Алина Вячеславовна Танеева, канд. хим. наук, доцент
кафедра «Энергообеспечение предприятий, строительство зданий и сооружений»
Казань
Alina V. Taneeva
Kazan
Александра Витальевна Дмитриева, аспирант
кафедра «Энергообеспечение предприятий, строительство зданий и сооружений»
Казань
Alexandra V. Dmitrieva
Kazan
Вячеслав Федорович Новиков, д-р хим. наук, профессор
кафедра «Энергообеспечение предприятий, строительство зданий и сооружений»
Казань
Vyacheslav F. Novikov
Kazan
АКТУАЛЬНОСТЬ. Фенолы являются одним из основных загрязнителей водной среды и оказывают негативное влияние на организм человека. Поэтому их определение на сегодняшний день является актуальной проблемой.
Целью данной работы является определение содержания фенолов в водной среде газохроматографическим методом с использованием различных сорбционных материалов.
Для этого необходимо рассмотреть некоторые особенности газохроматографического метода контроля содержания фенолов в водной среде с использованием различных сорбционных материалов. На основе детального литературного обзора показать, что фенолы и их производные относятся к высокотоксичным веществам, обладают низкими значениями норм ПДК, оказывают негативное влияние на организм человека, что обуславливает необходимость их контроля в водной среде.
МЕТОДЫ. Для определения фенолов в водной среде экспериментальную часть работы проводили на газо-жидкостном хроматографе Кристаллюкс-4000М с пламенно-ионизационным детектором и насадочными колонками, заполненными различными сорбентами, в качестве которых применяли полиэтиленгликоль-1500, SE-30 и арсенированный полиэтиленгликоль ПЭГ(Аs).
РЕЗУЛЬТАТЫ. Для газохроматографического разделения фенолов и их производных использованы различные по физико-химической природе сорбционные материалы. Установлено, что наиболее оптимальным сорбентом, на котором разделяются практически все фенолы и их производные, является полиоксиэтилен бис арсенат, молекула которого содержит две арсенильные группы, способные вступать в межмолекулярные взаимодействия с анализируемыми сорбатами.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Проведено экспериментальное исследование содержания фенолов в водной среде с использованием газо-жидкостного хроматографа Кристаллюкс-ТОООАТ. Определены характеристики удерживания фенолов на различных по физико-химической природе сорбционных материалах. Показано, что наиболее полное разделение индивидуальных компонентов производных фенола осуществляется на сорбенте, приготовленном на основе полиоксиэтилен бис арсената, что объясняется наличием в структуре его молекулы неподелённых электронных пар атомов кислорода, способных вступать в межмолекулярные взаимодействия с гидроксильной группой фенолов. Установлена линейная зависимость логарифма относительного удерживаемого объёма фенолов от их дипольных моментов и показателя преломления. Отклонение от указанной зависимости наблюдается для фенолов, имеющих функциональные заместители в орто-положении бензольного кольца. Это объясняется электронным эффектом, приводящим к стерическим затруднениям при межмолекулярном взаимодействии в системе сорбент - сорбат. На основе проведенных теоретических исследований удалось полностью разделить индивидуальные компоненты фенолов, особенно имеющие близкие температуры кипения, что было апробировано на практике при контроле содержания фенолов в иловых отложениях бассейна реки Волга. Указанную методику газохроматографического анализа возможно использовать в системе экологического мониторинга водных экосистем.
THE RELEVANCE. Phenols are one of the main pollutants of the aquatic environment and have a harmful effect on the human body. Therefore, their determination today is an urgent problem.
The purpose of this work is to determine the content of phenols in an aqueous medium by gas chromatographic method using various sorption materials.
To do this, it is necessary to consider some features of the gas chromatographic method for monitoring the content of phenols in an aqueous medium using various sorption materials. Based on a detailed literature review to show that phenols and their derivatives are highly toxic substances, have low values of MPC standards, ha\’e a negative impact on the human body, which necessitates their control in the aquatic environment. METHODS. To determine phenols in an aqueous medium, the experimental part of the work was carried out on a Crystallux-4000M gas-liquid chromatograph with a flame ionization detector and nozzle columns filled with various sorbents, as which polyethylene glvcol-1500, SE-30 and arsenated polyethylene glycol PEG(As) were used.
RESULTS. For gas chromatographic separation of phenols and their derivatives, sorption materials of various physicochemical nature were used. It has been established that the most optimal sorbent, which separates almost all phenols and their derivatives, is polyoxyethylene bis arsenate, the molecule of which contains two arsenvl groups capable of intermolecular interactions with the analyzed sorbates.
CONCLUSION. An experimental study of the phenol content in an aqueous medium using a gas-liquid chromatograph Crystallux-4000M was carried out. The characteristics of the retention of phenols on sorption materials of different physicochemical nature are determined. It is shown that the most complete separation of the individual components of phenol derivatives is carried out on a sorbent prepared on the basis of polyoxyethylene bis arsenate, which is explained by the presence in the structure of its molecule of non-white electron pairs of oxygen atoms capable of intermolecular interactions with the hydroxyl group of phenols. The linear dependence of the logarithm of the relative volume of phenols on their dipole moments and refractive index is established. A deviation from this dependence is obsen’ed for phenols having functional substituents in the ortho-position of the benzene ring. This can be explained by the electronic effect? which leads to steric difficulties during intermolecular interaction in the sorbent - sorbate system. Based on the theoretical studies carried out, it was possible to completely separate the individual components of phenols, especially those with close boiling points. The obtained data were tested in practice when monitoring the content of phenols in the silt drains of the Volga river. This technique of gas chromatographic analysis can be used in the system of ecological monitoring of aquatic ecosystems.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.