ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Применение привитых поверхностных соединений в сенсорах из "Химия привитых поверхностных соединений" Низкая сорбционная емкость ХМК с углеводородными привитыми группами к парам растворителей и воды в ряде случаев оказывается важным преимуществом этих сорбентов перед другими. Так, при анализе пестицидов пары растворителей, легко проходя через слой ХМК, не изменяют- емкость сорбента по концентрируемым соединениям. Пары растворителей можно поглотить в трубке с углем, последовательно присоединенной к патрону с ХМК [12, с. 46]. [c.382] Важным достоинством ХМК является возможность количественного элюирования сконцентрированных соединений небольшим объемом растворителя. Особенно часто подобная процедура применяется при анализе некоторых типов пестицидов. Например, хлор-, фосфор- илн серусодержащие высокотоксичные пестициды улавливали из воздуха в патронах с Дурапаком СС (Порасил С, модифицированный н-октанолом, фракция 0,12-0,15 мм) или Дурапаком Р (Порасил С, модифицированный фенилизоцианатом). Степень извлечения примесей из воздуха при этом составляла даже в коротких трубках (3 ммх 6 см) 88-96 %. Такие патроны пригодны для непрерывного восьмичасового пробоотбора пестицидов с извлечением 95 % [13]. Отметим, что концентрирующие патроны с активным углем, чистым силикагелем и оксидом алюминия в таких анализах применяются гораздо реже из-за худших характеристик по сравнению с ХМК. [c.382] Применение ХМК, например выпускаемых за рубежом Дурапаков, содержащих гидролитически непрочные связи 81—О—С (при модифицировании спиртами или фенилизоцианатом) во влажной атмосфере, в частности, в морских исследованиях, проблематично, так как разрушается привитый слой. Для повышения стабильности свойств сорбентов, особенно при концентрировании примесей из влажного воздуха, целесообразно использовать ХМК, в которых модифицирующие группы связаны с поверхностью кремнезема связями 81—О—81—С или 81—С, обеспечивающими высокую гидролитическую стабильность привитого слоя. [c.382] Исследования физико-химических свойств ХМК показывают (см. разд. 4.1), что во многих случаях изотермы сорбции органических соединений имеют линейный характер в широком интервале концентраций, и константы распределения при увеличении длины цепи привитого соединения до 16 атомов углерода близки к соответствующим константам для систем жидкий углеводород — вода [18]. Для ХМК, модифицированных гексадецильными группами, рассчитаны коэффициенты распределения бензола между привитым органическим слоем и водой. Для ХМК-Схе и ХМК-С16/С1 (дополнительно силаиизированный триметилхлорсиланом) эти коэффициенты равны 650 и 430 соответственно [1]. Для модификаторов с более короткой углеводородной цепью коэффициент меньше и для ХМК-Св/С он равен 316. [c.384] Знание коэффициентов распределения необходимо лишь в случае веществ, достаточно хорошо растворимых в воде, поскольку малорастворимые гидрофобные соединения практически не элюируются с сорбента водой. [c.384] Из полной изотермы сорбции бензола на ХМК-Схе/Сх определена максимальная емкость сорбента, составляющая 1,06 мл бензола на 1 г сорбента, что соответствует удельному объему пор исходного Си.похрома С-80. Это, по-видимому, означает, что после сорбционного заполнения привитого органического слоя начинается заполнение объема пор сорбента сорбированными органическими соединениями. [c.384] На основании изложенного можно сделать вывод, что для концентрирования органических соединений из воды следует применять кремнеземы, химически модифицированные алкилсиланами с возможно большей длиной углеводородной цепи, но без дополнительной силанизации. Необратимой сорбции в этом случае не происходит из-за того, что наиболее активные центры носителя взаимодействуют в процессе модифицирования с прививаемыми молекулами, а остающиеся силанольные группы не обладают достаточной энергией для необратимого связывания сорбируемых молекул [19]. [c.384] Плавучесть кремнеземов, модифицированных алкильными радикалами, позволяет производить дифференцированный отбор проб с поверхности воды высокодисперсные частицы не погружаются в воду, поэтому результаты анализа не искажаются сорбцией примесей из подповерхностных слоев. Использование этого свойства ХМК-С16 или другого сорбента с гидрофобной поверхностью позволило применить специальный пробоотборник [20] для отбора пленки нефтепродуктов с поверхности 100 см за время, не превышающее двух минут. Отбор проб нефтепродуктов проводили сразу после образования пленки дизельного топлива на поверхности воды и после 3,5 ч пребывания этой пленки на воде. Исследование показало, что сначала углеводородный состав нефтяной пленки идентичен составу исходного нефтепродукта, но по мере пребывания пленки на поверхности соотношения некоторых компонентов в ней изменились [21]. [c.384] Методология отбора проб д.пя определения следов органических веществ в воде прогрессирует медленно, поэтому такие проблемы, как пробоотбор, представительность, транспортировка и хранение проб остак)тся во многом актуальными. В этом отношении весьма удобны концентрирующие патроны или колонки с сорбентами. Патроны, заполненные частицами ХМК (30-60 мкм) или пористых полимерных сорбентов, выпускают многие фирмы. Количество сорбента в них может составлять от 35 мг до нескольких граммов [22]. [c.384] Если интересующее вещество необходимо сконцентрировать избирательно (мешающие вещества должны пройти через патрон), то сорбент нужно кондиционировать (активировать) растворителем. Для алкильных ХМК удобен метанол. Эта операция обязательна, иначе свойства сорбента могут оказаться невоспроизводимыми. Затем через патрон пропускают чистую воду, а потом пробу, сохраняя скорость потока постоянной. Скорость пропускания определяется кинетическими характеристиками сорбентов [23). При использовании ХМК объемные скорости могут достигать 100-200 мл/(мин-см ). Вследствие несмачиваемости водой кремнеземов с привитыми алкильными группами, для достижения высоких скоростей потока полезно использовать принудительное прокачивание. В дальнейшем желательно, а иногда обязательно промыть сорбент растворителем, хорошо растворяющим и элюирующим мешающие вещества, но плохо растворяющим анализируемые. Окончательно определяемые соединения количественно элюируют сильным растворителем в минимальном объеме, растворитель отгоняют или используют для анализа сам элюат. Сорбционная емкость стандартного патрона по большинству органических и неорганических веществ составляет величину примерно 5-20 мг на 1 см сорбента. Этого обычно вполне достаточно для определения микропримесей. [c.385] Вопрос выбора сорбентов весьма важен с точки зрения отбора представительной пробы [24-26]. Уже в 1972 г. В. Ауэ и др. [27] использовали кремнезем с привитыми октадецильными группами для количественного определения хлорорганических соединений (содержание 10 %) в водных средах. Сорбированные соединения экстрагировали малым количеством пентана, а экстракт анализировали газохроматографически с применением детектора с электронным захватом. [c.385] Все увеличивающееся применение детергентов вызывает необходимость создания экспрессных и чувствительных методов их определения в природных водах. Актуальность этой задачи связана также и с тем, что многие из применяемых поверхностно-активных веществ (ПАВ) не подвергаются биологическому разложению и накапливаются в водоемах. Для эффективности аналитической методики обнаружения обычно необходимо предварительное концентрирование. [c.386] Адсорбированное ПАВ легко элюируется с ХМК небольшими количествами гексана. Полученный раствор при необходимости можно дополнительно сконцентрировать путем упаривания. Удалось уверенно определить 10 моль/л цетилпиридинийбромида в воде при чувствительности аналитического прибора 3-10 моль/л. Как и в других описанных выше примерах, установление адсорбционно-десорбционного равновесия происходит за несколько секунд. Таким образом, ХМК являются эффективными сорбентами для концентрирования поверхностно-активных веществ из воды. [c.386] В рассмотренном случае наличие функциональных групп в составе ХМК не влияло на эффективность сорбции. Однако понятно, что иногда именно функциональные группы могут оказать решающее влияние на процесс сорбции. Например, анилин практически не адсорбируется на кремнеземах с привитыми алкильными группами различной длины. Применение ХМК с привитыми группами бензолсуль-фокислоты оказывается в этом случае достаточно эффективным. Коэффициенты распределения между сорбентом и водой достигают 1000. [c.386] Обстоятельное изучение адсорбционных свойств функционализированных ХМК позволило создать сорбенты, селективные к определенным классам соединений. Так, например, гидрофобные сорбенты с привитыми фенильными и алкильными группами, обеспечивающими увеличение гидрофобности, применяются в патронах Диапак в основном для обращенно-фазового (сорбент менее полярен, чем раствор матрицы) концентрирования, сорбент с привитыми нитрильными группами — для обращенно- и нормально-фазового (сорбент более полярен, чем раствор, в котором находится целевой компонент) концентрирования органических соединений [32]. Для подготовки и концентрирования проб с веществами ионной природы применяются патроны Диапак-ДЕАЕ, -Амин, -ТА, -Карбокси, -Сульфо. [c.386] При концентрировании соединений, способных к ионизации, следует иметь в виду, что сорбция может зависеть от ионной силы и кислотности раствора. Так, известно, что фенол практически не адсорбируется на гидрофобных ХМК из нейтральных водных растворов. Снижение pH и увеличение ионной силы приводит к увеличению его сорбции [35]. Предварительное концентрирование на ХМК с неполярными привитыми группами (октадецил- и фенилсилильными) позволило обнаружить соответственно 6,3 и 10,3 % фенола в пробе, содержащей 100 мкг фенола в 100 мл воды (pH = 2 30 г КаС1 на 100 мл воды). В этих условиях замещенные фенолы — л -крезол, тг-хлорфенол, ксиленолы — определяются количественно. [c.387] Вернуться к основной статье