Разработка композиционных поверхностно-слойных сорбентов для сорбционного и хроматомембранного концентрирования органических веществ при анализе воздуха

ВВЕДЕНИЕ
1. КОНЦЕНТРИРОВАНИЕ ПАРОВ ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ ПРИ АНАЛИЗЕ ГАЗОВЫХ СРЕД аналитический обзор.
1.1. Специфика анализа воздуха.
1.2. Общая характеристика основных методов определения органических веществ
1.3. Основные методы концентрирования летучих органических соединений при анализе воздушных сред.
1.3.1. Криогенное концентрирование
1.3.2. Абсорбция
1.3.3. Хроматомембранный вариант жидкостной абсорбции.
1.3.4. Мембранные методы
1.3.5. Твердофазная экстракция
1.3.6. Типы сорбентов.
1.3.6.1. Полимерные пористые сорбенты.
1.3.6.2. Силикагель.
1.3.6.3. Молекулярные сита цеолиты
1.3.6.4. Активный оксид алюминия
1.3.6.5. Непористые соли
1.3.6.6. Углеродные сорбенты
1.3.6.7. Активные угли
1.3.6.8. Другие углеродные сорбенты.
1.3.6.9. Поверхностнослойные сорбенты
1.4. Десорбция
1.4.1. Экстракция растворителем.
1.4.2. Термодесорбция.
1.4.3. Десорбция парами.
2. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА.
2.1. Описание схем проведения исследований
2.2. Средства измерения, материалы и реактивы.
2.3. Методики приготовления модельных водных растворов, газовых смесей, растворов реагентов.
2.4. Методики приготовления растворов для фотометрического определения ацетона в воздухе.
2.5. Обработка результатов измерений и оценка их погрешности
3. ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА МАТЕРИАЛОВ, МЕТОДИКИ ПОЛУЧЕНИЯ И ИССЛЕДОВАНИЯ СВОЙСТВ ПОВЕРХНОСТНОСЛОЙНЫХ СОРБЕНТОВ И ХРОМАТОМЕМБРАННЫХ МАТРИЦ 
3.1. Обоснование выбора материалов для получения сорбентов и матриц 
3.2. Методики получения композиционных сорбентов и матриц.
3.3. Методики оценки аналитических возможностей сорбентов и матриц
4. НЕПОЛЯРНЫЕ ПОВЕРХНОСТНОСЛОЙНЫЕ СОРБЕНТЫ НА ОСНОВЕ ПОЛИТЕТРАФТОРЭТИЛЕНОВОГО НОСИТЕЛЯ И АКТИВНОГО УГЛЯ ДЛЯ КОНЦЕНТРИРОВАНИЯ ПАРОВ ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ ИЗ ВОЗДУХА.
4.1. Выбор способа получения неполярных поверхностнослойных сорбентов.
4.2. Влияние содержания сорбционноактивного материала в поверхностнослойных сорбентах на параметры удерживания и проницаемость сорбционной колонки 
4.3. Закономерности удерживания паров органических веществ на угольнофторопластовых сорбентах
4.4. Газохроматографическое определение паров органических веществ в воздухе с концентрированием на неполярных поверхностнослойных сорбентах.
4.5. Влияние концентрации сорбатов и водяного пара на параметры удерживания полярных органических соединений из воздуха.
5. ПОЛЯРНЫЕ ПОВЕРХНОСТНОСЛОЙНЫЕ СОРБЕНТЫ НА ОСНОВЕ ДИАТОМИТОВЫХ НОСИТЕЛЕЙ И СОЛЕЙ ПЕРЕХОДНЫХ МЕТАЛЛОВ ДЛЯ КОНЦЕНТРИРОВАНИЯ ПОЛЯРНЫХ ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ ИЗ ВОЗДУХА.
6. КОМПОЗИЦИОННЫЕ УГОЛЬНОПОЛИТЕТРАФТОРЭТИЛЕНОВЫЕ МАТРИЦЫ ДЛЯ ХРОМАТОМЕМБРАННОЙ ЖИДКОСТНОЙ АБСОРБЦИИ РЕАКЦИОННО СПОСОБНЫХ ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ ИЗ ВОЗДУХА
6.1. Физикохимическая модель хроматомембранной жидкостной хемосорбции в композиционной матрице.
6.2. Оценка адекватности разработанной модели и применение хроматомембранной жидкостной хемосорбции на композиционной матрице
Список литературы
Перечень сокращений и условных обозначений
АЭД атомноэмиссионный детектор
ВЭЖХ высокоэффективная жидкостная хроматография ВЭТТ высота, эквивалентная теоретической тарелке ГТС графитированная термическая сажа
ДПТ детектор по теплопроводности
ДЭЗ детектор электронного захвата
ИХ ионная хроматография
ЛОВ летучие органические вещества
МГС модельная газовая смесь
МСД массспектрометрический детектор
ПДК предельно допустимая концентрация
ПИД пламенноионизационный детектор
ПО предел обнаружения
ПСС поверхностнослойный сорбент
ПТФЭ политетрафторэтилен
САМ сорбционноактивный материал
СКО среднее квадратичное отклонение
ТИД термоионный детектор
ТСХ тонкослойная хроматография
ТФМЭ твердофазная микроэкстракция
ТФЭ твердофазная экстракция
ФИД фотоионизационный детектор
ХМЖА хроматомембранная жидкостная абсорбция ХМЯ хроматомембранная ячейка.
ВВЕДЕНИЕ


Значительные трудности представляет анализ микропримесей неустойчивых, легко гидролизующихся и реакционноспособных загрязнителей, а также твердых частиц и аэрозолей. Определение органических веществ в воздухе, прежде всего, актуально для решения проблем защиты окружающей среды, так как около 0 органических соединений являются опасными загрязнителями 2. К приоритетным загрязнителям атмосферного воздуха традиционно относят неорганические газы оксиды азота, серы, углерода, сероводород, аммиак, хлористый и фтористый водород, хлор и озон 2,3. Однако из нормируемых веществ более относятся к органическим соединениям, среди которых около половины считаются летучими веществами. При этом предельно допустимые концентрации ПДК последних в ряде случаев существенно ниже, чем приоритетных неорганических загрязнителей, а наибольшие трудности возникают именно при определении органических загрязнителей в силу их многообразия и близости химических свойств 4. К основным методам определения летучих органических соединений в воздухе относятся хроматографические, спектральные, электрохимические, а также хроматомассспектрометрические. Наиболее экономичными и доступными для анализа летучих органических веществ ЛОВ в воздухе являются методы молекулярной спектроскопии фотометрия в УФ и видимой области спектра 5, ИКспектрометрия, флуориметрия могут быть использованы для группового определения большинства классов органических веществ. Электрохимические методы при анализе воздуха используются реже 5. Это связанно, прежде всего, с их меньшей чувствительностью, а иногда и селективностью, сложностью идентификации определяемых соединений в смесях. Наиболее распространенными и часто используемыми методами определения ЛОВ являются хроматографические методы благодаря своей универсальности, низким пределам детектирования и высокой экспрессности 6,7. Для определения содержания относительно малолетучих термически неустойчивых соединений используют высокоэффективную жидкостную хроматографию ВЭЖХ 8. Ионная хроматография ИХ может успешно применяться для определения некоторых классов ионогенных органических соединений или после их перевода в производные, способные к ионизации. Метод тонкослойной хроматографии ТСХ позволяет непосредственно анализировать воздух лишь с целью определения малолетучих соединений. Для определения в воздухе легколетучих веществ необходимо предварительно переводить их в нелетучие производные. В настоящее время более одной трети всех определений газов и летучих органических веществ проводится с помощью газовой хроматографии ГХ 1,9,. Газовая хроматография, в основном, применяется для определения содержания соединений с молекулярной массой менее Дальтон. Она характеризуется высокой чувствительностью, экспрессностью и широкими возможностями одновременного определения в одной пробе даже очень близких по свойствам веществ. В качестве детекторов наиболее часто применяют массспектрометр МСД, пламенноионизационный детектор ПИД, детектор электронного захвата ДЭЗ, термоионный ТИД и фотоионизационный ФИД детекторы, а в последние годы стали использовать и универсальный высокочувствительный атомноэмиссионный детектор АЭД. В настоящее время стали популярными комбинации детекторов, представляющие собой различные комбинации хроматографического разделения примесей с селективным детектированием ГХМСД, ГХМСДАЭД, ГХМСДИКФурье и другие. Например, комбинация Г ХМ С ДА ЭД позволяет расширить возможности сканирования АЭД показывает присутствие всех элементов пробы, а МСД идентифицирует ЛОВ по их массспектрам. Это существенно ускоряет идентификацию неизвестных соединений в сложных пробах и их количественное определение. Однако, такого рода исследования дороги и их применяют лишь при выполнении арбитражных анализов. Традиционная схема определения органических загрязнителей воздуха состоит в аспирации воздуха через различные поглотители с последующим извлечением аналитов и дальнейшим их определением при помощи различных физикохимических методов анализа,,. Целью концентрирования является повышение отношения содержания определяемых веществ по отношению к матричным.