Gechloreerde paraffiene (CP's), ook bekend as polychlorinated n-alkanes (PCA's), het die chemiese formule CnH2n+2-mClm. Hulle is 'n groep kunsmatig gesintetiseerde gechlorineerde afgeleides van reguitketting n-alkane, met 'n koolstofkettinglengte (n) wat wissel van 10 tot 38 koolstofatome en 'n chloorinhoud wat tipies wissel van 30% tot 70% volgens massa.
Chemiese struktuurdiagram van gechloreerde paraffiene (CnH2n+2-mClm)
By kamertemperatuur, bykomend tot die 70% gechlorineerde paraffien is 'n wit vaste stof, die res van die gechlorineerde paraffien is kleurlose of ligte geel vloeistof. Gechloreerde paraffiene word oor die algemeen in drie klasse gekategoriseer op grond van die koolstofkettinglengte: kortketting gechlorineerde paraffiene (SCCP's) met koolstofkettinglengtes van 10 tot 13 koolstofatome, mediumketting gechlorineerde paraffiene (MCCP's) met koolstofkettinglengtes van 14 tot 17 koolstofatome met lang koolstofkettings (LCCPs) koolstofkettinglengtes van 20 tot 30 koolstofatome.
In die nywerheidsektor word gechloreerde paraffiene algemeen gebruik as vlamvertragers en bykomende weekmakers in die voorbereiding van verskeie polimeermateriale. Hulle word ook as bymiddels gebruik in die voorbereiding van plastiekbaanoppervlaktes. Tans word medium- tot langketting gechlorineerde paraffiene hoofsaaklik in die vervaardiging van plastiekbane gebruik. As gevolg van proses-invloede, lei onbehoorlike hantering van medium tot langketting gechlorineerde paraffiene egter dikwels tot spore van kortketting gechlorineerde paraffiene wat oorbly.
Kortketting gechlorineerde paraffiene (SCCP's) is 'n groep derivate wat gevorm word deur chloreringsreaksies op reguitketting normale alkane, die lengte van koolstofkettings wissel van 10 tot 13 koolstofatome en 'n chloorinhoud wat tipies wissel van 30% tot 70% (per massa). Volgens die Europese Chemiese Agentskap se Chemiese Stowwe Inligtingstelsel (ESIS), word SCCP's (C10~C13) as kategorie 3 karsinogene (R40) geklassifiseer en kan dit langtermyn nadelige effekte in die vel veroorsaak met langdurige blootstelling (R66). Hulle word beskou as 'n klas nuwe verbindings met PBT-eienskappe (aanhoudende, bioakkumulerende en giftige stowwe).
Tans neem die nasionale standaard gaschromatografie-elektronvang negatiewe ionisasie massaspektrometrie (GC-ECNI-MS) aan vir die opsporing van SCCP's in plastiekbaanoppervlaktes. Hierdie metode is egter geneig om piekoorvleueling en inmenging in die finale berekeningsresultate te ervaar wanneer monsters wat gechlorineerde paraffiene met verskillende kettinglengtes bevat, ontleed word.
Die bepaling van SCCP's deur koolstofskeletgaschromatografie behels die katalitiese dehidrochloorering van SCCP's na reguitkettingalkane onder hoë temperatuur toestande vir analise. Die reaksie word soos volg voorgestel:
Hierdie metode bied aansienlike voordele in die bepaling van mengsels van gechlorineerde paraffiene met verskillende kettinglengtes, om wedersydse interferensie effektief op te los tydens die opsporing van gechlorineerde paraffiene met verskillende kettinglengtes en om vals positiewe te vermy. Hierdie artikel sal 'n koolstofskelet-gas-chromatografiemetode bekendstel vir die opsporing van SCCP's in voltooide plastiekbaanoppervlaktes, wat 'n effektiewe hulpmetode verskaf om interferensie in SCCP's-opsporing op plastiekbane uit te skakel.
Eksperimentafdeling
1.1 Reagense en instrumente
Agilent 7890A gaschromatograaf toegerus met 'n vlamionisasiedetektor (FID). Standaarde van reguitkettingalkane: C10, C11, C12, C13, en standaarde van SCCP's: 1,2,4-trimetielbenseen.
Palladiumchloried-katalisator en koolstofskeletreaksievoering: Voorberei volgens SN/T 2570-2010.
1.2 Monstervoorbehandeling
Volgens die voorbehandelingsmetodes uiteengesit in Bylaag G 5.1~5.2 van GB 36246-2018, word die monsters aan voorbehandeling onderwerp en die toetsoplossing verkry.
1.3 Gaschromatografie-toestande
DB-1701 kapillêre gaschromatografiekolom (30m × 0,25m × 0,25μm); draergas: hoësuiwer waterstofgas (suiwerheid 99,999%), vloeitempo 2 mL/min; FID detektor temperatuur 300 ℃; inspuitpoort temperatuur 275 ℃; waterstofgasvloeitempo vir verbranding 30 mL/min; lugvloeitempo vir ondersteuningsverbranding 300 mL/min; splitlose inspuiting, inspuitvolume 1 μL; kolomtemperatuurprogram: aanvanklike temperatuur 50 ℃, verhoog teen 'n tempo van 10 ℃/min tot 240 ℃, gehou vir 4 min.
1.4 Berekening van kortketting gechloreerde paraffieninhoud en katalitiese doeltreffendheid
Verwys na Hoofstuk 7 van SN/T 2570-2010 vir die berekening van die relevante inhoud en katalitiese doeltreffendheid van die voering.
Studie oor katalitiese prestasie
2.1 Temperatuur van inspuitpoort
Temperatuur is 'n belangrike parameter wat die katalitiese doeltreffendheid van palladiumchloried beïnvloed. In koolstofskeletgaschromatografie word die katalisator in die reaksievoering geplaas, en katalise word bereik deur die temperatuur van die inspuitpoort te verhoog. Daarom is die keuse van die toepaslike inspuitpoorttemperatuur van kardinale belang vir die reaksiedoeltreffendheid. Die resultate dui aan dat met toenemende inspuitpoorttemperatuur, die katalitiese hidrogeneringsdoeltreffendheid eers toeneem en dan geleidelik afneem. Die hoogste katalitiese hidrogeneringsdoeltreffendheid word bereik by ongeveer 275 ℃, wat ongeveer 88.3% bereik.
2.2 Vermoë en stabiliteit van katalitiese hidrogenering
Verskillende konsentrasies van SCCPs-oplossings (wat wissel van 20 μg/mL tot 100 μg/mL) is voorberei vir katalitiese hidrogeneringseksperimente. Die resultate het getoon dat die katalitiese doeltreffendheid van die reaksievoering van 84.3% tot 87.6% gewissel het, wat die goeie stabiliteit van die koolstofskeletgaschromatografiemetode vir SCCPs-bepaling aandui. Met behulp van 'n standaardoplossing van SCCP's met 'n konsentrasie van 40 μg/mL, is 100 opeenvolgende katalitiese eksperimente uitgevoer. Die resultate het aan die lig gebring dat die katalitiese doeltreffendheid van die katalisator steeds bo 85% gehandhaaf kon word. Dit kan gesien word dat binne die gespesifiseerde aantal gebruike, die katalitiese effek van die reaksievoering goed bly.
Verhoogde hersteltempo en presisietoets
Twee monsters, een van voltooide plastiekbaanoppervlaktes en een van grondstowwe, is geselekteer, en elkeen is voorberei in spikemonsters wat SCCP's op drie verskillende konsentrasievlakke bevat. Herwinning en presisietoetse is uitgevoer. Die gemiddelde herstelkoerse en relatiewe standaardafwykings word in die tabel hieronder getoon. Dit kan waargeneem word dat die piekherwinningskoerse gewissel het van 82.4% tot 97.2%, met relatiewe standaardafwykings van 3.4% tot 4.9%.
Tabel 1: Spitsherwinningskoers en akkuraatheid van die metode (n=6)
Konsentrasietoevoeging (g/kg)
Voltooide produk
Grondstowwe
Gemiddelde herstelkoers /%
RSD /%
Gemiddelde herstelkoers /%
RSD /%
20
87.6
4.2
82.4
4.9
50
90.1
3.6
88.6
4.1
100
97.2
3.4
93.6
3.6
Ontleding van werklike monster en metode vergelyking
'n Monster van 'n bekende SCCPs inhoudbevattende spoormateriaal is gekies vir opsporing deur gebruik te maak van gaschromatografie-massaspektrometrie (GC-MS) en die metode wat in hierdie studie vasgestel is. Die standaardchromatogram van die verkrygde monster word in Figuur a getoon. Uit die grafiek kan waargeneem word dat wanneer GC-MS vir opsporing gebruik word, die spektrum geneig is tot interferensie van ander kettinglengte gechlorineerde paraffiene, wat die kwantitatiewe resultate beïnvloed. Wanneer die koolstofskelet-gaschromatografiemetode (Figuur b) egter gebruik word, is die spektra duidelik en sigbaar vir elke alkaanpiek na reduksie tot reguitkettingalkane. Veral vir gechloreerde paraffiene met verskillende kettinglengtes kan effektiewe skeiding verkry word, wat wedersydse inmenging vermy.
Figuur: Chromatogramme van SCCP's in plastiese spoormonsters bepaal deur verskillende metodes
(a. Gaschromatografie-Massaspektrometrie; b. Koolstofskeletgaschromatografie)
Gevolgtrekking
Hierdie studie het 'n metode daargestel vir die bepaling van die inhoud van kortketting gechlorineerde paraffiene (SCCP's) in plastiekbaanoppervlaktes met behulp van koolstofskeletgaschromatografie. Die metode spreek effektief die kwessie van wedersydse inmenging tussen gechloreerde paraffiene met verskillende kettinglengtes in die monsters aan. Boonop het die metode lae opsporingskoste en kan dit wyd in verskillende laboratoriums toegepas word. Dit bied 'n effektiewe hulpmetode om inmenging in SCCP's-opsporing op plastiekbane uit te sluit.
