CC BY
23
УДК 004.9: 543.61: 661.11
Заболотная Е.В., Луговой Ю.М., Трохин В.Е.
АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ РАЗРАБОТКА АНАЛИЗА РАСТВОРИТЕЛЕЙ МЕТОДОМ ГАЗОЖИДКОСТНОЙ ХРОМАТОГРАФИИ
Заболотная Елена Валериановна, младший научный сотрудник, ПАО Научный центр «Малотоннажная химия», Москва, Россия, e-mail: zabolotnava.e@inbox.ru ;
Луговой Юрий Михайлович, кандидат химических наук, ведущий научный сотрудник аналитического отдела Научного центра «Малотоннажная химия», Москва, Россия;
Трохин Василий Евгеньевич, кандидат химических наук, директор, ПАО Научный центр «Малотоннажная химия», Москва, Россия;
ПАО Научный центр «Малотоннажная химия», Москва, Россия 107564, Москва, ул. Краснобогатырская, д. 42
Предложен способ автоматизированной разработки аналитических методик органических растворителей для технических условий (путем обращения к общей базе данных) на химические реактивы и особо чистые вещества. Разработана газохроматографическая методика определения лимитирующих примесей.
Ключевые слова: органические растворители особой чистоты, технические условия, газожидкостная хроматография, лимитирующие примеси.
AUTOMATED DEVELOPMENT OF SOLVENT ANALYSIS BY METHOD OF GAS-LIQUID CHROMATOGRAPHY
Zabolotnaya E.V., Lugovoi I.M., Trokhyn V.E.
Public Joint Stock Company Scientific Center "Small-tonnage Chemistry", Moscow, Russia *Dmitry Mendeleev University of Chemical Technology of Russia, Moscow, Russia
A method for the automated development of analytical techniques for organic solvents for technical conditions (by accessing a common database) for chemical reagents and highly pure substances is proposed. A gas chromatographic method for determining limiting impurities has been developed.
Keywords: organic solvents of special purity, technical conditions, gas-liquid chromatography, limiting impurities.
Требования к растворителям особой чистоты по содержанию примесей определяющих применение стимулируют разработку быстрых и точных методов контроля качества.
Целью настоящей работы является разработка способа автоматического синтеза методики определения примесей в органических реактивах методом газожидкостной хроматографии (ГЖХ) на основании физико-химических свойств вещества -матрицы, требований к указанному реактиву, способа его получения, а также баз данных по условиям анализа аналогичных химических реактивов.
Основными методами определения основного вещества в особо чистых веществах являются: газовая хроматография, хромато-масс-
спектрометрия, высокоэффективная жидкостная хроматография. Преобладающим методом определения летучих примесей наиболее распространённых растворителей является
газожидкостная хроматография, которая широко используется для определения состава органических веществ. Известен ряд работ, посвящённых автоматизированию разработок технических условий на химические продукты [1]. Основной частью многих технических условий является определение массовой доли основного вещества и лимитирующих примесей методом газожидкостной хроматографии (рис.1.). Однако специально вопрос автоматизации разработки методик не рассматривался.
Одно из главных условий при определении содержания примесей в основном веществе методом газожидкостной хроматографии (ГЖХ) является определение чувствительности метода,
концентрационных границ определения примеси и решение вопроса о необходимости ее концентрирования (разбавления), влияния на чувствительность типа и параметров работы способа детектирования и другие [2].
Рис. 1.Схема-построение иерархической системы обращения к базе данных при автоматизированной разработке
аналитической методики.
на:=_в-*<► и* в a s «
Неотъемлемой частью проведения анализа служит оптимальный подбор аналитического оборудования.
Из общей массы представленного на рынке оборудования выделяют определённых
разработчиков, выпускающих серию хроматографов, это такие как Россия (Кристалл), Россия (Цвет), США (Hewlett Packard), Япония (Shimadzu) и другие (Рис.2.).
Важнейшим блоком каждого хроматографа, отвечающего за разделение компонентов смеси, служит хроматографическая колонка. Поскольку каждый тип колонок оптимизирован для разделения конкретной группы веществ с определенной летучестью и полярностью, то каждая колонка имеет ограниченную область применения.Исходя из этого применяются два типа колонок - насадочная и капиллярная, каждая из них по-своему универсальна. Для идентификации компонентов в смеси после их разделения в колонке используется детектор. В качестве детекторов в газовой хроматографии в основном применяют детекторы теплопроводности (катарометры) и пламенно-ионизационные детекторы (ПИД). Также применяются детекторы электронного захвата (соединения с электроотрицательными атомами), термоионные детекторы (фосфор- и азотсодержащие соединения) и пламенно-фотометрические детекторы (фосфор- и серосодержащие соединения). ременные хроматографы, как правило, комплектуются двумя разделительными колонками и несколькими детекторами одинакового типа. Такое сочетание позволяет значительно расширить возможности хроматографа.
В частности для нашей работы наиболее подходящим оказался хроматограф Кристалл 5000, корпорации Хроматэк (Россия, Йошкар-Ола), укомплектованный двумя насадочными колонками различной полярности и двумя детекторами-пламенно-ионизационным и детектором по теплопроводности. Детектор по теплопроводности незаменим при определении примесей воды и летучих неорганических веществ, а пламенно-ионизационный детектор обеспечивает
максимальную чувствительность при
идентификации большинства органических примесей.
Предложенная нами система аналитической разработки газожидкостной методики химических реактивов и особо чистых веществ, включает несколько иерархических информационных уровней: анализируемое вещество, квалификацию, условия определения примесей, подбор оборудования и формирование методик анализа[3].
Качественную информацию о природе вещества несут в себе хроматографические характеристики удерживания, например исправленный
удерживаемый объём или исправленное время удерживания. Как и в других методах, для надёжной идентификации целесообразно сравнить
характеристики неизвестного вещества и вещества предполагаемого состава (если таковое имеется в распоряжении), полученные в одинаковых условиях. Поскольку параметры хроматографического удерживания очень сильно зависят от условий эксперимента, вместо абсолютных обычно используют относительные характеристики удерживания.
Рис.2.Подбор аналитического оборудования.
Качественную информацию о природе вещества несут в себе хроматографические характеристики удерживания, например исправленный
удерживаемый объём или исправленное время удерживания. Как и в других методах, для надёжной идентификации целесообразно сравнить
характеристики неизвестного вещества и вещества предполагаемого состава (если таковое имеется в распоряжении), полученные в одинаковых условиях. Поскольку параметры хроматографического удерживания очень сильно зависят от условий эксперимента, вместо абсолютных обычно используют относительные характеристики удерживания. В хроматографии мерой концентрации вещества служит высота или площадь хроматографического пика. Для получения правильных результатов необходимы:
• полнота и воспроизводимость процесса испарения пробы;
• полнота отделения определяемого вещества и правильность идентификации его пика.
Газовая хроматография также предпочтительнее при определении органических веществ. Метод отличается быстротой и позволяет обходиться малыми навесками, что существенно при массовом анализе веществ.
Применение данной иерархии при разработке информационной системы аналитического мониторинга органических растворителей повышает качество, и оперативность аналитических исследований. Выбранная информационная
технология позволяет создать эффективную, соответствующую международным стандартам систему аналитического мониторинга анализа растворителей особой чистоты методом газожидкостной хроматографии, которую возможно встроить в систему эффективного
функционирования современной лаборатории и обеспечить возможность автоматической генерации аналитической части нормативной документации.
Список литературы
1. Лобанова А.В., Квасюк А.В., Булатицкий К.К., Бессарабов А.М. Информационные CALS-системы конструкторской и технологической документации в производстве химических реактивов и особо чистых веществ // Сб. научных трудов «Успехи в химии и химической технологии»: РХТУ им. Д.И. Менделеева. Москва. 2010. Т. XXV, № 1. С. 87-89.
2. Бессарабов А.М., Трынкина Л.В., Трохин В.Е., Вендило А.Г. Разработка базы данных аналитических приборов для CALS-системы компьютерного менеджмента качества химических реактивов и особо чистых веществ // Промышленные АСУ и контроллеры. 2011. № 11. С. 45-56.
3. Девятых Г.Г., Карпов Ю.А., Осипова Л.И. // Выставка-коллекция веществ особой чистоты. Москва. 2003. Наука, С. 236.
