Parafin terklorinasi (CPs), juga dikenal sebagai n-alkana poliklorinasi (PCA), memiliki rumus kimia CnH2n+2-mClm. Mereka adalah sekelompok turunan terklorinasi buatan dari n-alkana rantai lurus, dengan panjang rantai karbon (n) berkisar antara 10 hingga 38 atom karbon dan kandungan klorin biasanya berkisar antara 30% hingga 70% massa.
Diagram Struktur Kimia Parafin Terklorinasi (CnH2n+2-mClm)
Pada suhu kamar, selain parafin terklorinasi 70% berbentuk padatan putih, sisa parafin terklorinasi berbentuk cairan tidak berwarna atau berwarna kuning muda. Parafin terklorinasi umumnya dikategorikan menjadi tiga kelas berdasarkan panjang rantai karbon: parafin terklorinasi rantai pendek (SCCPs) dengan panjang rantai karbon 10 hingga 13 atom karbon, parafin terklorinasi rantai menengah (MCCPs) dengan panjang rantai karbon 14 hingga 17 atom karbon, dan parafin terklorinasi rantai panjang (LCCPs) dengan panjang rantai karbon 20 hingga 30 karbon atom.
Di sektor industri, parafin terklorinasi umumnya digunakan sebagai penghambat api dan pemlastis tambahan dalam pembuatan berbagai bahan polimer. Mereka juga digunakan sebagai aditif dalam persiapan permukaan lintasan plastik. Saat ini, parafin terklorinasi rantai menengah hingga panjang terutama digunakan dalam produksi jalur plastik. Namun, karena pengaruh proses, penanganan yang tidak tepat terhadap parafin terklorinasi rantai sedang hingga panjang sering kali mengakibatkan sisa parafin terklorinasi rantai pendek dalam jumlah kecil.
Parafin terklorinasi rantai pendek (SCCP) adalah sekelompok turunan yang dibentuk oleh reaksi klorinasi pada alkana normal rantai lurus, panjang rantai karbon berkisar antara 10 hingga 13 atom karbon dan kandungan klorin biasanya berkisar antara 30% hingga 70% (berdasarkan massa). Menurut Sistem Informasi Zat Kimia (ESIS) Badan Bahan Kimia Eropa, SCCP (C10~C13) diklasifikasikan sebagai karsinogen kategori 3 (R40) dan dapat menyebabkan efek merugikan jangka panjang pada kulit jika terpapar dalam waktu lama (R66). Mereka dianggap sebagai golongan senyawa baru dengan karakteristik PBT (zat persisten, bioakumulatif, dan beracun).
Saat ini, standar nasional mengadopsi spektrometri massa ionisasi negatif penangkapan elektron kromatografi gas (GC-ECNI-MS) untuk mendeteksi SCCP pada permukaan lintasan plastik. Namun, metode ini cenderung menemui puncak tumpang tindih dan gangguan pada hasil perhitungan akhir ketika menganalisis sampel yang mengandung parafin terklorinasi dengan panjang rantai berbeda.
Penentuan SCCP dengan kromatografi gas kerangka karbon melibatkan dehidroklorinasi SCCP secara katalitik menjadi alkana rantai lurus dalam kondisi suhu tinggi untuk dianalisis. Reaksinya direpresentasikan sebagai berikut:
Metode ini menawarkan keuntungan yang signifikan dalam menentukan campuran parafin terklorinasi dengan panjang rantai berbeda, secara efektif menyelesaikan interferensi timbal balik selama deteksi parafin terklorinasi dengan panjang rantai berbeda dan menghindari kesalahan positif. Makalah ini akan memperkenalkan metode kromatografi gas kerangka karbon untuk mendeteksi SCCP pada permukaan lintasan plastik jadi, memberikan metode tambahan yang efektif untuk menghilangkan gangguan dalam pendeteksian SCCP pada lintasan plastik.
Bagian Eksperimen
1.1 Reagen dan Instrumen
Kromatografi gas Agilent 7890A dilengkapi dengan detektor ionisasi nyala (FID). Standar alkana rantai lurus: C10, C11, C12, C13, dan standar SCCP: 1,2,4-trimetilbenzena.
Katalis paladium klorida dan lapisan reaksi kerangka karbon: Dibuat menurut SN/T 2570-2010.
1.2 Perlakuan Awal Sampel
Menurut metode pra-perlakuan yang diuraikan dalam Lampiran G 5.1~5.2 GB 36246-2018, sampel harus menjalani pra-perlakuan dan memperoleh larutan uji.
1.3 Kondisi Kromatografi Gas
Kolom kromatografi gas kapiler DB-1701 (30m × 0,25m × 0,25μm); gas pembawa: gas hidrogen dengan kemurnian tinggi (kemurnian 99,999%), laju aliran 2 mL/menit; Suhu detektor FID 300 ℃; suhu port injeksi 275 ℃; laju aliran gas hidrogen untuk pembakaran 30 mL/menit; laju aliran udara untuk menunjang pembakaran 300 mL/menit; injeksi splitless, volume injeksi 1 μL; program suhu kolom: suhu awal 50 ℃, ditingkatkan dengan kecepatan 10 ℃/menit hingga 240 ℃, ditahan selama 4 menit.
1.4 Perhitungan Kandungan Parafin Terklorinasi Rantai Pendek dan Efisiensi Katalitik
Lihat Bab 7 SN/T 2570-2010 untuk menghitung konten yang relevan dan efisiensi katalitik lapisan.
Studi tentang Kinerja Katalitik
2.1 Suhu Pelabuhan Injeksi
Suhu merupakan parameter penting yang mempengaruhi efisiensi katalitik paladium klorida. Dalam kromatografi gas kerangka karbon, katalis ditempatkan pada lapisan reaksi, dan katalisis dicapai dengan menaikkan suhu lubang injeksi. Oleh karena itu, memilih suhu port injeksi yang tepat sangat penting untuk efisiensi reaksi. Hasilnya menunjukkan bahwa dengan meningkatnya suhu lubang injeksi, efisiensi hidrogenasi katalitik pertama-tama meningkat dan kemudian menurun secara bertahap. Efisiensi hidrogenasi katalitik tertinggi dicapai pada sekitar 275 ℃, mencapai sekitar 88,3%.
2.2 Kemampuan dan Stabilitas Hidrogenasi Katalitik
Konsentrasi larutan SCCP yang berbeda (mulai dari 20 μg/mL hingga 100 μg/mL) disiapkan untuk percobaan hidrogenasi katalitik. Hasil penelitian menunjukkan bahwa efisiensi katalitik lapisan reaksi berkisar antara 84,3% hingga 87,6%, menunjukkan stabilitas yang baik dari metode kromatografi gas kerangka karbon untuk penentuan SCCP. Menggunakan larutan standar SCCP dengan konsentrasi 40 μg/mL, 100 percobaan katalitik berturut-turut dilakukan. Hasil penelitian menunjukkan bahwa efisiensi katalitik katalis masih dapat dipertahankan diatas 85%. Terlihat bahwa dalam jumlah penggunaan yang ditentukan, efek katalitik dari lapisan reaksi tetap baik.
Tingkat Pemulihan Spiking dan Uji Presisi
Dua sampel, satu permukaan lintasan plastik jadi dan satu lagi bahan mentah, dipilih, dan masing-masing disiapkan menjadi sampel berduri yang mengandung SCCP pada tiga tingkat konsentrasi berbeda. Uji pemulihan dan presisi dilakukan. Tingkat pemulihan rata-rata dan deviasi standar relatif ditunjukkan pada tabel di bawah. Dapat diamati bahwa tingkat pemulihan lonjakan berkisar antara 82,4% hingga 97,2%, dengan standar deviasi relatif sebesar 3,4% hingga 4,9%.
Tabel 1: Tingkat Pemulihan Lonjakan dan Ketepatan Metode (n=6)
Penambahan Konsentrasi (g/kg)
Produk Jadi
Bahan Baku
Tingkat Pemulihan Rata-rata /%
RSD/%
Tingkat Pemulihan Rata-rata /%
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
Analisis Perbandingan Sampel dan Metode Aktual
Sampel bahan jejak yang mengandung konten SCCP dipilih untuk dideteksi menggunakan kromatografi gas-spektrometri massa (GC-MS) dan metode yang ditetapkan dalam penelitian ini. Kromatogram standar sampel yang diperoleh ditunjukkan pada Gambar a. Dari grafik, dapat diamati bahwa ketika menggunakan GC-MS untuk deteksi, spektrum rentan terhadap gangguan dari parafin terklorinasi panjang rantai lainnya, sehingga mempengaruhi hasil kuantitatif. Namun, ketika menggunakan metode kromatografi gas kerangka karbon (Gambar b), spektrumnya jelas dan terlihat untuk setiap puncak alkana setelah reduksi menjadi alkana rantai lurus. Khususnya, untuk parafin terklorinasi dengan panjang rantai berbeda, pemisahan yang efektif dapat dicapai, menghindari saling campur tangan.
Gambar: Kromatogram SCCP dalam Sampel Jalur Plastik Ditentukan dengan Metode Berbeda
(a. Kromatografi Gas-Spektrometri Massa; b. Kromatografi Gas Kerangka Karbon)
Kesimpulan
Studi ini menetapkan metode untuk menentukan kandungan parafin terklorinasi rantai pendek (SCCP) pada permukaan lintasan plastik menggunakan kromatografi gas kerangka karbon. Metode ini secara efektif mengatasi masalah interferensi timbal balik antara parafin terklorinasi dengan panjang rantai berbeda dalam sampel. Selain itu, metode ini memiliki biaya deteksi yang rendah dan dapat diterapkan secara luas di berbagai laboratorium. Ini memberikan metode tambahan yang efektif untuk mengecualikan gangguan dalam deteksi SCCP pada jalur plastik.
