ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ, ПАТЕНТАМ И ТОВАРНЫМ ЗНАКАМ
(19)
RU
(11)
2276350
(13)
C2
(51) МПК
G01N21/78 (2006.01)
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ
Статус: по данным на 12.01.2011 - действует
(21), (22) Заявка: 2004133440/28, 16.11.2004
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 16.11.2004
(43) Дата публикации заявки: 20.03.2005
(45) Опубликовано: 10.05.2006
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске:
RU 2114417, 27.06.1998. RU 2090863 С1, 20.09.1997. RU 2088916 C1, 27.08.1997. US 4900681 А, 13.02.1990.
Адрес для переписки: 350040, г.Краснодар, ул. Ставропольская, 149, Кубанский государственный университет, отдел интеллектуальной собственности
(72) Автор(ы): Струков Владимир Юрьевич (RU), Темердашев Зауаль Ахлоович (RU), Шпигун Олег Алексеевич (RU), Киселёва Наталья Владимировна (RU)
(73) Патентообладатель(и): Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Кубанский государственный университет (КубГУ) (RU)
(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НЕСИММЕТРИЧНОГО ДИМЕТИЛГИДРАЗИНА В ВОДНЫХ РАСТВОРАХ
(57) Реферат:
Изобретение относится к аналитической химии. В способе предлагается в пробу аналита вводить 500-1000-кратный избыток коричного альдегида до количественного связывания НДМГ в диметилгидразон, нагревать полученную смесь, экстрагировать образовавшийся диметилгидразон хлороформом и его фотометрировать. Технический результат - повышение чувствительности, безопасности и снижение трудоемкости определения. 5 ил., 1 табл.
Изобретение относится к аналитической химии, а именно к способам контроля вредных веществ, одним из которых является несимметричный диметилгидразин, в окружающей среде.
Известен способ определения несимметричного диметилгидразина методом газовой хроматографии, чувствительность которого составляет 10 мкг/мл (Савчук С.А., Бродский Е.С. Применение капиллярной газовой хроматографии с селективным детектированием для определения несимметричного диметилгидразина в почве // Журн. аналит. химии. 1998. Т.53. №7. С.759-763).
Низкая чувствительность, сложное аппаратурное оформление не позволяют широко использовать данный способ.
Известен вольт-амперометрический способ определения несимметричного диметилгидразина (НДМГ) с помощью электрохимического сенсора (Кондратьев О.Т. Термокаталитические и электрохимические сенсоры для определения несимметричного диметилгидразина. [Текст]: дис. ...канд. хим. наук: 02.00.02: защищена: 23.09.03. утв.: 26.11.03. / Кондратьев Олег Ташпулатович. - Краснодар, 2003. - 175 с. - Библиогр.: с.170-175).
Этот способ весьма трудоемок и небезопасен в процессе отбора проб и анализа, так как НДМГ находится в газообразном состоянии.
Наиболее близким способом к заявляемому является фотоколориметрический способ определения несимметричного диметилгидразина в виде диметилгидразона, образующегося при предварительном взаимодействии НДМГ с пара-нитробензальдегидом, в водных растворах (патент РФ №2114417, МПК (6) G 01 N 21/78).
В пробу аналита вводят гидроксиламин солянокислый и гидроксид натрия, полученную смесь продувают инертным газом при кипячении, выделившийся при этом НДМГ пропускают через раствор пара-нитробензальдегида в этиленгликоле и уксусной кислоте с последующим фотометрированием полученного раствора.
Данный способ позволяет определять НДМГ с чувствительностью 0,02 мг/дм3. Способ является дорогостоящим из-за большого 10000-кратного избытка реагента и также небезопасен.
Технической задачей является разработка чувствительного, менее трудоемкого и безопасного способа определения НДМГ.
Для решения технической задачи предлагается в пробу аналита вводить 500-1000-кратный избыток коричного альдегида до количественного связывания НДМГ в диметилгидразон, нагревать полученную смесь, экстрагировать образовавшийся диметилгидразон хлороформом и его фотометрировать.
Отличительными признаками от прототипа является применение коричного альдегида в 500-1000-кратном избытке. У прототипа используется дорогостоящий реагент - пара-нитробензальдегид в 10000-кратном избытке.
В заявляемом способе применяется коричный альдегид, который ранее не применялся в качестве реагента для аналитического определения НДМГ, подобраны условия его применения, что является новым и удовлетворяющим критерию изобретательский уровень.
Кроме того, вместо продувки инертным газом предлагается экстракция хлороформом. При продувании инертным газом НДМГ находится в газообразном состоянии, что увеличивает опасность поражения им и трудоемкость способа. Замена продувки экстрагированием НДМГ создает безопасные условия труда.
Таким образом, вся заявляемая совокупность признаков является новой и удовлетворяет критерию изобретательский уровень.
На фиг.1 изображены спектры диметилгидразона в зависимости от времени нагрева: а - 5 минут, б - 10 минут, в - 20 минут, г - 30 минут; на фиг.2 - спектры поглощения растворов диметилгидразона с различным содержанием воды по объему: а - 40%, б - 30%, в - 20%, г - 15%, д - 5%; на фиг.3 - спектр поглощения коричного альдегида (а) и его диметилгидразона (б); на фиг.4 - график зависимости величины оптической плотности от избытка коричного альдегида; на фиг.5 - градуировочная зависимость величины оптической плотности от концентрации НДМГ.
Рассмотрим определение несимметричного диметилгидразина. Мерную колбу на 25 мл заполняют до метки подготовленным образцом, содержащим несимметричный диметилгидразин. В эту же колбу вносят 1,4 мл рабочего раствора коричного альдегида. Содержимое колбы встряхивают и нагревают на кипящей водяной бане. Экспериментально было определено, что нагревать необходимо не менее 10 минут (см. фиг.1).
Дают полученному раствору остыть, после переносят в делительную воронку, приливают 10 мл хлороформа и экстрагируют в течение 30 минут.
Экспериментально по спектрам поглощения растворов диметилгидразона, содержащих 5, 15, 20, 30, 40% воды по объему, было установлено, что максимальное поглощение наблюдается при содержании воды не более 5% (см. фиг.2).
Полученный экстракт переносят в отдельную пробирку и на фотоэлектрокалориметре определяют величину его оптической плотности при 400 нм в кюветах с толщиной поглощающего слоя 2 см относительно экстракта фонового раствора.
Длина волны, при которой ведется определение величины оптической плотности, была получена из данных спектров поглощения коричного альдегида и его диметилгидразона (см. фиг.3).
По градуировочному графику определяют величину концентрации НДМГ в экстракте и по формуле рассчитывают концентрацию определяемого вещества в образце:
СX=(СЭ/2,5)·0,96,
где СХ - концентрация НДМГ в образце, мкг/мл,
СЭ - концентрация НДМГ в экстракте, мкг/мл,
2,5 - степень концентрирования диметилгидразона коричного альдегида из образца в хлороформ,
0,96 - степень перехода диметилгидразона коричного альдегида из образца в хлороформ.
Градуировочный график (см. фиг.5) строят следующим образом. В мерные пробирки объемом 10 мл вносят 0,005; 0,05; 0,1; 0,5 и 1,0 мл рабочего раствора несимметричного диметилгидразина, в каждую последовательно добавляют по 1,4 мл рабочего раствора коричного альдегида, доводят объемы до метки смесью этиленгликоля и уксусной кислоты в соотношении 4 к 1 по объему, перемешивают, нагревают и определяют величины оптической плотности, как и в случае образца. Линейность наблюдается в диапазоне концентраций от 0,05 до 10 мкг/мл, что свидетельствует о возможности нахождения НДМГ. С учетом концентрирования в процессе экстракции минимальный уровень определяемой концентрации НДМГ составляет 0,02 мкг/мл.
Рабочий раствор НДМГ готовят, разбавляя 2,5 мл ГСО в мерной колбе на 25 мл дистиллированной водой.
Рабочий раствор реагента готовят разбавлением 1,3 мл коричного альдегида в мерной колбе на 25 мл смесью этиленгликоля и уксусной кислоты.
Величина избытка реагента была определена из экспериментальных данных измерения величины оптической плотности при различных соотношениях коричного альдегида и НДМГ по молям.
Таблица Зависимость величины оптической плотности от избытка коричного альдегида
№ п/п
Vреагента
VНДМГ, мл
Соотношение: реагент/НДМГ
Оптическая плотность
1
25 мкл
0,2
10
0,02
2
50 мкл
0,2
20
0,02
3
125 мкл
0,2
50
0,04
4
250 мкл
0,2
100
0,06
5
500 мкл
0,2
200
0,06
6
1,25 мл
0,2
500
0,1
7
1,75 мл
0,2
700
0,1
8
2,5 мл
0,2
1000
0,1
Как видно из таблицы и фиг.4, коричный альдегид для определения НДМГ через диметилгидразон необходимо брать в 500-1000-кратном избытке. Наиболее оптимальным является 700-кратный избыток коричного альдегида.
Заявляемый способ определения может применяться при различных способах пробоподготовки, что расширяет перечень объектов, в которых можно определять НДМГ. Он безопасен и менее трудоемок, так как работают с растворами диметилгидразона, а не с газообразным НДМГ, как в известных способах.
Формула изобретения
Способ определения несимметричного диметилгидразина в водных растворах, включающий фотометрирование образовавшегося диметилгидразона, отличающийся тем, что в пробу аналита вводят 500-1000-кратный избыток коричного альдегида, нагревают полученный раствор, экстрагируют диметилгидразон хлороформом с последующим фотометрированием.