RU2018110C1

RU2018110C1 - Method of extracting polycyclic aromatic hydrocarbons from solid samples

Info

Publication number: RU2018110C1
Authority: RU
Inventors: Л.П. Волкотруб; А.В. Баушев
Original assignee: Научно-исследовательский институт онкологии Томского научного центра РАМН
Priority date: 1990-11-26
Filing date: 1990-11-26
Publication date: 1994-08-15

Abstract

FIELD: analytic chemistry. SUBSTANCE: method involves the steps of: pouring benzol into a ground sample till formation of a mirror surface, maintaining in darkened place for 18 hours, subjecting to ultrasound at a frequency of oscillations of 18.1 kHz trice for 15 min, draining an extract and pouring benzol into the sample again, repeating extraction with benzol and the treating by ultrasound in the same way as the second time and evaporating combined extracts up to volume of 1-1.5 ml in darkened exhaust hood at a room temperature. Polycyclic hydrocarbons are extracted up to 100%. EFFECT: enhanced efficiency. 3 tbl

Description

Изобретение относится к аналитической химии, в частности к способам извлечения полициклических ароматических углеводородов (ПАУ) из почвы, песка, твердых полезных ископаемых (уголь, торф) наземных, водных растений, пищевых продуктов, лекарственных и косметических препаратов, а также фильтров, на которые отбирались пробы воздуха или отфильтровывался растаявший снег, и может быть использовано при подготовке проб для определения концентрации ПАУ, индикатором присутствия которых в объектах окружающей среды является бенз(а)пирен (БП). The invention relates to analytical chemistry, in particular to methods for the extraction of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) from soil, sand, solid minerals (coal, peat) of land, water plants, food products, pharmaceuticals and cosmetics, as well as filters that were selected air samples or melted snow was filtered out, and can be used in the preparation of samples to determine the concentration of PAHs, the indicator of their presence in the environment is benz (a) pyrene (BP).

В связи с тем, что БП содержится в исследуемых пробах в микроколичествах (10^-5-10^-10 г/кг), результаты анализа в значительной мере определяются полнотой извлечения БП из отобранных образцов. При подготовке к анализу твердых проб традиционно осуществляется экстракция смолистых веществ, содержащих ПАУ, в аппарате Сокслета.Due to the fact that BP is contained in the studied samples in micro quantities (10 ^-5 -10 ^-10 g / kg), the results of the analysis are largely determined by the completeness of BP extraction from the selected samples. In preparation for the analysis of solid samples, the extraction of resinous substances containing PAHs is traditionally carried out in a Soxhlet apparatus.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является способ извлечения ПАУ из твердых проб путем их экстракции органическими растворителями [1]. Навески образцов в аппарате Сокслета подвергают предварительному замачиванию в течение 12-18 ч с последующей 8-часовой горячей экстракцией. Полученный экстракт переносят в колбу и отгоняют растворитель на водяной бане до конечного объема 10-12 мл. Сконцентрированный таким образом экстракт подвергают дальнейшему спектрально-флюоресцентному анализу. Closest to the technical nature of the claimed is a method of extracting PAHs from solid samples by extraction with organic solvents [1]. Samples of samples in the Soxhlet apparatus are subjected to preliminary soaking for 12-18 hours, followed by 8-hour hot extraction. The extract obtained is transferred to a flask and the solvent is distilled off in a water bath to a final volume of 10-12 ml. The extract thus concentrated is subjected to further spectral fluorescence analysis.

Основным недостатком этого способа является невысокая эффективность извлечения ПАУ из пробы вследствие их деструкции в процессе длительной горячей обработки пробы при экстракции и выпаривании растворителя, что в конечном итоге искажает точность анализа [2]. The main disadvantage of this method is the low efficiency of PAH extraction from the sample due to their destruction during long-term hot processing of the sample during extraction and evaporation of the solvent, which ultimately distorts the accuracy of the analysis [2].

Целью изобретения является повышение эффективности извлечения ПАУ из твердых проб. The aim of the invention is to increase the efficiency of extraction of PAHs from solid samples.

Поставленная цель достигается тем, что, как и известный способ, предлагаемый включает предварительное замачивание пробы органическим растворителем, экстракцию ПАУ и концентрирование экстракта. В отличие от известного в предлагаемом способе экстракцию производят с помощью ультразвука в течение 15 мин при комнатной температуре, а концентрирование экстракта осуществляется без нагревания в вытяжном шкафу. This goal is achieved in that, like the known method, the proposed method involves pre-soaking the sample with an organic solvent, extraction of PAHs and concentrating the extract. In contrast to the known in the proposed method, the extraction is carried out using ultrasound for 15 min at room temperature, and the concentration of the extract is carried out without heating in a fume hood.

Положительный эффект достигается тем, что исключается температурная деструкция ПАУ и образование агрегатов твердых частиц, уменьшающих поверхность соприкосновения фаз. A positive effect is achieved by eliminating the temperature degradation of PAHs and the formation of aggregates of solid particles, which reduce the contact surface of the phases.

Чтобы установить необходимую кратность обработки пробы ультразвуком, проведено определение содержания БП в пробах почвы, предварительно залитых бензолом, после 1, 2, 3 экстракций. В одну из двух параллельных проб добавлялся стандартный раствор, содержащий 0,1 мкг БП. Установлено, что полное извлечение БП из пробы достигается после 3-кратной обработки (см. табл.1). To establish the necessary frequency of processing the sample with ultrasound, the BP content in the soil samples preliminarily filled with benzene was determined after 1, 2, 3 extractions. A standard solution containing 0.1 μg BP was added to one of two parallel samples. It was found that the complete extraction of BP from the sample is achieved after 3-fold processing (see table 1).

Оптимальная продолжительность воздействия ультразвуком, как было установлено опытным путем, составляет 15 мин (см.табл.2). The optimal duration of exposure to ultrasound, as was established experimentally, is 15 minutes (see table 2).

Как видно из табл.2, экстракция в течение 5 мин позволяет извлечь 40% БП из натуральной пробы и 64,3% из пробы с добавкой стандартного раствора БП. При прочих равных условиях наиболее высокие концентрации БП определялись при 15-минутной экстракции и оставались на этом же уровне при увеличении времени обработки пробы. As can be seen from table 2, extraction for 5 min allows you to extract 40% BP from a natural sample and 64.3% from a sample with the addition of a standard BP solution. All other things being equal, the highest BP concentrations were determined during 15-minute extraction and remained at the same level with increasing sample processing time.

Способ осуществляется следующим образом. Навеску пробы замачивают органическим растворителем, например бензолом, циклогексаном, серным эфиром, настаивают в затемненном месте 12-18 ч, затем проводят экстракцию с помощью ультразвука в течение 15 мин, экстракт сливают, пробу вновь заливают экстрагентом и повторно подвергают воздействию ультразвука 15 мин, экстракт сливают и все операции в той же последовательности повторяют в третий раз. Из полученного экстракта испаряют растворитель до объема 1-1,5 мл в вытяжном шкафу при комнатной температуре и подвергают дальнейшему анализу. The method is as follows. A sample of the sample is soaked in an organic solvent, for example benzene, cyclohexane, sulfuric ether, infused in a dark place for 12-18 hours, then extraction is carried out using ultrasound for 15 minutes, the extract is drained, the sample is again filled with extractant and re-exposed to ultrasound for 15 minutes, the extract drained and all operations in the same sequence are repeated for the third time. The solvent is evaporated from the obtained extract to a volume of 1-1.5 ml in a fume hood at room temperature and is subjected to further analysis.

П р и м е р. Предварительно измельченную на кофемолке навеску пробы почвы 5-10 г (по данным оптимальная масса навески угля и технического углерода 1 г, торфа, почвы, картофеля 5-10 г, зерна 10-20 г, донных отложений 10-50 г, хвои 20 г) помещают в химический стакан, заливают бензолом до образования зеркала, настаивают в затемненном месте 18 ч, затем помещают в ванну серийно выпускаемого генератора ультразвука - УЗУ - 0,25 с частотой колебаний 18,1 кГц, заполненную водой на 2/3 высоты стакана с анализируемой пробой. Воздействие ультразвуком осуществляют трехкратно по 15 мин, бензольный экстракт сливают в стакан большей емкости, а пробу вновь заливают бензолом. Вторую экстракцию осуществляют сразу после замачивания пробы бензолом без настаивания и обрабатывают в УЗУ 15 мин. Аналогично проводят экстракцию в третий раз. Полученный таким образом суммарный экстракт концентрируют до 1-1,5 мл в затемненном вытяжном шкафу при комнатной температуре. PRI me R. A sample of soil sample 5-10 g preliminarily ground on a coffee grinder (according to the data, the optimal weight of a sample of coal and carbon black is 1 g, peat, soil, potato 5-10 g, grain 10-20 g, bottom sediments 10-50 g, needles 20 g ) is placed in a beaker, filled with benzene until a mirror is formed, insisted in a dark place for 18 hours, then placed in a bathtub of a commercially available ultrasound generator - USU - 0.25 with an oscillation frequency of 18.1 kHz, filled with water at 2/3 of the height of the beaker with analyzed sample. Ultrasound exposure is carried out three times for 15 minutes, the benzene extract is poured into a glass of a larger capacity, and the sample is again poured with benzene. The second extraction is carried out immediately after soaking the sample with benzene without infusion and is processed in an ultrasonic meter for 15 minutes Similarly carry out the extraction for the third time. The total extract thus obtained was concentrated to 1-1.5 ml in a darkened fume hood at room temperature.

Основным преимуществом предлагаемого способа является более полное извлечение ПАУ из пробы, при этом повышается точность результатов количественного анализа, что подтверждено экспериментально (табл.3). На бумажные фильтры был нанесен стандартный раствор, содержащий 0,3 мкг БП. Затем проведена экстракция бензолом в аппарате Сокслета и в УЗУ. Сконцентрированный экстракт был подвергнут хроматографическому фракционированию, затем на спектрофлуориметре измерялась интенсивность флуоресценции. The main advantage of the proposed method is a more complete extraction of PAHs from the sample, while the accuracy of the results of quantitative analysis increases, which is confirmed experimentally (table 3). A standard solution containing 0.3 μg BP was applied to paper filters. Then, benzene extraction was carried out in a Soxhlet apparatus and in an ultrasonic testing machine. The concentrated extract was subjected to chromatographic fractionation, then the fluorescence intensity was measured on a spectrofluorimeter.

Влияние способа экстракции на полноту извлечения ПАУ приведена в табл. 3. The influence of the extraction method on the completeness of PAH extraction is given in table. 3.

Кроме этого, предлагаемый способ существенно сокращает время экстракции одной пробы (с 8 ч до 45 мин), позволяет готовить к анализу серию проб (до 15-20 в зависимости от величины стаканов), сокращает расход токсичных и огнеопасных растворителей с 500-600 мл, необходимых для создания непрерывной циркуляции в аппарате Сокслета, до 90-150 мл, при этом не требует разработки новой аппаратуры, т.к. осуществляется в серийно выпускаемой установке. In addition, the proposed method significantly reduces the extraction time of one sample (from 8 hours to 45 minutes), allows you to prepare a series of samples for analysis (up to 15-20 depending on the size of the glasses), reduces the consumption of toxic and flammable solvents from 500-600 ml, necessary to create continuous circulation in the Soxhlet apparatus, up to 90-150 ml, while not requiring the development of new equipment, because carried out in a commercially available installation.

Таким образом, наряду с достижением основной цели - повышением эффективности извлечения ПАУ из твердых проб, предлагаемый способ позволяет оптимизировать этап подготовки пробы к анализу, сделать анализ более экспрессным и экономичным. Thus, along with the achievement of the main goal - increasing the efficiency of extraction of PAHs from solid samples, the proposed method allows to optimize the stage of preparation of the sample for analysis, to make the analysis more expressive and economical.

Claims

METHOD FOR REMOVING POLYCYCLIC AROMATIC HYDROCARBONS FROM SOLID SAMPLES by soaking the sample with benzene for 12-18 hours, extraction with benzene and concentrating the extract, characterized in that, in order to increase the extraction efficiency, the extraction is performed three times with simultaneous ultrasonication for 15 min for 15 min. carried out at room temperature.