البارافينات المكلورة (CPs)، والمعروفة أيضًا باسم الألكانات n متعددة الكلور (PCAs)، لها الصيغة الكيميائية CnH2n+2-mClm. وهي عبارة عن مجموعة من المشتقات المكلورة المصنعة صناعيًا من الألكانات n ذات السلسلة المستقيمة، مع طول سلسلة كربون (n) يتراوح من 10 إلى 38 ذرة كربون ومحتوى الكلور يتراوح عادةً من 30% إلى 70% بالكتلة.
في درجة حرارة الغرفة، بالإضافة إلى أن البارافين المكلور بنسبة 70% يكون مادة صلبة بيضاء، فإن باقي البارافين المكلور يكون سائلًا عديم اللون أو أصفر فاتح. يتم تصنيف البارافينات المكلورة عمومًا إلى ثلاث فئات بناءً على طول سلسلة الكربون: البارافينات المكلورة قصيرة السلسلة (SCCPs) بأطوال سلسلة كربون تتراوح من 10 إلى 13 ذرة كربون، والبارافينات المكلورة متوسطة السلسلة (MCCPs) بأطوال سلسلة كربون من 14 إلى 17 ذرة كربون، والبارافينات المكلورة الطويلة السلسلة النموذجية (LCCPs) بأطوال سلسلة كربون تصل إلى 20 إلى 30 ذرة كربون.
في القطاع الصناعي، يتم استخدام البارافينات المكلورة بشكل شائع كمثبطات للهب وملدنات مساعدة في تحضير مواد البوليمر المختلفة. يتم استخدامها أيضًا كإضافات في تحضير أسطح المسارات البلاستيكية. حاليًا، تُستخدم البارافينات المكلورة المتوسطة إلى الطويلة السلسلة بشكل أساسي في إنتاج المسارات البلاستيكية. ومع ذلك، وبسبب تأثيرات العملية، فإن التعامل غير السليم مع البارافينات المكلورة المتوسطة إلى الطويلة السلسلة غالباً ما يؤدي إلى بقاء كميات ضئيلة من البارافينات المكلورة قصيرة السلسلة.
البارافينات المكلورة قصيرة السلسلة (SCCPs) هي مجموعة من المشتقات التي تتكون من تفاعلات الكلورة على الألكانات العادية ذات السلسلة المستقيمة، ويتراوح طول سلسلة الكربون من 10 إلى 13 ذرة كربون ويتراوح محتوى الكلور عادة من 30% إلى 70% (بالكتلة). وفقاً لنظام معلومات المواد الكيميائية (ESIS) التابع لوكالة المواد الكيميائية الأوروبية، يتم تصنيف البارافينات SCCPs (C10~C13) على أنها مواد مسرطنة من الفئة 3 (R40) وقد تسبب آثاراً ضارة طويلة الأمد في الجلد عند التعرض لها لفترة طويلة (R66). وهي تعتبر فئة من المركبات الجديدة ذات خصائص PBT (المواد الثابتة والمتراكمة بيولوجيًا والسامة).
وفي الوقت الحالي، يعتمد المعيار الوطني كروماتوغرافيا الغاز - قياس طيف كتلة التأين السلبي بالالتقاط الإلكتروني (GC-ECNI-MS) للكشف عن البارافينات المكلورة قصيرة السلسلة (SCCPs) في أسطح المسارات البلاستيكية. ومع ذلك، تميل هذه الطريقة إلى مواجهة تداخل وتداخل الذروة في نتائج الحساب النهائية عند تحليل العينات التي تحتوي على البارافينات المكلورة ذات أطوال سلاسل مختلفة.
يتضمن تحديد البارافينات المكلورة القصيرة السلسلة (SCCPs) بواسطة كروماتوغرافيا الغاز الهيكلي الكربوني نزع هيدروكلورة البارافينات المكلورة قصيرة السلسلة (SCCPs) حفزياً إلى ألكانات ذات سلسلة مستقيمة في ظروف درجة حرارة عالية لتحليلها. يتم تمثيل رد الفعل على النحو التالي:
توفر هذه الطريقة مزايا كبيرة في تحديد مخاليط البارافينات المكلورة بأطوال سلاسل مختلفة، وحل التداخل المتبادل بشكل فعال أثناء اكتشاف البارافينات المكلورة بأطوال سلاسل مختلفة وتجنب النتائج الإيجابية الكاذبة. ستقدم هذه الورقة طريقة كروماتوغرافيا الكربون الهيكلي للغاز للكشف عن البارافينات المكلورة قصيرة السلسلة (SCCPs) في أسطح المسارات البلاستيكية الجاهزة، مما يوفر طريقة مساعدة فعالة للتخلص من التداخل في اكتشاف البارافينات المكلورة قصيرة السلسلة (SCCPs) على المسارات البلاستيكية.
قسم التجارب
1.1 الكواشف والأدوات
جهاز كروماتوجرافيا الغاز Agilent 7890A مزود بكاشف تأين اللهب (FID). معايير الألكانات ذات السلسلة المستقيمة: C10، C11، C12، C13 ومعايير البارافينات SCCPs: 1،2،4-ثلاثي ميثيل بنزين.
وفقًا لطرق المعالجة المسبقة الموضحة في الملحق G 5.1~5.2 من GB 36246-2018، تخضع العينات للمعالجة المسبقة ويتم الحصول على محلول الاختبار.
1.3 شروط الفصل اللوني للغاز
عمود كروماتوغرافيا الغاز الشعري DB-1701 (30 م × 0.25 م × 0.25 ميكرومتر) ؛ الغاز الحامل: غاز الهيدروجين عالي النقاء (نقاوة 99.999%)، معدل التدفق 2 مل/دقيقة؛ درجة حرارة كاشف FID 300 درجة مئوية؛ درجة حرارة منفذ الحقن 275 درجة مئوية؛ معدل تدفق غاز الهيدروجين للاحتراق 30 مل/دقيقة؛ معدل تدفق الهواء لدعم الاحتراق 300 مل/دقيقة؛ حقن سبليتلس، حجم الحقن 1 ميكرولتر؛ برنامج درجة حرارة العمود: درجة الحرارة الأولية 50 درجة مئوية، يتم رفعها بمعدل 10 درجة مئوية/دقيقة إلى 240 درجة مئوية، ويتم الاحتفاظ بها لمدة 4 دقائق.
1.4 حساب محتوى البارافينات المكلورة قصيرة السلسلة والكفاءة التحفيزية
ارجع إلى الفصل 7 من SN/T 2570-2010 لحساب المحتوى ذي الصلة والكفاءة الحفزية المبطنة.
دراسة عن الأداء التحفيزي
2.1 درجة حرارة منفذ الحقن
تعتبر درجة الحرارة معلمة مهمة تؤثر على الكفاءة الحفزية لكلوريد البلاديوم. في تحليل كروماتوغرافيا الغاز الهيكلي للكربون، يتم وضع المحفز في بطانة التفاعل، ويتم تحقيق التحفيز عن طريق رفع درجة حرارة منفذ الحقن. ولذلك، فإن اختيار درجة حرارة منفذ الحقن المناسبة أمر بالغ الأهمية لكفاءة التفاعل. تشير النتائج إلى أنه مع زيادة درجة حرارة منفذ الحقن، تزداد كفاءة الهدرجة الحفزية أولاً ثم تنخفض تدريجياً. يتم تحقيق أعلى كفاءة للهدرجة الحفزية عند حوالي 275 درجة مئوية، حيث تصل إلى حوالي 88.3%.
2.2 قدرة واستقرار الهدرجة الحفزية
تم تحضير تركيزات مختلفة من محاليل البارافينات المكلورة قصيرة السلسلة (تتراوح من 20 ميكروغرام/مل إلى 100 ميكروغرام/مل) لإجراء تجارب الهدرجة الحفزية. وأظهرت النتائج أن الكفاءة التحفيزية لبطانة التفاعل تراوحت من 84.3% إلى 87.6%، مما يدل على الثبات الجيد لطريقة كروماتوغرافيا الغاز الهيكلي الكربوني لتحديد البارافينات المكلورة قصيرة السلسلة (SCCPs). وباستخدام محلول قياسي من البارافينات SCCPs بتركيز 40 ميكروغرام/مل، أجريت 100 تجربة تحفيزية متتالية. وكشفت النتائج أنه لا يزال من الممكن الحفاظ على الكفاءة الحفزية للمحفز أعلى من 85%. ويمكن ملاحظة أنه ضمن العدد المحدد من الاستخدامات، يظل التأثير التحفيزي لبطانة التفاعل جيدًا.
ارتفاع معدل الاسترداد واختبار الدقة
تم اختيار عينتين، واحدة من أسطح المسار البلاستيكية الجاهزة والأخرى من المواد الخام، وتم تحضير كل منهما في عينات مسننة تحتوي على البارافينات المكلورة قصيرة السلسلة (SCCPs) في ثلاثة مستويات تركيز مختلفة. تم إجراء اختبارات الاسترداد والدقة. ويبين الجدول أدناه متوسط معدلات الاسترداد والانحرافات المعيارية النسبية. ويمكن ملاحظة أن معدلات التعافي المرتفعة تراوحت بين 82.4% إلى 97.2%، مع انحرافات معيارية نسبية تتراوح بين 3.4% إلى 4.9%.
الجدول 1: معدل الاسترداد المرتفع ودقة الطريقة (ن = 6)
إضافة التركيز (جم/كجم)
المنتج النهائي
مواد خام
متوسط معدل الاسترداد /%
تحديد وضع اللاجئ /٪
متوسط معدل الاسترداد /%
تحديد وضع اللاجئ /٪
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
تحليل العينة الفعلية ومقارنة الطريقة
تم اختيار عينة من مادة المسار المعروفة التي تحتوي على محتوى البارافينات المكلورة قصيرة السلسلة (SCCPs) للكشف عنها باستخدام الفصل اللوني للغاز - قياس الطيف الكتلي (GC-MS) والطريقة المعتمدة في هذه الدراسة. يظهر الشكل اللوني القياسي للعينة التي تم الحصول عليها في الشكل أ. ومن خلال الرسم البياني، يمكن ملاحظة أنه عند استخدام GC-MS للكشف، يكون الطيف عرضة للتداخل من البارافينات المكلورة الأخرى بطول السلسلة، مما يؤثر على النتائج الكمية. ومع ذلك، عند استخدام طريقة الفصل اللوني للغاز الهيكلي الكربوني (الشكل ب)، تكون الأطياف واضحة ومرئية لكل قمة ألكان بعد الاختزال إلى ألكانات ذات سلسلة مستقيمة. وعلى وجه الخصوص، بالنسبة للبارافينات المكلورة ذات أطوال السلسلة المختلفة، يمكن تحقيق الفصل الفعال، وتجنب التداخل المتبادل.
الشكل: مخططات كروماتوغرافية للبارافينات المكلورة قصيرة السلسلة في عينات من البلاستيك تم تحديدها بطرق مختلفة
(أ. تحليل كروماتوغرافيا الغاز - قياس الطيف الكتلي؛ ب. تحليل كروماتوغرافيا غاز الهيكل العظمي للكربون)
خاتمة
أنشأت هذه الدراسة طريقة لتحديد محتوى البارافينات المكلورة قصيرة السلسلة (SCCPs) في أسطح المسار البلاستيكية باستخدام تحليل كروماتوجرافيا الغاز الهيكلي الكربوني. تعالج هذه الطريقة بشكل فعال مسألة التداخل المتبادل بين البارافينات المكلورة ذات أطوال السلسلة المختلفة في العينات. وعلاوة على ذلك، فإن هذه الطريقة لها تكاليف كشف منخفضة ويمكن تطبيقها على نطاق واسع في مختبرات مختلفة. وهو يوفر طريقة مساعدة فعالة لاستبعاد التداخل في الكشف عن البارافينات المكلورة قصيرة السلسلة (SCCPs) على المسارات البلاستيكية.
