Экология СПРАВОЧНИК

Особенно широкое применение для газохроматографического анализа воздушных -загрязнений нашел метод фронтального неравновесного концентрирования, основанный на полном поглощении тяжелых примесей сорбентами с высокоразвитой поверхностью. Анализируемые вещества собираются в ловушках, содержащих небольшое количество сорбента (силикагель, активный уголь, полимерные сорбенты [50, 51]), а затем десорбируются в хроматографическую колонку. Расчет минимальной длины ловушки, т. е. длины, на которой полностью удерживаются все анализируемые тяжелые примеси, приведен в монографии [52], На основе простой теоретической модели процесса адсорбции паров летучих органических соединений на активном угле было выведено уравнение, связывающее теплоту адсорбции и время проскока микропримесей органических веществ при пропускании загрязненного воздуха через слой угля при комнатной температуре [53]. Выведенная закономерность позволяет с высокой точностью рассчитать количество адсорбента, необходимое для улавливания из воздуха микроконцентраций углеводородов, кетонов, спиртов, сложных эфиров, хлорированных углеводородов и других веществ при их содержании в загрязненном воздухе на уровне 10 4%.[ ...]

Недостатком метода фронтального концентрирования пробы является трудность десорбции поглощенных ловушкой веществ, особенно при нагревании ловушки (термодесорбция). Необходимо отметить, что высокая температура десорбции примесей может привести к различного рода нежелательным побочным реакциям, особенно при определении нестойких соединений. Поэтому часто более предпочтительным является метод вытеснения (вымывания) примесей подходящим растворителем. Следует учитывать и то, что при увеличении концентрации определяемых примесей на 2—3 порядка (это вполне реально при использовании многих адсорбентов) резко увеличивается вероятность взаимодействия компонентов пробы между собой (полимеризация олефинов, реакции агрессивных неорганических газов, разложение неустойчивых и реакционноспособных веществ), что изменяет качественный состав пробы и искажает результаты количественных измерений.[ ...]

В качестве йдсорбента при фронтальном концентрировании примесей особенно часто применяют активный .уголь, который при температуре от 20 до —60 °С можно с успехом использовать для отбора и концентрирования загрязнителей атмосферного и промышленного воздуха [54]. После концентрирования на угле методом газовой хроматографии количественно определяли в воздухё метан и другие углеводород с низкой молекулярной массой [55], пары органических веществ [56] и различных растворителей [57] (трихлор-этилен, толуол, метилизобутилкетон, метилэтилкетон), ароматические и галогенированные углеводороды [58, 59], газообразные соединения брома и. иода [60], а также чрезвычайно токсичный хлористый винил [61] и различные одоранты [62].[ ...]

Концентратор с активным углем имеет высокую адсорбционную емкость, которая колеблется в пределах 60—280 мг на 1 г угля [53], но очень прочно удерживает микропримеси, что затрудняет их термодесорбцию. Дроме того, активный уголь реагирует с некоторыми серусодержащими соединениями, а для эффективного улавливания веществ с низкой молекулярной массой (этилен, мети-ленхлорид) требуется глубокое охлаждение ловушки.[ ...]

По данным американских исследователей, наиболее оптимальным вариантом хроматографического анализа микропримесей органических веществ в воздухе является отбор больших проб загрязненного воздуха (около 10 л) на активный уголь [64] с последующей десорбцией пробы сероуглеродом и газохроматографическим анализом полученного экстракта [65]. Эффективность адсорбции, большинства органических веществ на активном угле при скорости аспирации воздуха от 0,5 до 2 л/мин составляет 100%, причем в известных пределах на нее не влияет ни объем пробы, ни скорость отбора [66].[ ...]

Помимо удельной поверхности, важную роль играет химическая природа сорбента. Так, поверхность силикагеля, представляющего собой частично обезвоженную кремневую кислоту, покрыта гидроксильными группами. Это обусловливает повышенную адсорбционную активность силкагеля по отношению к полярным веществам. Так как число гидроксильных групп может уменьшаться под влиянием температуры, то нагреванием можно сильно изменить адсорбционную активность силикагеля. Наибольший эффект активации достигается йри 200—300 °С. Прокаливание ж« при 600 °С приводит, к удалению большей части гидроксильных групп с поверхности силикагеля, что влечет за собой значительное уменьшение адсорбционной активности. Смачивание сорбента с последующей сушкой при 200 °С возвращает в основном его первонйчальную активность. Подобная регенерация оказывается полезной после очистки силикагеля от загрязнений органического происхождения, осуществляемой обычно прокаливанием при 600 °С [72].[ ...]

Полярный характер поверхности силикагеля обусловливает его гидрофильность. Вода, обычно содержащаяся в воздухе в значительных количествах (0,015 г/л и выше), значительно снижает адсорбционные возможности сорбента. Можно считать, что 1 г сили- кагеля почти полностью насыщен парами воды после пропускания 10—20 л воздуха. Поглощение паров воды сказывается особенно сильно при улавливании летучих неполярных веществ. В этом случае целесообразно предварительно удалить воду из анализируемого воздуха пропусканием его через слой осушителя, который не сорбирует определяемое вещество, например через диатомитовый носитель, пропитанный растворами хлоридов кальция или лития.[ ...]

Силикагель широко используют для концентрирования углеводородов от Сз и выше, а также органических и неорганических веществ других классов [73, 74]. Силикагель универсален и позволяет собирать в ловушке микропримеси с широким интервалом температур кипения, которые могут выдуваться при нагревании в хроматографическую колонкуЧоком газа-носителя. Тем не. менее термодесорбцию с силикагеля применяют реже, чем экстракцию пробы растворителем, так как имеющий большую удельную поверхность, этот адсорбент прочно удерживает микропримеси, а значительное повышение температуры может привести" к разложению пробы [75, 76]. Специальная обработка силикагеля позволяет сохранять практически без изменения в течение месяца пробы сложных лримесей органических соединений, а на результаты хроматографического анализа пробы с помощью пламенно-ионизационного детектора не влияет вода, которая почти не экстрагируется органическим растворителем [76].[ ...]

При термодесорбции количество воды, попадающей в хроматографическую колонку, может быть во много раз больше количества . сконцентрированных на силикагеле примесей, поскольку силикагель интенсивно поглощает воду при отборе пробы. Это весьма нежелательно еще и по той причине, что адсорбированная вода резко понижает адсорбционную активность сорбента. Недостатком силикагеля является и неполное улавливание легких углеводородов. Так, этилен неполностью сорбируется на силикагеле даже при охлаждении лоёушки до —78 °С. В этом случае следует применять более эффективные сорбенты, например молекулярные сита, которые являются одним из лучших адсорбентов для обогащения пробы воздуха оксидом углерода. Эффективность адсорбции оксида углерода на цеолитах можно значительно увеличить введением в состав этих адсорбентов катионов серебра или меди “[77]. Селективность цеолитов по отношению к различным классам соединений и отдельным веществам позволяет целенаправленно использовать их для концентрирования оксидов ааота [78], сероводорода и диоксида серы [79]. Серьезным недостатком этих адсорбентов является трудность десорбции примесей, особенно тяжелых.[ ...]

Извлечение органических веществ (углеводороды, спирты, амины, эфиры, галоидные углеводороды) из воздуха с помощью графитированной сажи более эффективно, чем даже при использовании ловушки с тенаксом [80], причем потери при анализе воздуха с применением тенакса могут достигать 25%, а при использовании сажи — лишь 17%.[ ...]

Рисунки к данной главе:

Ловушка-концеитратор для улавливания примесей из воздуха [68]

Аналогичные главы в дргуих документах: