ХРОМАТОМЕМБРАННОЕ ГЕНЕРИРОВАНИЕ СТАНДАРТНЫХ ГАЗОВЫХ СМЕСЕЙ ЛЕТУЧИХ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ НА УРОВНЕ ppm

A. R. Gorbacheva, O. V. Rodinkov

Аннотация


Рассмотрены закономерности генерирования стандартных газовых смесей летучих органических соединений на основе хроматомембранной газовой экстракции этих соединений из потока водного раствора с заданной концентрацией в поток газа-экстрагента. Показано, что  хроматомембранная газовая экстракция позволяет генерировать насыщенные водяным паром стандартные газовые смеси  с заданными концентрациями летучих органических веществ  на уровне ppm.  Получение подобных газовых смесей актуально для метрологического обеспечения анализа влажного атмосферного воздуха и воздуха, выдыхаемого человеком, с целью неинвазивной диагностики. Обсуждаются метрологические возможности  хроматомембранного генерирования стандартных газовых смесей в режиме полного извлечения целевых компонентов из потока раствора в поток газа-экстрагента и в режиме равновесного насыщения последнего. Режим полного извлечения позволяет обойтись без термостатирования  при условии постоянства потоков жидкой и газовой фаз через хроматомембранную ячейку. Режим равновесного насыщения, напротив, предусматривает жесткое термостатирование, но при этом не требуется поддерживать постоянными потоки фаз через ячейку.  Выбор режима зависит от коэффициентов распределения (К) целевых компонентов между водной и газовой фазой. Для полярных соединений, у которых K > 100  (спирты, кетоны), предпочтительнее режим равновесного насыщения, а для хлорированных углеводородов (К < 20)  – режим полного извлечения.  Рассчитанная по процедуре приготовления относительная погрешность для обоих режимов не превышает 7 %. Объем генерируемых стандартных газовых смесей  с постоянной концентрацией целевых компонентов  для 1 л генерирующего раствора составляет от 10 л до 1000 л в зависимости от коэффициентов распределения этих компонентов. По своим метрологическим характеристикам хроматомембранные ячейки не уступают парофазным источникам газовых смесей, а по сравнению с традиционной непрерывной газовой экстракцией из неподвижных водных растворов её хроматомембранный вариант позволяет в 5-20 раз  увеличить  объем генерируемой газовой смеси без перезаполнения. 

Ключевые слова: летучие органические соединения, стандартные газовые смеси, генерирование, хроматомембранная газовая экстракция, водные растворы

DOI: http://dx.doi.org/10.15826/analitika.2018.22.1.002

Полный текст:

PDF (RUSSIAN)

Литература


REFERENCES

Fijalo C., Dymerski T., Gebicki J., Namiesnik J. Devices for the Production of Reference Gas Mixtures. Crit. Rev. Anal. Chem., 2016, vol. 46, no. 5, pp. 361-373. doi: 10.1080/10408347.2014.953672

Slominska M., Konieczka P., Namiesnik J. New developments in preparation and use of standard gas mixtures. Trends Anal. Chem., 2014, vol. 62, pp. 135-143. doi: 10.1016/j.trac.2014.07.013

Nishino T., Harusue T., Maruyama M. Change in concentrations of VOCs gas standard mixtures in cylinders with consumption. Bunseki Kagaku, 2006, vol. 55, no. 3, pp. 199-203. doi:10.2116/bunsekikagaku.55.199

Pratzler S., Knopf D., Ulbig P., Scholl S. Structure of a generator for the dynamic gravimetric preparation of breath alcohol calibration gas mixtures (Aufbau eines Generators zur dynamisch-gravimetrischen Herstellung von Atemalkohol-Kalibriergasgemischen). Chem. Ingenieur Technik, 2010, vol. 8, no. 10, pp. 1753-1762. doi: 10.1002/cite.201000093

Richter M., Jann O., Horn W., Pyza L., Wilke O. System to generate stable long-term VOC gas mixtures of concentrations in the ppb range for test and calibration purposes. Gefahrstoffe Reinhaltung der Luft., 2013, vol.73, no. 3, pp. 103-106.

Kim M.E., Kim Y.D., Kang J. H., Heo G.S., Lee D.S., Lee S. Development of Traceable Precision Dynamic Dilution Method to Generate Dimethyl Sulphide Gas Mixtures at Sub-Nanomole Per Mole Levels for Ambient Measurement. Talanta, 2016, vol. 150, pp. 516-524. doi: 10.1016/j.talanta.2015.12.063

Thorenz U.R., Kundel M., Muller L., Hoffmann T. Generation of standard gas mixtures of halogenated, aliphatic, and aromatic compounds and prediction of the individual output rates based on molecular formula and boiling point. Anal. Bioanal. Chem., 2012, vol. 404, pp. 2177-2183. doi: 10.1007/s00216-012-6202-5

Kosina J., Dewulf J., Videna I., Pokorska O., van Langenhove H.

Dynamic capillary diffusion system for monoterpene and sesquiterpene calibration: Quantitative measurement and determination of physical properties. Int. J. Environ. Anal. Chem., 2013, vol. 93, no. 6, pp. 637-649.

Sassi G., Demichelis A., Lecuna M., Sassi M. P. Preparation of standard VOC mixtures for climate monitoring. Int. J. Environ. Anal. Chem., 2015, vol. 95, no. 13, pp. 1195-1207.

Statheropoulos M., Pallis G.C., Mikedi K., Giannoukos S., Agapiou A., Pappa A., Cole A., Vautz W., Paul Thomas C.L. Dynamic vapor generator that simulates transient odor emissions of victims entrapped in the voids of collapsed buildings. Anal. Chem., 2014, vol. 86, no. 8, pp. 3887-3894. doi: 10.1021/ac403756u

Jardine K.J., Henderson W.M., Huxman T.E., Abrell L. Dynamic Solution Injection: A new method for preparing pptv-ppbv standard atmospheres of volatile organic compounds. Atmos. Meas. Tech., 2010, vol. 3, pp. 1569-1576. doi: 10.5194/amt-3-1569-2010

Vitenberg A.G., Konopel`ko L.A. Gas-chromatographic headspace analysis: Metrological aspects. J. Anal. Chem., 2011, vol. 66, no. 5, pp. 438-457. doi:10.1134/S106193481103018X

Drugov Iu.S., Konopel`ko L.A., Popov O.G. Kontrol' zagriaznenii vozdukha zhilykh pomeshchenii, ofisov, administrativnykh i obshchestvennykh zdanii. [Control of air pollution of living quarters, offices, administrative and public buildings]. St. Petersburg, Science Publ., 2013. 302 p. (in Russian)

Berezkin V.G., Platonov I.A., Smygina I.N. [Chromato-desorption method for obtaining a gas stream containing microimpurities of volatile compounds]. Izv. VUZ. Ser. Khimiia i khim. tehnolog., 2007, vol. 50, no. 8, pp. 22-24 (in Russian).

Platonov I.A., Kolesnichenko I.N., Lange P.К. Chromatographic-desorption method for preparing calibration gas mixtures of volatile organic compounds. Meas. Techniques., 2017, vol. 59, no. 12, pp. 1330-1338. doi: 10.1007/s11018-017-1137-z

Moskvin L.N. Chromatomembrane method for the continuous separation of substance. J. Chromatogr. A., 1994, vol. 669, pp. 81-87. doi: 10.1016/0021-9673(94)80339-0

Moskvin L.N., Rodinkov O.V. Сontinuous chromatomembrane headspace analysis. J. Cromatogr. A., 1996, vol. 725, pp. 351-359. doi: 10.1016/0021-9673(95)00991-4

Moskvin L.N., Nikitina T.G. [Chromatomembrane generation of standard gas mixtures of air pollutants at the level of microconcentrations]. Zavodskaia laboratoriia. Diagnostika materialov [Factory laboratory. Diagnostics of materials], 2005, vol. 71, no. 3, pp. 3-6 (in Russian).

Rodinkov O.V., Rachkovskii I.N., Moskvin L.N. Chromatomembrane gas extraction generation of standard gas mixtures using composite carbon-fluoroplastic matrices. J. Anal. Chem., 2008, vol. 63, no. 9, pp. 857-862. doi: 10.1134/S1061934808090104

Rodinkov O.V., Moskvin L.N., Gorbacheva A.R., Bugaichenko A.S. Assessment of the possibility of the performance of a chromatomembrane mass-exchange process on granular composite carbon–fluoroplastic sorbents for the generation of standard gas mixtures. J. Anal. Chem., 2017, vol. 72, no. 3, pp. 289-294. doi: 10.1134/S106193481703011X

Preobrazhenskii B.K., Kaliamin A.V., Lilova O.M. et al. [Granular porous fluoroplastic for chromatography. Method of obtaining and properties]. Radiokhimiia [Radiochemistry], 1968, vol. 10, no. 3, p. 375 (in Russian).

Baskin Z.L. Promyshlennyi analiticheskii kontrol'. Khromatograficheskie metody analiza ftora i ego soedinenii [Industrial Analytical Control. Chromatographic methods for the analysis of fluorine and its compounds]. Moscow, Energoatomizdat Publ., 2008. 193 p. (in Russian).

Pugachev A.K., Rosliakov O.A. Pererabotka ftoroplastov v izdeliia [Processing of fluoroplastics in products]. Leningrad, Chemistry Publ., 1987. 167 p. (in Russian).

Rodinkov O.V., Moskvin L.N., Vas'kova E.A. [Optimization Of The Porous Structure Of A Hydrophobic Matrix For Chromatomembrane Mass-Exchange Processes]. Zhurn. Fiz. Khimii [Rus. J. Of Phys. Chem. A, 2005, vol. 79, no. 3, pp. 539-542 (in Russian).

Rodinkov O.V., Moskvin L.N., Maiorova N.A. Operation Rates of Different Schemes of Continuous Chromatomembrane Gas Extraction. J. Anal. Chem., 2005, vol. 60, no. 8, pp. 727-731. doi: 10.1007/s10809-005-0171-1

Moskvin L.N. Analiticheskaia khimiia T. 3: Khimicheskii analiz [Analytical Chemistry Vol. 3: Chemical analysis], Moscow, Academy Publ., 2010. 368 p. (in Russian).

Vitenberg A.G., Ioffe B.V. Gazovaia ekstraktsiia v khromatograficheskom analize: Parofaznyi analiz i rodstvennye metody [Gas extraction in chromatographic analysis: Vapor phase analysis and related methods]. Leningrad, Chemistry Publ., 1982. 280 p. (in Russian).

Malysheva A.O., Baldin M.N., Gruznov V.M. Determination partition coefficients of volatile organic substances in the system liquid–air for the creation of calibration gas-phase samples with trace concentrations of substances. J. Anal. Chem., 2017, vol. 72, no. 10, pp. 1013-1017.


Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.