پارافین های کلردار (CPs)، همچنین به عنوان n-آلکان های پلی کلره (PCAs) شناخته می شوند، دارای فرمول شیمیایی CnH2n+2-mClm هستند. آنها گروهی از مشتقات کلردار سنتز شده مصنوعی از n-آلکان های زنجیره مستقیم هستند، با طول زنجیره کربن (n) از 10 تا 38 اتم کربن و محتوای کلر معمولاً بین 30٪ تا 70٪ جرمی.
در دمای اتاق، علاوه بر اینکه 70 درصد پارافین کلردار یک جامد سفید است، بقیه پارافین کلردار بی رنگ یا مایع زرد روشن است. پارافین های کلردار به طور کلی بر اساس طول زنجیره کربنی به سه دسته تقسیم می شوند: پارافین های کلردار با زنجیره کوتاه (SCCPs) با طول زنجیره کربن 10 تا 13 اتم کربن، پارافین های کلردار با زنجیره متوسط (MCCPs) با طول زنجیره کربنی 14 تا اتم اتمی کربن دار معمولی، و پارافین های کلردار با زنجیره متوسط 14 تا 17. (LCCP) با طول زنجیره کربن 20 تا 30 اتم کربن.
در بخش صنعتی، پارافین های کلردار معمولاً به عنوان بازدارنده شعله و نرم کننده های کمکی در تهیه مواد پلیمری مختلف مورد استفاده قرار می گیرند. آنها همچنین به عنوان مواد افزودنی در آماده سازی سطوح آهنگ پلاستیکی استفاده می شوند. در حال حاضر، پارافین های کلردار با زنجیره متوسط تا بلند عمدتاً در تولید آهنگ های پلاستیکی استفاده می شود. با این حال، به دلیل تأثیرات فرآیند، استفاده نادرست از پارافین های کلردار با زنجیره متوسط تا بلند اغلب منجر به باقی ماندن مقادیر کمی از پارافین های کلردار با زنجیره کوتاه می شود.
پارافینهای کلردار با زنجیره کوتاه (SCCPs) گروهی از مشتقات هستند که از واکنشهای کلرزنی روی آلکانهای معمولی با زنجیره مستقیم تشکیل میشوند، طول زنجیره کربن بین 10 تا 13 اتم کربن و محتوای کلر معمولاً از 30٪ تا 70٪ (بر اساس جرم) متغیر است. طبق سیستم اطلاعات مواد شیمیایی آژانس مواد شیمیایی اروپا (ESIS)، SCCPها (C10~C13) به عنوان سرطانزاهای دسته 3 (R40) طبقهبندی میشوند و ممکن است در صورت قرار گرفتن در معرض طولانی مدت اثرات نامطلوب طولانیمدتی در پوست ایجاد کنند (R66). آنها به عنوان یک کلاس از ترکیبات جدید با ویژگی های PBT (مواد پایدار، تجمع پذیر و سمی) در نظر گرفته می شوند.
در حال حاضر، استاندارد ملی، طیف سنجی جرمی یونیزاسیون منفی یونیزاسیون کروماتوگرافی گازی-گرفتن الکترون (GC-ECNI-MS) را برای تشخیص SCCP در سطوح مسیر پلاستیکی اتخاذ می کند. با این حال، این روش در هنگام تجزیه و تحلیل نمونههای حاوی پارافینهای کلردار با طولهای زنجیره متفاوت، با همپوشانی و تداخل در نتایج محاسبات نهایی مواجه میشود.
تعیین SCCPs توسط کروماتوگرافی گازی اسکلت کربنی شامل SCCPs کاتالیزوری کلر زدایی به آلکان های زنجیره مستقیم تحت شرایط دمای بالا برای تجزیه و تحلیل است. واکنش به صورت زیر نمایش داده می شود:
این روش مزایای قابل توجهی در تعیین مخلوطهای پارافینهای کلردار با طولهای زنجیر مختلف ارائه میدهد، به طور موثر تداخل متقابل را در هنگام تشخیص پارافینهای کلردار با طولهای زنجیره متفاوت حل میکند و از مثبت کاذب جلوگیری میکند. این مقاله یک روش کروماتوگرافی اسکلت-گاز کربن را برای تشخیص SCCPها در سطوح آهنگ پلاستیکی نهایی معرفی میکند، که یک روش کمکی موثر برای حذف تداخل در تشخیص SCCP در مسیرهای پلاستیکی ارائه میکند.
کاتالیزور پالادیوم کلرید و پوشش واکنش اسکلت کربنی: تهیه شده بر اساس SN/T 2570-2010.
1.2 پیش تصفیه نمونه
با توجه به روش های پیش تصفیه که در ضمیمه G 5.1 ~ 5.2 از GB 36246-2018 مشخص شده است، نمونه ها در معرض پیش تصفیه قرار می گیرند و محلول آزمایش را به دست می آورند.
1.3 شرایط کروماتوگرافی گازی
ستون کروماتوگرافی گازی مویرگی DB-1701 (30m × 0.25m × 0.25μm). گاز حامل: گاز هیدروژن با خلوص بالا (خلوص 99.999%)، سرعت جریان 2 میلی لیتر در دقیقه. دمای آشکارساز FID 300 ℃; دمای پورت تزریق 275 ℃; نرخ جریان گاز هیدروژن برای احتراق 30 میلی لیتر در دقیقه. سرعت جریان هوا برای احتراق پشتیبانی 300 میلی لیتر در دقیقه. تزریق بدون تقسیم، حجم تزریق 1 میکرولیتر. برنامه دمای ستون: دمای اولیه 50 ℃، با سرعت 10 ℃ در دقیقه به 240 ℃ افزایش یافت، به مدت 4 دقیقه نگه داشت.
1.4 محاسبه پارافین های کلردار با زنجیره کوتاه و بازده کاتالیزوری
برای محاسبه بازده کاتالیزوری محتوای مربوطه و پوشش به فصل 7 SN/T 2570-2010 مراجعه کنید.
مطالعه عملکرد کاتالیزوری
2.1 دمای پورت تزریق
دما یک پارامتر مهم است که بر کارایی کاتالیزوری پالادیوم کلرید تأثیر می گذارد. در کروماتوگرافی گازی اسکلت کربنی، کاتالیزور در لایه واکنش قرار می گیرد و با افزایش دمای درگاه تزریق، کاتالیزور حاصل می شود. بنابراین، انتخاب دمای پورت تزریق مناسب برای راندمان واکنش بسیار مهم است. نتایج نشان می دهد که با افزایش دمای پورت تزریق، راندمان هیدروژناسیون کاتالیزوری ابتدا افزایش می یابد و سپس به تدریج کاهش می یابد. بالاترین راندمان هیدروژناسیون کاتالیزوری در حدود 275 ℃ به دست می آید که تقریباً به 88.3٪ می رسد.
2.2 قابلیت و پایداری هیدروژناسیون کاتالیستی
غلظتهای مختلف محلولهای SCCPs (از 20 میکروگرم در میلیلیتر تا 100 میکروگرم در میلیلیتر) برای آزمایشهای هیدروژناسیون کاتالیزوری تهیه شد. نتایج نشان داد که راندمان کاتالیزوری پوشش واکنش از 84.3٪ تا 87.6٪ متغیر است که نشان دهنده پایداری خوب روش کروماتوگرافی گازی اسکلت کربنی برای تعیین SCCPs است. با استفاده از محلول استاندارد SCCPs با غلظت 40 میکروگرم بر میلی لیتر، 100 آزمایش کاتالیزوری متوالی انجام شد. نتایج نشان داد که راندمان کاتالیزوری کاتالیزور همچنان می تواند بالای 85 درصد حفظ شود. مشاهده می شود که در تعداد مشخص شده استفاده، اثر کاتالیزوری پوشش واکنش خوب باقی می ماند.
میزان بازیابی اسپک و تست دقیق
دو نمونه، یکی از سطوح آهنگ تمام شده پلاستیکی و یکی از مواد خام، انتخاب شدند و هر کدام به نمونههای میخدار حاوی SCCP در سه سطح غلظت مختلف آماده شدند. بازیابی و آزمایش های دقیق انجام شد. میانگین نرخ بازیابی و انحراف استاندارد نسبی در جدول زیر نشان داده شده است. می توان مشاهده کرد که نرخ بازیابی سنبله از 82.4٪ تا 97.2٪، با انحراف استاندارد نسبی 3.4٪ تا 4.9٪ متغیر بود.
جدول 1: نرخ بازیابی سنبله و دقت روش (n=6)
افزایش غلظت (گرم بر کیلوگرم)
محصول تمام شده
مواد اولیه
میانگین نرخ بازیابی /%
RSD /%
میانگین نرخ بازیابی /%
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
تجزیه و تحلیل نمونه واقعی و مقایسه روش
نمونه ای از یک ماده مسیر حاوی محتوای SCCPs شناخته شده برای تشخیص با استفاده از کروماتوگرافی گازی - طیف سنجی جرمی (GC-MS) و روش ایجاد شده در این مطالعه انتخاب شد. کروماتوگرام استاندارد نمونه به دست آمده در شکل الف نشان داده شده است. از نمودار، می توان مشاهده کرد که هنگام استفاده از GC-MS برای تشخیص، طیف مستعد تداخل سایر پارافین های کلردار با طول زنجیره است که بر نتایج کمی تأثیر می گذارد. با این حال، هنگام استفاده از روش کروماتوگرافی اسکلت کربنی-گاز (شکل b)، طیف ها برای هر پیک آلکان پس از کاهش به آلکان های زنجیره مستقیم واضح و قابل مشاهده هستند. به ویژه، برای پارافینهای کلردار با طولهای زنجیره متفاوت، میتوان به جداسازی مؤثری دست یافت و از تداخل متقابل اجتناب کرد.
شکل: کروماتوگرامهای SCCP در نمونههای مسیر پلاستیکی با روشهای مختلف تعیین شدهاند.
این مطالعه روشی را برای تعیین محتوای پارافینهای کلردار با زنجیره کوتاه (SCCPs) در سطوح مسیر پلاستیکی با استفاده از کروماتوگرافی گازی اسکلت کربنی ایجاد کرد. این روش به طور موثر به موضوع تداخل متقابل بین پارافین های کلردار با طول های زنجیره متفاوت در نمونه ها می پردازد. علاوه بر این، این روش هزینه های تشخیص پایینی دارد و می تواند به طور گسترده در آزمایشگاه های مختلف استفاده شود. این یک روش کمکی موثر برای حذف تداخل در تشخیص SCCP در مسیرهای پلاستیکی ارائه میکند.
