A klórozott paraffinok (CP-k), más néven poliklórozott n-alkánok (PCA-k), kémiai képlete CnH2n+2-mClm. Ezek az egyenes láncú n-alkánok mesterségesen szintetizált klórozott származékai, amelyek szénlánchossza (n) 10-38 szénatom, klórtartalma pedig jellemzően 30-70 tömeg%.
Klórozott paraffinok kémiai szerkezeti diagramja (CnH2n+2-mClm)
Szobahőmérsékleten a 70%-os klórozott paraffin mellett fehér szilárd anyag, a klórozott paraffin többi része színtelen vagy világossárga folyadék. A klórozott paraffinokat a szénlánc hossza alapján általában három osztályba sorolják: rövid szénláncú klórozott paraffinok (SCCP-k) 10-13 szénatomos szénlánccal, közepes láncú klórozott paraffinok (MCCP-k) 14-17 szénatomos szénlánccal és tipikus LCCP-paraffinok 20-30 szénatomos szénlánc hosszúságú.
Az ipari szektorban a klórozott paraffinokat általában égésgátlóként és kiegészítő lágyítószerként használják különféle polimer anyagok előállításához. Adalékanyagként is alkalmazzák műanyag pályafelületek előkészítéséhez. Jelenleg a közepes és hosszú szénláncú klórozott paraffinokat elsősorban műanyag pályák gyártása során használják. A folyamat befolyása miatt azonban a közepes és hosszú szénláncú klórozott paraffinok nem megfelelő kezelése gyakran azt eredményezi, hogy nyomokban rövid szénláncú klórozott paraffinok maradnak vissza.
A rövid szénláncú klórozott paraffinok (SCCP-k) olyan származékok csoportja, amelyek egyenes láncú normál alkánok klórozási reakcióival képződnek, a szénlánc hossza 10-13 szénatom, és a klórtartalom jellemzően 30-70 tömegszázalék. Az Európai Vegyianyag-ügynökség Vegyianyag-információs Rendszere (ESIS) szerint az SCCP-k (C10-C13) a 3. kategóriájú rákkeltő anyagok közé tartoznak (R40), és hosszan tartó expozíció esetén hosszú távú káros hatásokat okozhatnak a bőrön (R66). Ezeket a PBT jellemzőkkel rendelkező új vegyületek osztályának tekintik (perzisztens, bioakkumulatív és mérgező anyagok).
Jelenleg a nemzeti szabvány gázkromatográfiás elektronbefogásos negatív ionizációs tömegspektrometriát (GC-ECNI-MS) alkalmaz az SCCP-k kimutatására a műanyag pályafelületeken. Ez a módszer azonban hajlamos csúcsátfedésre és interferenciára találni a végső számítási eredményekben, amikor különböző lánchosszúságú klórozott paraffinokat tartalmazó mintákat elemeznek.
Az SCCP-k szénvázas gázkromatográfiával történő meghatározása magában foglalja az SCCP-k katalitikus dehidroklórozását egyenes láncú alkánokká, magas hőmérsékleti körülmények között elemzés céljából. A reakciót a következőképpen ábrázoljuk:
Ez a módszer jelentős előnyöket kínál a különböző lánchosszúságú klórozott paraffinok keverékeinek meghatározásában, hatékonyan feloldja a kölcsönös interferenciát a különböző lánchosszúságú klórozott paraffinok kimutatása során, és elkerüli a hamis pozitív eredményeket. Ez a cikk egy szénváz-gázkromatográfiás módszert mutat be az SCCP-k kimutatására kész műanyag pályafelületeken, hatékony segédmódszert biztosítva az SCCP-k észlelésében a műanyag pályákon történő interferencia kiküszöbölésére.
Kísérleti szakasz
1.1 Reagensek és műszerek
Agilent 7890A gázkromatográf lángionizációs detektorral (FID). Az egyenes szénláncú alkánok standardjai: C10, C11, C12, C13, és az SCCP-k standardjai: 1,2,4-trimetil-benzol.
Palládium-klorid katalizátor és szénváz reakció bélés: SN/T 2570-2010 szerint elkészítve.
1.2 Minta előkezelés
A GB 36246-2018 számú szabadalom G 5.1-5.2. függelékében ismertetett előkezelési módszerek szerint a mintákat előkezelésnek vetik alá, és megkapják a vizsgálati oldatot.
1.3 Gázkromatográfiás körülmények
DB-1701 kapilláris gázkromatográfiás oszlop (30m × 0,25m × 0,25μm); vivőgáz: nagy tisztaságú hidrogéngáz (tisztaság 99,999%), áramlási sebesség 2 ml/perc; FID detektor hőmérséklete 300 ℃; befecskendezési nyílás hőmérséklete 275 ℃; hidrogéngáz áramlási sebessége az égéshez 30 ml/perc; levegő áramlási sebessége a támogató égéshez 300 ml/perc; osztás nélküli injekció, injekció térfogata 1 μL; oszlop hőmérsékleti program: kezdeti hőmérséklet 50 ℃, 10 ℃/perc sebességgel 240 ℃-ra emelve, 4 percig tartva.
1.4 A rövid szénláncú klórozott paraffintartalom és a katalitikus hatásfok kiszámítása
Lásd az SN/T 2570-2010 7. fejezetét a vonatkozó tartalom és a bélés katalitikus hatékonyságának kiszámításához.
Tanulmány a katalitikus teljesítményről
2.1 A befecskendező nyílás hőmérséklete
A hőmérséklet a palládium-klorid katalitikus hatékonyságát befolyásoló fontos paraméter. A szénvázas gázkromatográfiánál a katalizátort a reakcióbélésbe helyezik, és a katalízist a befecskendezőnyílás hőmérsékletének emelésével érik el. Ezért a megfelelő befecskendezési nyílás hőmérsékletének kiválasztása kulcsfontosságú a reakció hatékonysága szempontjából. Az eredmények azt mutatják, hogy a befecskendezési nyílás hőmérsékletének növekedésével a katalitikus hidrogénezés hatékonysága először növekszik, majd fokozatosan csökken. A legmagasabb katalitikus hidrogénezési hatásfok 275 ℃ körüli hőmérsékleten érhető el, megközelítőleg 88,3%.
2.2 A katalitikus hidrogénezés képessége és stabilitása
A katalitikus hidrogénezési kísérletekhez különböző koncentrációjú SCCP-oldatokat (20 μg/mL és 100 μg/mL között) készítettem. Az eredmények azt mutatták, hogy a reakcióbélés katalitikus hatékonysága 84,3% és 87,6% között változott, ami jelzi a szénvázas gázkromatográfiás módszer jó stabilitását az SCCP-k meghatározásához. 40 μg/ml koncentrációjú SCCP-k standard oldatával 100 egymást követő katalitikus kísérletet végeztünk. Az eredmények azt mutatták, hogy a katalizátor katalitikus hatásfoka továbbra is 85% felett tartható. Látható, hogy a megadott számú felhasználáson belül a reakcióbélés katalitikus hatása jó marad.
Spiking Recovery Rate és Precision Test
Két mintát választottunk ki, egy kész műanyag pályafelületből és egy nyersanyagból, és mindegyiket SCCP-t három különböző koncentrációban tartalmazó tüskés mintákká preparáltuk. Helyreállítási és precíziós teszteket végeztek. Az átlagos visszanyerési arányokat és a relatív szórásokat az alábbi táblázat tartalmazza. Megfigyelhető, hogy a tüske-visszanyerési arányok 82,4% és 97,2% között változtak, a relatív szórással 3,4% és 4,9% között volt.
1. táblázat: Tüske-helyreállítási arány és a módszer pontossága (n=6)
Koncentráció hozzáadása (g/kg)
Kész termék
Nyersanyagok
Átlagos megtérülési arány /%
RSD /%
Átlagos megtérülési arány /%
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
A tényleges minta és módszer összehasonlításának elemzése
Egy ismert SCCP-tartalmú nyomanyag mintáját választottuk ki a gázkromatográfiás-tömegspektrometria (GC-MS) és az ebben a tanulmányban kialakított módszerrel történő kimutatásra. A kapott minta standard kromatogramja az a. ábrán látható. A grafikonon megfigyelhető, hogy ha GC-MS-t használunk detektálásra, a spektrum hajlamos más lánchosszúságú klórozott paraffinok interferenciájára, ami befolyásolja a kvantitatív eredményeket. A szénváz-gázkromatográfiás módszer alkalmazásakor azonban (b. ábra) a spektrumok tiszta láncú alkánokká redukálást követően minden alkáncsúcsnál tiszták és láthatóak. Különösen a különböző lánchosszúságú klórozott paraffinok esetében érhető el hatékony elválasztás, elkerülve a kölcsönös interferenciát.
ábra: Különböző módszerekkel meghatározott SCCP-k kromatogramjai műanyag pályamintákban
(a. Gázkromatográfia-tömegspektrometria; b. Szénváz gázkromatográfia)
Következtetés
Ez a tanulmány módszert hozott létre a rövid szénláncú klórozott paraffinok (SCCP) meghatározására műanyag pályafelületeken szénvázas gázkromatográfiával. A módszer hatékonyan kezeli a mintákban található, különböző lánchosszúságú klórozott paraffinok közötti kölcsönös interferencia problémáját. Ezenkívül a módszer alacsony kimutatási költséggel jár, és széles körben alkalmazható különböző laboratóriumokban. Hatékony segédmódszert biztosít az interferencia kizárására az SCCP-k érzékelésében a műanyag pályákon.
