Изображение на обложке

ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОНОЗАМЕЩЕННЫХ НИТРОФЕНОЛОВ В ВОДЕ МЕТОДОМ ГАЗОВОЙ ХРОМАТОГРАФИИ

I. V. Gruzdev, B. M. Kondratenok, E. I. Lyu-Lyan-Min

Аннотация


Нитрофенолы – высокотоксичные гидрофильные органические соединения, распространение которых в окружающей среде связано как с промышленной деятельностью человека, так и с протеканием ряда природных процессов в атмосфере и гидросфере. При определении нитрофенолов методом газовой хроматографии требуется снижать их гидрофильность и полярность, для чего применяется химическая модификация с различными реагентами. Дериватизацию нитрофенолов необходимо проводить до стадии их экстракционного концентрирования, но в большинстве методик этот подход не реализуется. Разработан способ определения изомерных нитрофенолов (2-, 3- и 4-нитрофенол) в различных водных объектах, предполагающий получение их бромпроизводных непосредственно в воде, жидкостную экстракцию толуолом, силилирование в экстракте N-трет-бутилдиметилсилил-N-метилтрифторацетамидом (MTBSTFA) и газохроматографическое определение полученных эфирных производных с галогенселективным детектором электронного захвата (ГХ-ДЭЗ). Установлены оптимальные условия проведения бромирования нитрозамещенных фенолов в условиях водного раствора (значение рН, продолжительность бромирования, концентрация бромид-ионов). Для снижения окислительной активности брома и повышения устойчивости в растворе получаемых аналитических форм, бромирование нитрофенолов рекомендуется проводить в присутствии бромид-анионов. Изучены экстракционные (степень извлечения) и газохроматографические (индексы удерживания, относительные мольные отклики ДЭЗ) характеристики нитрофенолов и их бромсодержащих производных. Показано, что степень извлечения бромированных нитрофенолов при выбранных условиях экстракции в системе толуол/вода превышает 80 %, а последующее силилирование бромпроизводных значительно улучшает их хроматографические свойства. Интервал определяемых концентраций нитрофенолов в воде 0.2-10 мкг/дм3, пределы обнаружения 0.05-0.07 мкг/дм3, погрешность определения – 10-35 %, объем пробы – 50 см3, продолжительность анализа – 90 минут.

Ключевые слова: нитрофенолы, газовая хроматография, химическая модификация, детектор электронного захвата

DOI: http://dx.doi.org/10.15826/analitika.2020.24.2.006


Полный текст:

PDF (Russian)

Литература


REFERENCES

Michalowicz J., Duda W. Phenols – Sources and Toxicity. Pol. J Env. Stud. 2007, vol. 16, no. 3, pp. 347-362.

Booth G. Nitro Compounds, Aromatic. Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry. Weinheim: Wiley-VCH Verlag GmbH & Co, 2012. vol. 24, pp. 301-349.

Mel’nikov N.N. Pestitsidy: Khimiia, tekhnologiia, primenenie [Pesticides: Chemistry, technology, application] Moscow: Chemistry, 1987. 710 p. (in Russian).

Bolzacchini E., Bruschi M., Hjorth J., Meinardi S., Orlandi M., Rindone B., Rosenbohm E. Gas-Phase Reaction of Phenol with NO3. Environmental Science & Technology, 2001, vol. 35, no. 9, pp. 1791-1797. doi:10.1021/es001290m.

Heal M.R., Harrison M.A.J., Neil Cape J. Aqueous-phase nitration of phenol by N2O5 and ClNO2. Atmospheric Environment, 2007, vol. 41, no. 17, pp. 3515-3520. doi:10.1016/j.atmosenv.2007.02.003.

Vione D., MaurinoV., Pelizzetti E., Minero C. Phenol Photonitration and Photonitrosation upon Nitrite Photolysis in basic solution. International Journal of Environmental Analytical Chemistry, 2004, vol. 84, no. 6-7, pp. 493-504. doi:10.1080/03067310310001640447.

Patnaik P., Khoury J.N. Reaction of phenol with nitrite ion: pathways of formation of nitrophenols in environmental waters. Water Research, 2004, vol. 38, no. 1, pp. 206-210. doi:10.1016/j.watres.2003.08.022.

Zhao X., Hwang H.-M. A Study of the Degradation of Organophosphorus Pesticides in River Waters and the Identification of Their Degradation Products by Chromatography Coupled with Mass Spectrometry. Archives of Environmental Contamination and Toxicology, 2009, vol. 56, no. 4, pp. 646-653. doi:10.1007/s00244-008-9220-8.

Vidal J.L.M., Plaza-Bolanos P., Romero-González R., Frenich A.G. Determination of pesticide transformation products: A review of extraction and detection methods. Journal of Chromatography A, 2009, vol. 1216, no. 40, pp. 6767-6788. doi:10.1016/j.chroma.2009.08.013.

GN 2.1.5.1315-03. Predel'no dopustimye kontsentratsii (PDK) khimicheskikh veshchestv v vode vodnykh ob"ektov khoziaistvenno-pit'evogo i kul'turno-bytovogo vodopol'zovaniia [The maximum permissible concentration (MPC) of chemicals in the drinking water and cultural-domestic waters]. Moscow: Russian State Committee for Sanitary and Epidemiological Surveillance, 2004 (in Russian).

Perechen' rybokhoziaistvennykh normativov [List of fishery standards]. Moscow: Publisher All-Russian Research Institute of Fisheries and Oceanography (VNIRO),1999. 304 p. (in Russian).

Villar-Navarro M., Ramos-Payán M., Pérez-Bernal J., Fernández-Torres R., Callejón-Mochón M., Ángel Bello-López M. Application of three phase hollow fiber based liquid phase microextraction (HF-LPME) for the simultaneous HPLC determination of phenol substituting compounds (alkyl-, chloro- and nitrophenols). Talanta, 2012, vol. 99, pp. 55-61. doi:10.1016/j.talanta.2012.05.020.

Liu J., Wang L., Zheng L., Wang X., Lee F. Analysis of bacteria degradation products of methyl parathion by liquid chromatography/electrospray time-of-flight mass spectrometry and gas chromatography/mass spectrometry. Journal of Chromatography A, 2006, vol. 1137, no. 2, pp. 180-187. doi:10.1016/j.chroma.2006.10.091.

Hofmann D., Hartmann F., Herrmann H. Analysis of nitrophenols in cloud water with a miniaturized light-phase rotary perforator and HPLC-MS. Analytical and Bioanalytical Chemistry, 2008, vol. 391, no. 1, pp. 161-169. doi:10.1007/s00216-008-1939-6.

Borisova D.R., Statkus M.A., Tsysin G.I., Zolotov Yu.A. [On-line SPE-HPLC determination of phenols based on preconcentration on carbon sorbent and desorption with subcritical water]. Analytics and Control, 2012, vol. 16, no. 3, pp. 224-231 (in Russian).

Oliveira H., Segundo M., Lima J., Cerdà V. Multisyringe flow injection system for solid-phase extraction coupled to liquid chromatography using monolithic column for screening of phenolic pollutants. Talanta, 2009, vol. 77, no. 4, pp. 1466-1472. doi:10.1016/j.talanta.2008.09.036.

Huang X., Qiu N., Yuan D. Direct enrichment of phenols in lake and sea water by stir bar sorptive extraction based on poly (vinylpyridine-ethylene dimethacrylate) monolithic material and liquid chromatographic analysis. Journal of Chromatography A, 2008, vol. 1194, no. 1, pp. 134-138. doi:10.1016/j.chroma.2008.04.030.

Hu C., Chen B., He M., Hu B. Amino modified multi-walled carbon nanotubes/polydimethylsiloxane coated stir bar sorptive extraction coupled to high performance liquid chromatography-ultraviolet detection for the determination of phenols in environmental samples. Journal of Chromatography A, 2013, vol. 1300, no. 6, pp. 165-172. doi: 10.1016/j.chroma.2013.05.004.

Wissiack R., Rosenberg E., Grasserbauer M. Comparison of different sorbent materials for on-line solid-phase extraction with liquid chromatography-atmospheric pressure chemical ionization mass spectrometry of phenols. Journal of Chromatography A, 2000, vol. 896, no.1-2, pp. 159-170. doi:10.1016/S0021-9673(00)00730-5

Quintana J., Rodil R., Muniategui-Lorenzo S., López-Mahía P., Prada-Rodríguez D. Multiresidue analysis of acidic and polar organic contaminants in water samples by stir-bar sorptive extraction–liquid desorption–gas chromatography-mass spectrometry. Journal of Chromatography A, 2007, vol. 1174, no. 1-2, pp. 27-39. doi:10.1016/j.chroma.2007.07.088

Saraji M., Bakhshi M. Determination of phenols in water samples by single-drop microextraction followed by in-syringe derivatization and gas chromatography-mass spectrometric detection. Journal of Chromatography A, 2005, vol. 1098, no. 1-2, pp. 30-36. doi: 10.1016/j.chroma.2005.08.063.

Duca R.C., Salquebre G., Hardy E., Appenzeller B.M.R. Comparison of solid phase- and liquid/liquid-extraction for the purification of hair extract prior to multi-class pesticides analysis. Journal of Chromatography B, 2014, vol. 955-956, pp. 98-107. doi:10.1016/j.jchromb.2014.02.035.

Padilla-Sánchez J.A., Plaza-Bolaños P., Romero-González R. Barco-Bonilla N., Martínez-Vidal J., Garrido-Frenich A. Simultaneous analysis of chlorophenols, alkylphenols, nitrophenols and cresols in wastewater effluents, using solid phase extraction and further determination by gas chromatography-tandem mass spectrometry. Talanta, 2011, vol. 85, no. 5, pp. 2397-2404. doi:10.1016/j.talanta.2011.07.081.

Fiamegos Y.C., Karatapanis A., Stalikas C.D. Microwave-assisted phase-transfer catalysis for the rapid one-pot methylation and gas chromatographic determination of phenolics. Journal of Chromatography A, 2010, vol. 1217, no. 5, pp. 614-621. doi:10.1016/j.chroma.2009.12.016.

Olejniczak J., Staniewski J. Enrichment of phenols from water with in-situ derivatization by in-tube solid phase microextraction-solvent desorption prior to off-line gas chromatographic determination with large-volume injection. Analytica Chimica Acta, 2007, vol. 588, no. 1, pp. 64-72. doi: 10.1016/j.aca.2007.01.065.

Jaber F., Schummer C., Chami J., Mirabel P., Millet M. Solid-phase microextraction and gas chromatography-mass spectrometry for analysis of phenols and nitrophenols in rainwater, as their t-butyldimethylsilyl derivatives. Analytical and Bioanalytical Chemistry, 2007, vol. 387, no. 7. pp. 2527-2535. doi: 10.1007/s00216-006-1115-9.

Faraji H. β-Cyclodextrin-bonded silica particles as the solid-phase extraction medium for the determination of phenol compounds in water samples followed by gas chromatography with flame ionization and mass spectrometry detection. Journal of Chromatography A, 2005, vol. 1087, no. 1-2, pp. 283-288. doi: 10.1016/j.chroma.2005.06.009.

Kim K.-R., Kim H. Gas chromatographic profiling and screening for phenols as isobutoxycarbonyl derivatives in aqueous samples. Journal of Chromatography A, 2000, vol. 866, no. 1, pp. 87-96. doi:10.1016/S0021-9673(99)01068-7.

Berezkin V.G. Chemical Methods in Gas Chromatography. NY: Elsevier Science, 1983. 313 p.

Dem’yanov P.I. [Chemical methods for preparation of derivatives in chromatographic determination of phenols]. Journal of Analytical Chemistry, 1992, vol. 47, no. 12, pp. 1407-1426.

Gruzdev I.V., Zenkevich I.G., Kondratenok B.M. Derivatization in gas chromatographic determination of phenol and aniline traces in aqueous media. Russian Chemical Reviews, 2015, vol. 84, no 6, pp. 653-664. doi: 10.1070/RCR4553.

Stoliarov B.V., Savinov I.M., Vitenberg A.G. Prakticheskaia gazovaia i zhidkostnaia khromatografiia [Practical gas and liquid chromatography]. St. Petersburg: St. Petersburg university Publ., 2002. 616 p. (in Russian).

Novak I. Kolichestvennyi analiz metodom gazovoi khromatografii [Quantitative analysis by gas chromatography]. Moscow: Mir, 1978. 179 p. (in Russian).

Definition and procedure for the determination of the method detection limit. Washington: US EPA, 2016.

Bekker K., Domshke G., Fangkhenel' E. Organikum [Organicum]. Moscow: Mir, 1979. vol. 1. 453 p. (in Russian).

Ksenzenko V.I., Stasinevich D.S. Khimiia i tekhnologiia broma, ioda i ikh soedinenii [Chemistry and technology of bromine, iodine and their compounds]. Moscow: Chemistry, 1995. 432 p. (in Russian).

Korenman I.M. Ekstraktsiia v analize organicheskikh veshchestv [Extraction in the analysis of organic substances]. Moscow: Chemistry, 1987. 710 p. (in Russian).

Poole C.F. Alkylsilyl derivatives for gas chromatography. Journal of Chromatography A, 2013. vol. 1296. pp. 2-14. doi: 10.1016/j.chroma.2013.01.097

Poole C.F., Zlatkis A. Sensitive derivatives for the determination of organic compounds by electron-capture gas chromatography. Journal of Chromatography Library, 1981. vol. 20. pp. 151-190.




DOI: https://doi.org/10.15826/analitika.2020.24.2.006

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.