Хроматографические методы контроля воды на ионном хроматографе «СТАЙЕР»

Приборы позволяют проводитьионно-хроматографическийанализкак в лаборатории, так и непосредственно у места пробоотбора. Конструктивные особенности оборудования обеспечивают высокую воспроизводимость и чувствительностьдаже в неблагоприятных климатических условиях (допустимый диапазон внешних температур от 2° до45°С), а встроенный аккумуляторпозволяет работать автономно.Рис. 9 - Блок-схема жидкостного хроматографа: 1 - сосуд с пробой, 2 – насос, 3 – инжектор, 4 - колонки для ВЭЖХ, 5 – термостат, 6 – детекторы, 7 – устройство для регистрации.Основные особенности данного прибора:-высокая чувствительность, воспроизводимость и скорость анализа (15 -20 мин для основных анионов);-возможностьработы в одно- идвухколоночном вариантахионной хроматографии;-полимерный жидкостной тракт;-возможность установки любых типов колонок;-микропроцессорный контроль работы модулей системы;-система подавления фоновой электропроводности;-компьютерныйкомплекссбора,обработкиихраненияхроматографических данных.-высокая надежность и простота обслуживания.Предпочтение ионной хроматографииобъясняется тем, что этот метод имеет ряд таких достоинств, как возможностьопределять большое количество неорганических и органических веществ, атакже возможность одновременно определять катионы и анионы, высокаячувствительность до 1 нг/мл, экспрессность и самое главное возможностьпровестианализсболеелегкойпредварительнойпробоподготовкой.Вкачестве прибора для контроля воды выбран ионный хроматограф «СТАЙЕР». Ионный хроматограф «Стайер» предназначен для качественного и количественного анализа неорганических анионов: F-, Cl-, NO3-, NO2-, Br-, SO42-, PO43-, и др. в водных растворах и водах различного происхождения (природных, сточных, питьевых, в т.ч. бутилированных).Относительное среднее квадратическое отклонение выходного сигнала, не более[20]:-по площади пиков 4%;-по высоте пиков 4%; -по времени удерживания 0,6%. Взависимостиотназначенияхроматографможеткомплектоватьсякондуктометрическим, спектрофотометрическим детекторами, изократическим насосом, петлевым дозатором, аналитическими колонками. В режиме ионнойхроматографии для повышения чувствительности анализов используется система электронного подавления [6, 20]. Так, определялись концентраций анионов в водопроводной воде г.Казани. В качестве примера в таблице 2 приведен компонентный состав водопроводных вод Вахитовского района г. Казани.Рис. 10 -Хроматограмма пробы водопроводной воды Вахитовского районаг.Казани Таблица 2.Компонентнный состав хроматограммыЗонаF-Cl-Br-J-NO3-PO43-SO42-ПДКмг/л1,2-1,53500,20,04-0,06453,5500Проба1,1387,041,61,51,2810,561,4ГЛАВА V ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬМетодика выполнения измерений массовых концентраций анионов в высокочистых водных средах методом ионной хроматографии, выполняемая на хроматографе«Стайер-А», обеспечивает метрологический диапазон измерений анионов – от 0,5 до 200 мкг/дм3. Пример тестовойхроматограммы приведен на рис. 11.В рамках действия данной методики можно проводить определение малых количеств сульфатионов при большом содержании фосфатов, что существенно, например, при контроле котловых вод ТЭЦ.Время анализа шести компонентов в пробе занимает 10–12 минут.Пример хроматограммы приведен на рис. 11.Рис. 11 -Тестоваяхроматограмма определения анионовРис. 12 -Хроматограмма определения следовых количеств анионов. Компоненты: фторид, хлорид, нитрит, нитрат, фосфат, сульфатДанная методика аттестована ФГУП «Уральский научноисследовательский институт метрологии» с метрологическими характеристиками, приведенными в табл. 3.Таблица 3Метрологические характеристики применяемой методикиДиапазон измерений,мкг/дм3 (фториды, хлориды, нитраты, нитриты, сульфаты)Показательповторяемости(относительноесреднеквадратическоеотклонениеповторяемости), σr, %Показательвоспроизводимости(относительноесреднеквадратическоеотклонение воспроизводимости), σR, %Показательточности (границыотносительнойпогрешности привероятностиР = 0,95), ±δ, %от 0,5 до 1 вкл.свыше 1 до 10 вкл.свыше 10 до 100 вкл.свыше 100 до 200 вкл.201614112320171450423530Определение анионов можно проводить при их высоком содержании в пробах в диапазоне концентраций мг/дм3, что применимо для анализа исходной воды, котловой и сточной.В настоящее время в энергетике большое внимание уделяется контролю присутствия органики в водных циклах. Наличие ионного хроматографа дает возможность мониторироватькоррозионноопасные продукты термолиза природной и техногенной органики в питательной воде и парах, таких как карбоновые кислоты – уксусная, муравьиная, пропионовая и другие, а также составляющие комплексных реагентов на основе высокомолекулярных аминов (моноэтаноламин, циклогексиламин), которые используются для ведения аминного водно-химического режима.ВЫВОДЫТаким образом, в результате вышеизложенного можно сделать следующие выводы:- Изучены основы хроматографических методов анализа загрязняющих воду веществ и их классификация, именно: газовая адсорбционная хроматография; газовая распределительная; жидкостная сорбционная;ионо-обменная; молекулярно-ситовая и плоскостная хроматография.- Сделан краткий обзор существующих хроматографов на российском рынке.- Приведён аналитический обзор хроматографических методик анализа объектов окружающей среды - Изучены назначение, принцип работы, технические характеристики и комплектация хроматографа «Стайер» кондуктометрическим датчиком.- В экспериментальная части данной курсовой работы приведён пример контроля котловых вод ТЭЦ, установлено, что время анализа шести компонентов в пробе занимает 10–12 минут.Таким образом, хроматографы «Стайер» позволяют контролировать химические и коррозионно-опасные примеси в составе всего водного цикла: исходная вода, предочистка для производств, химводоочистка, конденсатно-питательный тракт, возвратные конденсаты, промышленные и бытовые сточные воды.Применение метода ионной хроматографии позволяет значительно упростить ход определения катионно-анионного состава пробы:•отсутствует предварительная подготовка пробы, что позволяет свести к минимуму случайную погрешность;•автоматизированы процессы выполнения определения, обработка, расчет и хранение результатов в протоколе GLP;•метод требует минимального набора простых химических реактивов; калибровочные растворы для построения градуировочных графиков готовятся из ГСО (удобство и надежность результатов);•себестоимость элементного определения на хроматографической системе «Стайер-А» на порядки ниже, чем при выполнении стандартными физико-химическими методами анализа.Прибор прост в обслуживании:•приготовление раствора подвижной фазы (элюента);•при анионном анализе смена раствора серной кислоты в объеме капиллярной системы подавления (~1 раз в 2 недели);•смена промывочного спиртового раствора (~1 раз в месяц).СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫБоголицын К.Г., Айзенштадт А.М., Богданов М.В., Посох В.В. Способ хроматографического определения фенолов в сточных водах. Патент на изобретение RUS 2234083 25.04.2003.Булатов А.В., Михайлова Е.А., Тимофеева И.И., Москвин А.Л., Москвин Л.Н. Определение “фенольного индекса” в воде методом циклического инжекционного анализа с автономным экстракционно-хроматографическим концентрированием //Журнал аналитической химии. 2013. Т. 68. № 1. С. 18.Вождаева М.Ю., Цыпышева Л.Г., Кантор Л.И., Кантор Е.А. Эффективность сочетания масс-селективного и атомно-эмиссионного детектирования при хроматографическом анализе качества воды //Масс-спектрометрия. 2005. Т. 2. № 3. С. 229-235.Евгеньев М.И., Горюнова С.М., Евгеньева И.И. Экстракционно-хроматографическое определение алкиламинов в водных средах //Вестник Технологического университета. 2016. Т. 19. № 1. С. 47-49.Евгеньев М.И., Евгеньева И.И., Сопин В.Ф., Исмаилова Р.Н., Минуллин Р.М. Хроматографическое определение флуоресцентных трассеров в подземных водах //Вестник Казанского технологического университета. 2014. Т. 17. № 10. С. 37-39.Зангиева Е.В. Количественное хроматографическое определение нефти и нефтепродуктов в воде.В сборнике: Химия и химическая технология в XXI веке материалы XVII Международной научно-практической конференции студентов и молодых ученых имени профессора Л.П. Кулёва, посвященной 120-летию Томского политехнического университета. Сибур-Холдинг. 2016. С. 467-468.Изибаев А.В. Хроматографический метод для анализа водопроводных вод.В сборнике: Химия и инженерная экология - XVIII сборник трудов международной научной конференции. Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ (КНИТУ-КАИ). 2018. С. 379-381.Исмаилова Р.Н. Сорбционно- и экстракционно-хроматографическое определение ароматических аминов и гидразинов в воздухе и природных водах.Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук / Казанский государственный университет им. В.И. Ульянова-Ленина. Казань, 2003.Ковалева Л.А., Смирнова Т.В. Хроматографические методы - современный подход к контролю качества технологических вод ТЭС //Новое в российской электроэнергетике. 2011. № 8. С. 34-39. Магасумова А.Т., Сафарова В.И., Хатмуллина Р.М., Фатьянова Е.В., Мухаматдинова А.Р. Определение фенолов в сточных водах предприятия органического синтеза и жилищно-коммунального хозяйства хроматографическими и спектрометрическими методами.В сборнике: Экология. Риск. Безопасность Материалы Международной научно-практической конференции. Памяти профессора, заведующего кафедрой "Экология и безопасность жизнедеятельности" Анатолия Павловича Кузьмина. В 2 томах. Ответственный редактор С.К. Белякин . 2010. С. 99-100. Сериков Ю.А., Волкова Г.Г., Сумзина М.С. Способ определения воды в карналлите хроматографическим методом.Патент на изобретение RUS 2190213 19.02.2001.Соболевская Л.А. Способ совместного определения ацетона и метанола в природных и сточных водах с использованием газовой хроматографии.Патент на изобретение RUS 2552937 24.12.2013.Тунакова Ю.А., Чудакова О.Г., Галимова А.Р., Габдрахманова Г.Н. Хроматографический анализ с использованием полидивинилбензола на содержание анионов в питьевой воде //Вестник Казанского технологического университета. 2013. Т. 16. № 1. С. 54-56. Тунакова Ю.А., Чудакова О.Г., Галимова А.Р., Габдрахманова Г.Н. Хроматографический анализ с использованием полидивинилбензола на содержание анионов в питьевой воде //Вестник Казанского технологическогоуниверситета. 2013. Т.16. №1. С.54-56.Фролова Ю.С., Суханов П.Т., Губин А.С. Сорбционно-хроматографическое определение фенолов и продуктов их деградации в природных и сточных водах.В сборнике: Материалы студенческой научной конференции за 2018 год в 2-х частях. 2018. С. 194.Холова А.Р., Вождаева М.Ю., Кантор Л.И., Мельницкий И.А., Труханова Н.В., Кантор Е.А. Обзор хроматографических методов анализа, используемых для определения (контроля) нефтепродуктов в воде //Вода: химия и экология. 2011. № 10 (40). С. 34-40.Чудакова О.Г., Бескровный Д.В. Анализ и оценка сточных вод пивоваренного прозводства // Вестник Казанского технологическогоуниверситета. 2015, Т. 18, № 16, c. 293-295.Чудакова О.Г., Бескровный Д.В. Метантенк как аппарат для получения топлива из промышленных отходов // Вестник Казанского технологическогоуниверситета, 2016, Т. 19, № 18, c. 62-64.Valeeva F.G., Zakharov A.V., Voronin M.A., ZakharovaL.Ya., Kudryavtseva L.A., Isaikina O.G., Kalinin A.A., Mamedov V.A. Catalytic effect of supramolecular system based on cationic surfactant and monopodands in nucleophilic substitution of phosphorus esters // Russian Chemical Bulletin, 2004, Т. 53, № 7, p. 1563-1571.Продукция Аквилон.Хроматографы "Стайер-М" - http://www.akvilon.su/produkciya-akvilon/ПРИЛОЖЕНИЯПатент [1].Способ хроматографического определения фенолов в сточных водахПатент [11]. Способ определения воды в карналлите хроматографическим методомПатент [12].Способ совместного определения ацетона и метанола в природных и сточных водах с использованием газовой хроматографии