Особенности газо-хроматографического метода контроля содержания фенолов в водной среде

   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.

1. Нгуен Зуи Хынг, Новиков В. Ф. Влияние природы органических растворителей на процесс разделения антиокислительной присадки в трансформаторном масле газохроматографическими методами // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2020. Т. 22. № 6. С.211-220.

2. By Нгок Зан, Новиков В. Ф. Хроматографические методы исследования органических экстрагентов трансформаторного масла // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2020. Т. 22. № 6. С. 202-210.

3. Kabir A., Mocana A., Santoleri M., Simone M.D. et al. Analyses of Monophenols. In book: Recent advances in Natural Product Analysis. Edition 1, Chapter 2. Elsiever, 2020, pp.19-27. DOI:10.1016/b978-0-12-816455-6.00002-0

4. Higashi Y. Simple HPLC-UV Analysis of Phenol and its related compounds in Tap Water after Pre-Column Derivatization with 4-nitrobenzoyl Chloride // G. of Analyt. Sci., Methods and Instrumentation. 2017. V. 7. N. l. pp. 2164-2753.

5. Gilart N.. Marse R. M., Borrull F., Fontanals N. New Coatings for Stir-Bar Sorptive Extractions of Polar Emerging Organic Contaminants // Trends Anal. Chem. 2014. V. 54. P. 11-23.

6. Adam O. E. A., Al-Dujaili A.H. The removal of Phenol and its Derivatives from Aqueous solutions by Absorption on Petroleum Asphaltene // Journal of Chemistry. 2013. V. 2013. 8 P. doi: 10.1155/2013/694029

7. Асеев Д. Г., Сизых M. P., Батоева A. H. Окислительная деструкция фенолов в комбинированных соно-фентон подобных системах при воздействии высокочастотного ультразвука // Журнал физической химии. 2017. Т. 91. № 12. С. 2044-2049.

8. Ng N. T., Kamaruddin A. F., Wan Ibrahim W. A., Sanagi M. M., Abdul Keyon A. S. Advances in organic-inorganic hybrid sorbents for the extraction of organic and inorganic pollutants in different types of food and enviromnental samples // Journal of Separation Science. 2018. V.41. pp. 195-208. DOI: 10.1002/issc.201700689

9. Cha D., Qiang N. Chromatography: Determing o-nitrophenol in wasterwater // Filtration (S>, Separation. 2012. V. 49 (2). pp. 38-41. DOI: 10.1016/S0015-1882(12)70113-1

10. Груздев И.В., Кондратенок Б.М., Зуева О.М., Лю-Лян-Мин Е.И. Особенности пробоподготовки при определении фенола в высокоцветных природных водах методом газовой хроматографии // Аналитика и контроль. 2019. Т.23. №2. С.229-236. DOI: 10.15826/analitika.2019.23.2.004

11. Танеева А.В., Дмитриева А.В., Новиков В.Ф., Ильин В.К. Газохроматографическое определение фенолов в поверхностных водах с использованием полиоксиэтилен бис арсената // Аналитика и контроль. 2020. Т.24. № 4. С. 305-314. DOI: 10.15826/analitika.2020.24.4.001

12. Peiper Q„ Jincheng W., Jing J„ Fan S., Jiping. C. 2,4-Dimethylphenol imprinted polymers as a soilid-phase extraction sorbent for class-selective extraction of phenolic compounds from enviromnental water // Talanta. 2010. V. 81. N 5. Pp.1630-1635. doi: 10.1016/j.talanta.2010.03.015

13. Медведев Е. И., Родинков О. В. Оптимизация условий сорбционного концентрирования фенола из водных растворов на активном угле // Вестник СПбГУ. 2016. Сер.4. Т. З (61). Вып. 2. С. 224-230

14. Щербакова К. Д., Яшин Я. И. Углеродные адсорбенты в хроматографии // 100 лет хроматографии. 2003. С. 670-697

15. Magalhaes J.P., Vieira J.S., Goncalves L.M. et al. Isolation of phenolic compounds from hop extracts using polyvinylpolypyrrolidone: characterization by high-performance liquid chromatography-diode array detection – electrospray tandem mace spectrometry // G. Chromatography. 2010. V.1217. N.9. pp.3258-3268. DOI:10.1016/j.chroma.2009.10.068

16. Танеева A. B., Дмитриева A. B., Новиков В. Ф., Ильин В. К. Газохроматографическое определение фенолов в поверхностных водах с использованием полиоксиэтилен бис арсената // Аналитика и контроль. 2020. Т. 24. № 4. С. 305-314.

17. Груздев И. В., Кондратёнок Б. М., Лю-Лян Мин Е. И. Определение монозамещенных нитрофенолов в воде методом газовой хроматографии // Аналитика и контроль. 2020. Т. 24. № 2. С. 142-151.

18. Доронин С. Ю., Жестовская Е. С., Цыгулева З. И. Мицелярно-экстракционное концентрирование и цветометрическое определение некоторых фенолов // Журнал аналитической химии. 2020. Т. 75. № 6. С. 502-509.

19. Шилко Е. А., Темердашев З. А., Милевская В. В., Киселева Н. В. Сорбционные характеристики сорбентов для твердофазной экстракции фенольных соединений из экстрактов лекарственных растений // Сорбционные и хроматографические процессы. 2019. N 19 (2). С. 157-167. DOI: 10.1738 sorpehzon2019.19/733

20. Sherer С., Figueiredo Neto A. M. Ferrofluids: Properties and Applications // Brazilian Journal of Physics.2005. V. 35. N. 3A. P. 718-727.

21. Макаров B. M., Калаева C. 3., Шипилин A. M. и др. Переработка железосодержащих отходов с получением наночастиц для изготовления магнитной жидкости // Нанотехника. 2004. Т. 4. № 12. С. 66-69