využití separačních technik při monitorování toxických látek

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


Toxické látky

Matrice ovzduší chemické produkty odpadní vody

Typy anorganické anionty chlorované organické látky volné aromatické aminy


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


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


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


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


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


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)


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


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


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


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


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


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


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


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


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


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


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


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


Závěry

Separační metody jsou vhodným nástrojem v oblasti ekoanalýz

Vhodná příprava vzorku k analýze

využití separačních technik při monitorování toxických látek

Documents