otbor prob letuchih organich-eskih soedinenij pri pomoshhi sorbcionnoj trubki s posledujushhej termodesorbciej i gazohromatograficheskim analizom na ka-pilljarnyh kolonkah. M., Standartinform, 2008, 32 p.
Berezkin V.G., Nikitina N.S., Uspehi himii, 1971, Vol. 40, No 5, pp. 927-937.
Rodinkov O.V., Bugaichenko A.S., Vlasov А.Yu., Talanta, 2014, Vol. 119, pp. 407-411.
DOI: 10.1016/j.talanta.2013.11.040
Rodinkov O.V., Vagner E.A., Bugajchenko A.S., Moskvin L.N., J. Analyt. Chem., 2019, Vol. 74, No 9, pp. 877-882. DOI: 10.1134/S1061934819090089
Rodinkov O.V., Moskvin L.N. //J. Analyt. Chem, 2012, Vol. 67, No 10, pp. 814-822.
DOI: 10.1134/S1061934812100073
Kiselev A.V. Mezhmolekuljarnoe vzaimodejstvie v adsorbcii i hromatografii, M., Vysshaja shkola, 1986, 360 p.
17. Kirichuk O.P., Jur'ev G.O., Burkova N.V., Postnov V.N. et al., Krymskij zhurnal jeksperimental'noj i klinicheskoj mediciny, 2019, Vol. 9, No 2, pp. 20-26.
Bebris N.K., Kiselev A.V. Nikitin Ju.S., Kolloidnyj zhurnal, 1967, Vol. 29, No 3, pp. 326-338.
Heidaria M., Bahramia A., Ghiasvand A.R., Shahna F.G. et al., Analuytica Chimica Acta, 2013, Vol. 785, pp. 67-74. https://doi.org/10.1016/j.aca.2013.04.057
Socas-Rodríguez B., Herrera-Herrera A.V., Asensio-Ramos M., Javier Hernández-Borges J., Journal of Chromatography, 2014, Vol. 1357, pp. 110-146.
http://dx.doi.org/10.1016/j.chroma.2014.05.035
Postnov V.N., Novikov A.G., Romannychev A.I., Murin I.V. et al., Russ. J. Gen. Chem., 2014, Vol. 84, No 5, pp. 962-963. DOI: 10.1134/S1070363214050302
Krohina O.A., Postnov V.N., Nanotehnika, 2010, Vol. 22, No 2, pp. 39-44.
Plachenov T.G., Kolosencev S.D. Porometrija. L., Himija, 1988, P. 100.
Platonov I.A., Rodinkov O.V., Gorbacheva A.R., Moskvin L.N. et al., J. Analyt. Chem., 2018, Vol. 73, No 2, pp. 109-127. DOI: 10.1134/S1061934818020090
Vitenberg A.G., Ioffe B.V. Gazovaja jekstrakcija v hromatograficheskom analize: parofaznyj analiz i rodstvennye metody, L., Himija, 1982, p. 23.
Nemirovskiy A.M., Zavod. lab., 1996, Vol. 62, No 3, pp. 13-18.
Brown V.M., Crump D.R., Plant N.T., Pengelly I., J. Chromatogr. A, 2014, Vol. 1350, pp. 1-9.
http://dx.doi.org/10.1016/j.chroma.2014.05.011
Medvedev E.I., Rodinkov O.V., Sorbtsionnye i khromatograficheskie protsessy, 2017, Vol. 17, No 1, pp. 110-116
