RU2299432C1 - Method of determining qualitative composition of organic substances in environmental objects - Google Patents
Method of determining qualitative composition of organic substances in environmental objects Download PDFInfo
- Publication number
- RU2299432C1 RU2299432C1 RU2005131671/28A RU2005131671A RU2299432C1 RU 2299432 C1 RU2299432 C1 RU 2299432C1 RU 2005131671/28 A RU2005131671/28 A RU 2005131671/28A RU 2005131671 A RU2005131671 A RU 2005131671A RU 2299432 C1 RU2299432 C1 RU 2299432C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- substances
- organic substances
- dichloromethane
- environmental objects
- substance
- Prior art date
Links
Landscapes
- Sampling And Sample Adjustment (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области химического анализа и может быть использовано для определения качественного состава органических веществ в объектах на основе органической матрицы: в осадках избыточного активного ила промышленных и коммунальных биологических очистных сооружений, в донных отложениях водных объектов, в органоминеральных удобрениях и почвах при экологических и санитарно-химических исследованиях.The invention relates to the field of chemical analysis and can be used to determine the qualitative composition of organic substances in objects based on an organic matrix: in sediments of excess activated sludge from industrial and municipal biological treatment facilities, in bottom sediments of water bodies, in organic fertilizers and soils in environmental and sanitary -chemical studies.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является способ определения содержания органического вещества почвы, при котором 10 г почвы высушивают вначале на воздухе, а затем при температуре 100-105°С в течение 1,5-2,0 ч, охлаждают и взвешивают. Затем высушенную почву прокаливают в муфельной печи при 400-450°С до исчезновения серого оттенка, охлаждают и взвешивают. Разница взвешиваний до и после прокаливания показывает содержание органического вещества в пробе [Ринькис Г.Я., Рамане Х.К., Куницквя Т.А. Методы анализа почв и растений. - Рига: Зинатне, 1987. - 174 с.]. Недостатком данного способа является его малоинформативность, так как состав извлеченных веществ остается неизвестным.The closest in technical essence to the claimed invention is a method for determining the content of organic matter of the soil, in which 10 g of soil is dried first in the air, and then at a temperature of 100-105 ° C for 1.5-2.0 hours, cooled and weighed. Then the dried soil is calcined in a muffle furnace at 400-450 ° C until the gray color disappears, cooled and weighed. The difference in weighing before and after calcination shows the content of organic matter in the sample [Rinkis G.Ya., Ramane Kh.K., Kunitskvya T.A. Soil and plant analysis methods. - Riga: Zinatne, 1987. - 174 p.]. The disadvantage of this method is its low information content, since the composition of the extracted substances remains unknown.
Техническим результатом изобретения является повышение информативности определения качественного состава органических веществ в объектах окружающей среды.The technical result of the invention is to increase the information content of determining the qualitative composition of organic substances in environmental objects.
Технический результат достигается тем, что органические вещества из воздушно-сухой пробы материала экстрагируют в стеклянной колонке на слое сульфата натрия дихлорметаном. Из экстракта отгоняют растворитель, сухой остаток растворяют в смеси диэтилового эфира и дихлорметана. Разделение веществ в экстракте осуществляют хроматографией в тонком слое силикагеля, используя в качестве элюэнта смесь гексана, четыреххлористого углерода и этилацетата. Хроматографические зоны проявляют под ультрафиолетовым (УФ) освещением и идентифицируют вещества, сравнивая Rf полученных фракций с Rf веществ, идентифицированных методом хроматомасспектрометрии (ХМС).The technical result is achieved by the fact that organic substances are extracted from an air-dried sample of the material in a glass column on a layer of sodium sulfate with dichloromethane. The solvent is distilled off from the extract, the dry residue is dissolved in a mixture of diethyl ether and dichloromethane. Separation of substances in the extract is carried out by chromatography in a thin layer of silica gel using a mixture of hexane, carbon tetrachloride and ethyl acetate as an eluent. Chromatographic zones are developed under ultraviolet (UV) illumination and substances are identified by comparing R f of the obtained fractions with R f of substances identified by chromatography-mass spectrometry (ChMS).
При проведении качественного анализа органических веществ в качестве сорбента для тонкослойной хроматографии (ТСХ) выбрали силикагель, который позволяет анализировать большой спектр соединений: углеводороды (УВ), спирты, фенолы, альдегиды, кислоты, амины, липиды и др. Единственным независимым параметром в ТСХ является состав подвижной жидкой фазы (ПЖФ). Для разделения органических веществ в слое силикагеля существенное значение имеют полярность растворителей, входящих в состав ПЖФ, наличие в молекуле анализируемых веществ функциональных групп, способных образовывать водородные связи с активными группами сорбента и с функциональными группами ПЖФ. Поэтому изучили растворители с дипольным моментом в интервале 0-4 дб. Это предполагает возможность дифференцированного взаимодействия с сорбентом и ПЖФ широкого спектра соединений, от неполярных УВ до полярных соединений с гетероатомами в молекуле. При выборе оптимального состава подвижной жидкой фазы учитывали значения ΔRf между соседними зонами фракций на пластинке, количество и качество зон фракций. Проведенные исследования показали, что в неполярных растворителях (гексан, бензол) разделение неудовлетворительное. Даже введение полярных растворителей - этилацетата, уксусной и муравьиной кислот, ацетонитрила существенно на разделение не влияет. Однако добавление к гексану четыреххлористого углерода - неполярного растворителя, но способного образовывать водородные связи за счет атомов хлора, резко улучшает качество разделения. Поэтому в качестве основы выбрали сочетание гексана и четыреххлористого углерода, которое позволило получить максимальное разделение. Введение в эту смесь этилацетата улучшило качество пятен.When conducting a qualitative analysis of organic substances, silica gel was chosen as the sorbent for thin layer chromatography (TLC), which allows us to analyze a wide range of compounds: hydrocarbons (HC), alcohols, phenols, aldehydes, acids, amines, lipids, etc. The only independent parameter in TLC is composition of the mobile liquid phase (PZhF). For the separation of organic substances in the silica gel layer, the polarity of the solvents that make up the PCP, the presence of functional groups in the molecule of the analyzed substances, capable of forming hydrogen bonds with the active groups of the sorbent and with the functional groups of the PCP, are essential. Therefore, solvents with a dipole moment in the range of 0–4 dB were studied. This suggests the possibility of differentiated interaction with a sorbent and PZhF of a wide range of compounds, from nonpolar hydrocarbons to polar compounds with heteroatoms in the molecule. When choosing the optimal composition of the mobile liquid phase, the ΔR f values between adjacent zones of fractions on the plate, the number and quality of fractions zones were taken into account. Studies have shown that in non-polar solvents (hexane, benzene) the separation is unsatisfactory. Even the introduction of polar solvents - ethyl acetate, acetic and formic acids, acetonitrile does not significantly affect the separation. However, the addition of carbon tetrachloride to hexane, a non-polar solvent, but capable of forming hydrogen bonds due to chlorine atoms, dramatically improves the quality of the separation. Therefore, the combination of hexane and carbon tetrachloride was chosen as the basis, which made it possible to obtain maximum separation. The introduction of ethyl acetate into this mixture improved stain quality.
Состав фракций идентифицировали методом ХМС (табл.1). Пользуясь этими данными, можно проводить качественный анализ только методом ТСХ, что значительно сокращает время анализа и уменьшает его стоимость.The composition of the fractions was identified by the HMS method (Table 1). Using these data, it is possible to conduct a qualitative analysis only by TLC, which significantly reduces the analysis time and reduces its cost.
Состав фракций экстракта избыточного активного илаTable 1.
The composition of the fractions of the extract of excess activated sludge
Значения Rf зависят от качества пластинки, температуры подвижной фазы и окружающей среды, чистоты растворителей и других условий. Влияние условий разделения оценили метрологически, выбрав Rf зон компонентов различных объектов из опытов за длительный период (табл.2). Из таблицы видно, что значения Rf в выбранной ПЖФ стабильно воспроизводятся как для разных образцов ила, так и для почв. Малые величины стандартного отклонения среднеарифметических значений (S) и малая погрешность (ε) при определении Rf свидетельствуют о правильности качественного анализа.The values of R f depend on the quality of the plate, the temperature of the mobile phase and the environment, the purity of the solvents and other conditions. The influence of the separation conditions was evaluated metrologically by choosing the R f zones of the components of various objects from the experiments over a long period (Table 2). The table shows that the values of R f in the selected PZhF are stably reproduced for both different samples of sludge and soils. Small values of the standard deviation of arithmetic mean values (S) and a small error (ε) in the determination of R f indicate the correctness of the qualitative analysis.
Метрологическая оценка хроматограмм при числе определений n=5-9 (Rf - характеризует положение хроматографической зоны соединения, р=0,95, ε - доверительный интервал, S - стандартное отклонение среднеарифметического значения Rf)Table 2.
Metrological evaluation of chromatograms with the number of determinations n = 5-9 (R f - characterizes the position of the chromatographic zone of the compound, p = 0.95, ε - confidence interval, S - standard deviation of the arithmetic mean value of R f )
п.ПриютовоWWS
p.Pryutovo
Способ определения качественного состава органических веществ в объектах окружающей среды осуществляется следующим образом. Берут один из объектов окружающей среды, например, 0,5-1,0 г избыточного активного ила, высушивают его на воздухе до воздушно-сухого состояния, помещают в колонку на слой прокаленного сульфата натрия, заливают 5 мл дихлорметана и выдерживают 10-20 мин до полного смачивания. Затем пропускают растворитель через пробу с объемной скоростью 1-2 капли/сек. Обработку пробы дихлорметаном выполняют 2 раза. Из экстракта отгоняют растворитель в токе азота при комнатной температуре. Сухой остаток растворяют в 5-10 мл смеси диэтилового эфира и дихлорметана (1:1). Экстракт ила фракционируют методом ТСХ в смеси н-гексана, четыреххлористого углерода и этилацетата.A method for determining the qualitative composition of organic substances in environmental objects is as follows. Take one of the environmental objects, for example, 0.5-1.0 g of excess activated sludge, dry it in air to an air-dry state, place it in a column on a layer of calcined sodium sulfate, pour 5 ml of dichloromethane and hold for 10-20 minutes until completely wetted. Then, the solvent is passed through the sample at a space velocity of 1-2 drops / sec. Processing the sample with dichloromethane is performed 2 times. The solvent was removed from the extract in a stream of nitrogen at room temperature. The dry residue is dissolved in 5-10 ml of a mixture of diethyl ether and dichloromethane (1: 1). The sludge extract was fractionated by TLC in a mixture of n-hexane, carbon tetrachloride and ethyl acetate.
Хроматографические зоны проявляют УФ-освещением при суммарной длине волн 186 и 253 нм и рассчитывают Rf каждой фракции по формуле: Rf=L/1, где L - расстояние от линии старта до центра зоны, мм; 1 - расстояние от линии старта до линии фронта растворителя, мм. Сравнивая Rf полученных фракций с Rf веществ в табл.1, идентифицируют вещества, входящие в состав ила.Chromatographic zones exhibit UV illumination at a total wavelength of 186 and 253 nm and R f of each fraction is calculated by the formula: R f = L / 1, where L is the distance from the start line to the center of the zone, mm; 1 - distance from the start line to the front line of the solvent, mm Comparing R f the obtained fractions with R f substances in table 1, identify the substances that make up the sludge.
Пример: 0,5 г избыточного активного ила биологических очистных сооружений, высушенного на воздухе до воздушно-сухого состояния, помещают в колонку на слой прокаленного сульфата натрия, заливают 5 мл дихлорметана и выдерживают 15 мин до полного смачивания. Затем открывают кран колонки и пропускают растворитель через пробу с объемной скоростью 1 капля/сек. Обработку пробы дихлорметаном выполняют 2 раза. Экстракт высушивают в токе азота при комнатной температуре. Сухой остаток растворяют в 5 мл смеси диэтилового эфира и дихлорметана (1:1). Экстракт ила фракционируют методом ТСХ в смеси н-гексана, четыреххлористого углерода и этилацетата. Хроматографические зоны проявляют УФ-освещением при суммарной длине волн 186 и 253 нм и рассчитывают Rf каждой фракции по формуле: Rf=L/1. Например, рассмотрим расчет Rf некоторых фракций для ила ОАО "Салаватнефтеоргсинтез". По хроматограмме измеряют расстояние от линии старта до центра зоны и расстояние от линии старта до линии фронта растворителя (мм).Example: 0.5 g of excess activated sludge of a biological treatment plant, dried in air to an air-dry state, is placed in a column on a layer of calcined sodium sulfate, 5 ml of dichloromethane are poured and incubated for 15 minutes until completely wetted. Then the column valve is opened and the solvent is passed through the sample at a space velocity of 1 drop / sec. Processing the sample with dichloromethane is performed 2 times. The extract is dried in a stream of nitrogen at room temperature. The dry residue is dissolved in 5 ml of a mixture of diethyl ether and dichloromethane (1: 1). The sludge extract was fractionated by TLC in a mixture of n-hexane, carbon tetrachloride and ethyl acetate. Chromatographic zones exhibit UV illumination at a total wavelength of 186 and 253 nm and R f of each fraction is calculated by the formula: R f = L / 1. For example, consider the calculation of R f of some fractions for the sludge of OAO Salavatnefteorgsintez. The chromatogram measures the distance from the start line to the center of the zone and the distance from the start line to the front line of the solvent (mm).
1) L=64 мм, l=100 мм, Rf=0,64. Сравнивая полученное значение Rf с табл.1 и 2, определяют, что оно соответствует значению Rf=0,67±0,031. Следовательно, в этом осадке содержатся диметоксиэтилфталат и примеси гомологов и изомеров парафинов от С13 и выше.1) L = 64 mm, l = 100 mm, R f = 0.64. Comparing the obtained value of R f with table 1 and 2, determine that it corresponds to the value of R f = 0,67 ± 0,031. Therefore, this precipitate contains dimethoxyethyl phthalate and impurities of homologues and isomers of paraffins from C 13 and higher.
2) L=93, l=100, Rf=0,93. Сравнивая полученное значение Rf с табл.1 и 2, определяют, что оно соответствует значению Rf=0,92±0,014. Следовательно, в этом осадке содержатся 8-метоксиэтилфталат и примесь бромпроизводных парафинов с числом атомов углерода от С13 и выше.2) L = 93, l = 100, R f = 0.93. Comparing the obtained value of R f with table 1 and 2, determine that it corresponds to the value of R f = 0.92 ± 0.014. Therefore, this precipitate contains 8-methoxyethyl phthalate and an admixture of bromine derivatives of paraffins with the number of carbon atoms from C 13 and higher.
При сравнении между собой хроматограмм различных образцов избыточного активного ила промышленных очистных сооружений, ОСВ коммунальных биологических очистных сооружений, чернозема и серой лесной почвы (табл.3 и 4) хорошо видно, как обогащается состав биогенных компонентов промышленного ила при углублении процесса гумификации в результате компостирования и приближается к составу почвенного гумуса. Качественный состав компоста промышленного ила в поверхностном слое (25 см) близок к составу серой лесной почвы. В то время как ил, находящийся в илонакопителях и биопрудах очистных сооружений под слоем воды, еще недостаточно гумифицирован. Это говорит о том, что гумификация идет интенсивнее в аэробных условиях, а не в анаэробных. Поэтому для детоксикации ила и подготовки его к утилизации биосферными методами следует проводить предварительное обезвоживание и компостирование ила.When comparing chromatograms of different samples of excess activated sludge from industrial wastewater treatment plants, WWS from municipal biological treatment plants, chernozem and gray forest soil (Tables 3 and 4), one can clearly see how the composition of biogenic components of industrial sludge is enriched when the humification process is deepened as a result of composting and approaching the composition of soil humus. The qualitative compost of industrial sludge in the surface layer (25 cm) is close to the composition of gray forest soil. While the sludge located in sludge collectors and biological ponds of treatment facilities under a layer of water is not yet sufficiently humified. This suggests that humification is more intense under aerobic conditions, rather than anaerobic. Therefore, in order to detoxify sludge and prepare it for disposal by biosphere methods, preliminary dewatering and composting of sludge should be carried out.
Таким образом, разработана методика качественного анализа для идентификации состава органических токсикантов в объектах окружающей среды, которая позволяет оценить степень гумификации этих объектов при их образовании, хранении и утилизации биосферными методами.Thus, a qualitative analysis technique has been developed to identify the composition of organic toxicants in environmental objects, which allows us to assess the degree of humification of these objects during their formation, storage and disposal by biospheric methods.
Преимуществом предлагаемого способа определения качественного состава органических токсикантов в объектах окружающей среды в сравнении с известным является существенное повышение информативности способа, которое позволяет охарактеризовать степень гумификации объекта.The advantage of the proposed method for determining the qualitative composition of organic toxicants in environmental objects in comparison with the known is a significant increase in the information content of the method, which allows to characterize the degree of humification of the object.
Способ технически подготовлен к использованию в народном хозяйстве.The method is technically prepared for use in the national economy.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005131671/28A RU2299432C1 (en) | 2005-10-12 | 2005-10-12 | Method of determining qualitative composition of organic substances in environmental objects |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005131671/28A RU2299432C1 (en) | 2005-10-12 | 2005-10-12 | Method of determining qualitative composition of organic substances in environmental objects |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2299432C1 true RU2299432C1 (en) | 2007-05-20 |
Family
ID=38164226
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2005131671/28A RU2299432C1 (en) | 2005-10-12 | 2005-10-12 | Method of determining qualitative composition of organic substances in environmental objects |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2299432C1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2451924C2 (en) * | 2008-01-18 | 2012-05-27 | Жеосервис Экипман | Method of analysing combination of hydrocarbons contained in drilling fluid, and corresponding apparatus |
RU2646402C1 (en) * | 2017-02-28 | 2018-03-05 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Гидрохимический институт" (ФГБУ "ГХИ") | Method of preparing samples for determination of aliphatic and polycyclic aromatic hydrocarbons in bottom sediments |
RU2719638C1 (en) * | 2019-07-30 | 2020-04-21 | Галина Николаевна Михайлова | Method for chromatographic analysis of organic substances |
-
2005
- 2005-10-12 RU RU2005131671/28A patent/RU2299432C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
РИНЬКИС Г.Я., РАМАНЕ Х.К., КУНИЦКВЯ Т.А. Методы анализа почв и растений. - Рига: Зинатне, 1987, 174 с. * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2451924C2 (en) * | 2008-01-18 | 2012-05-27 | Жеосервис Экипман | Method of analysing combination of hydrocarbons contained in drilling fluid, and corresponding apparatus |
RU2646402C1 (en) * | 2017-02-28 | 2018-03-05 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Гидрохимический институт" (ФГБУ "ГХИ") | Method of preparing samples for determination of aliphatic and polycyclic aromatic hydrocarbons in bottom sediments |
RU2719638C1 (en) * | 2019-07-30 | 2020-04-21 | Галина Николаевна Михайлова | Method for chromatographic analysis of organic substances |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Mullett et al. | Multidimensional on-line sample preparation of verapamil and its metabolites by a molecularly imprinted polymer coupled to liquid chromatography–mass spectrometry | |
Canosa et al. | Optimisation of a solid-phase microextraction method for the determination of parabens in water samples at the low ng per litre level | |
Klejdus et al. | Hyphenated technique for the extraction and determination of isoflavones in algae: Ultrasound-assisted supercritical fluid extraction followed by fast chromatography with tandem mass spectrometry | |
Zheng et al. | Phthalic acid esters in dissolved fractions of landfill leachates | |
Rodil et al. | Development of a simultaneous pressurised-liquid extraction and clean-up procedure for the determination of UV filters in sediments | |
Mroczek | Highly efficient, selective and sensitive molecular screening of acetylcholinesterase inhibitors of natural origin by solid-phase extraction-liquid chromatography/electrospray ionisation-octopole-orthogonal acceleration time-of-flight-mass spectrometry and novel thin-layer chromatography-based bioautography | |
Peng et al. | Simultaneous ligand fishing and identification of human serum albumin binders from Eucommia ulmoides bark using surface plasmon resonance-high performance liquid chromatography–tandem mass spectrometry | |
Srivastava et al. | Separation and quantification of lignans in Phyllanthus species by a simple chiral densitometric method | |
RU2299432C1 (en) | Method of determining qualitative composition of organic substances in environmental objects | |
Akram et al. | Methods for the analysis of galanthamine and its extraction from laboratory to industrial scale | |
De Zeeuw et al. | Interference of alkanes in the gas chromatographic analysis of Cannabis products | |
Wurst et al. | Analysis of psychotropic compounds in fungi of the genus Psilocybe by reversed-phase high-performance liquid chromatography | |
Paz et al. | Characterisation of okadaic acid related toxins by liquid chromatography coupled with mass spectrometry | |
Gmeiner et al. | Identification of various urinary metabolites of fluorene using derivatization solid-phase microextraction | |
Pleasance et al. | Analysis of domoic acid and related compounds by mass spectrometry and gas chromatography/mass spectrometry as N‐trifluoroacetyl‐O‐silyl derivatives | |
Saito et al. | Determination of psilocybin in hallucinogenic mushrooms by reversed-phase liquid chromatography with fluorescence detection | |
CN1157373C (en) | Process for extracting alliin from garlic | |
Houssen et al. | Isolation of marine natural products | |
Perbellini et al. | Determination of alpha-bisabolol in human blood by micro-HPLC–ion trap MS and head space-GC–MS methods | |
Jonker et al. | Methodologies for Effect‐Directed Analysis: Environmental Applications, Food Analysis, and Drug Discovery | |
Simpson et al. | Structures and transformations of the bacteriochlorophylls e and their bacteriopheophorbides | |
Toyota et al. | Sesquiterpenoids and cyclic bis (bibenzyls) from the Pakistani Liverwort Plagiochasma appendiculatum | |
Gallo et al. | Quantitative determination of 20-hydroxyecdysone in methanolic extract of twigs from Vitex polygama Cham. | |
RU2287812C1 (en) | Method for assay of 2-[4-(5-trifluoromethylpyridyl-2-oxy)phenoxy]propionic acid n-butyl ester in biological material | |
Vijayakannan et al. | A rapid densitometric TLC method for simultaneous analysis of costunolide and dehydrocostus lactone in Saussurea costus |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20091013 |