Полихлорланған n-алкандар (ПСА) деп те аталатын хлорланған парафиндердің (CPs) CnH2n+2-mClm химиялық формуласы бар. Олар көміртегі тізбегінің ұзындығы (n) 10-нан 38 көміртек атомына дейін және хлордың мөлшері әдетте массасы бойынша 30%-дан 70%-ға дейін болатын түзу тізбекті n-алкандардың жасанды түрде синтезделген хлорланған туындыларының тобы болып табылады.
Хлорланған парафиндердің химиялық құрылым диаграммасы (CnH2n+2-mClm)
Бөлме температурасында 70% хлорлы парафиннен басқа ақ түсті қатты зат, хлорланған парафиннің қалған бөлігі түссіз немесе ашық сары сұйықтық болып табылады. Хлорланған парафиндер негізінен көміртегі тізбегінің ұзындығына байланысты үш класқа бөлінеді: көміртегі тізбегінің ұзындығы 10-нан 13 көміртегі атомына дейін қысқа тізбекті хлорлы парафиндер (SCCPs), көміртегі тізбегі ұзындығы 14-тен 17-ге дейінгі типтік парафиндер және орташа тізбекті хлорланған парафиндер (MCCPs). (LCCPs) көміртегі тізбегі ұзындығы 20-30 көміртегі атомдары.
Өнеркәсіптік секторда хлорлы парафиндер әртүрлі полимерлі материалдарды дайындауда жалынға қарсы заттар және көмекші пластификаторлар ретінде қолданылады. Олар сонымен қатар пластмасса жол беттерін дайындауда қоспалар ретінде қолданылады. Қазіргі уақытта орта және ұзын тізбекті хлорлы парафиндер негізінен пластмассадан жасалған жолдарды өндіруде қолданылады. Дегенмен, технологиялық әсерлерге байланысты орташа және ұзын тізбекті хлорлы парафиндерді дұрыс пайдаланбау көбінесе қысқа тізбекті хлорланған парафиндердің із қалдыруына әкеледі.
Қысқа тізбекті хлорланған парафиндер (ҚҚҚП) – түзу тізбекті қалыпты алкандарда хлорлау реакциялары нәтижесінде түзілетін туындылар тобы , көміртегі тізбегінің ұзындығы 10-нан 13 көміртек атомына дейін және хлор мөлшері әдетте 30%-дан 70%-ға дейін (масса бойынша). Еуропалық Химиялық Агенттіктің Химиялық заттар туралы ақпараттық жүйесіне (ESIS) сәйкес SCCPs (C10~C13) 3 санаттағы канцерогендерге (R40) жатқызылады және ұзақ әсер еткенде теріге ұзақ мерзімді жағымсыз әсерлерді тудыруы мүмкін (R66). Олар PBT сипаттамалары бар жаңа қосылыстардың класы ретінде қарастырылады (тұрақты, биоаккумуляциялық және улы заттар).
Қазіргі уақытта ұлттық стандарт пластмасса жол беттерінде SCCP анықтау үшін газды хроматография-электронды түсіру теріс иондану масс-спектрометриясын (GC-ECNI-MS) қабылдайды. Дегенмен, бұл әдіс әртүрлі тізбек ұзындықтары бар хлорланған парафиндері бар үлгілерді талдау кезінде соңғы есептеу нәтижелерінде ең жоғары қабаттасуға және кедергіге тап болады.
Көміртек қаңқасының газ хроматографиясы арқылы SCCP-ді анықтау талдау үшін жоғары температура жағдайында SCCP-терді түз тізбекті алкандарға каталитикалық дегидрохлорлауды қамтиды. Реакция келесі түрде көрсетіледі:
Бұл әдіс әртүрлі тізбек ұзындықтары бар хлорланған парафиндердің қоспаларын анықтауда айтарлықтай артықшылықтар береді, әртүрлі тізбек ұзындықтары бар хлорланған парафиндерді анықтау кезінде өзара кедергілерді тиімді шешеді және жалған позитивтерді болдырмайды. Бұл мақалада пластик жолдарда SCCP анықтау кезінде кедергілерді жоюдың тиімді көмекші әдісін қамтамасыз ететін дайын пластмасса жол беттерінде SCCP анықтау үшін көміртекті қаңқа-газ хроматография әдісі енгізіледі.
Эксперимент бөлімі
1.1 Реагенттер мен аспаптар
Жалынды иондау детекторымен (FID) жабдықталған Agilent 7890A газ хроматографы. Түзу тізбекті алкандардың стандарттары: C10, C11, C12, C13 және SCCP стандарттары: 1,2,4-триметилбензол.
Палладий хлориді катализаторы және көміртек қаңқасының реакциясы төсемі: SN/T 2570-2010 сәйкес дайындалған.
1.2 Үлгіні алдын ала өңдеу
36246-2018 GB G 5.1~5.2 қосымшасында көрсетілген алдын ала өңдеу әдістеріне сәйкес үлгілер алдын ала өңдеуден өтеді және сынақ ерітіндісін алады.
1.3 Газ хроматографиясының шарттары
DB-1701 капиллярлық газ хроматографиялық баған (30м × 0,25м × 0,25мкм); тасымалдаушы газ: жоғары таза сутегі газы (тазалығы 99,999%), шығыны 2 мл/мин; FID детекторының температурасы 300 ℃; инъекция портының температурасы 275 ℃; жану үшін сутегі газының шығыны 30 мл/мин; қолдау жану үшін ауа ағынының жылдамдығы 300 мл/мин; бөлінбейтін инъекция, инъекция көлемі 1 мкл; баған температурасы бағдарламасы: бастапқы температура 50 ℃, 10 ℃/мин жылдамдықпен 240 ℃ дейін көтеріледі, 4 минут ұсталады.
1.4 Қысқа тізбекті хлорлы парафиндердің құрамы мен каталитикалық тиімділігін есептеу
Тиісті мазмұн мен қаптаманың каталитикалық тиімділігін есептеу үшін SN/T 2570-2010 7-тарауын қараңыз.
Каталитикалық өнімділікті зерттеу
2.1 Инъекция портының температурасы
Температура палладий хлоридінің каталитикалық тиімділігіне әсер ететін маңызды параметр болып табылады. Көміртек қаңқасының газ хроматографиясында катализатор реакция төсеміне орналастырылады, ал катализге айдау портының температурасын көтеру арқылы қол жеткізіледі. Сондықтан, сәйкес инъекция портының температурасын таңдау реакция тиімділігі үшін өте маңызды. Нәтижелер айдау портының температурасының жоғарылауымен каталитикалық гидрлеудің тиімділігі алдымен артып, содан кейін бірте-бірте төмендейтінін көрсетеді. Каталитикалық гидрлеудің ең жоғары тиімділігі шамамен 275 ℃ температурада қол жеткізіледі, шамамен 88,3% жетеді.
2.2 Каталитикалық гидрогенизацияның мүмкіндігі мен тұрақтылығы
Каталитикалық гидрлеу тәжірибелері үшін SCCPs ерітінділерінің әртүрлі концентрациясы (20 мкг/мл-ден 100 мкг/мл-ге дейін) дайындалды. Нәтижелер реакция қаптамасының каталитикалық тиімділігі 84,3%-дан 87,6%-ға дейін ауытқығанын көрсетті, бұл SCCPs анықтау үшін көміртегі қаңқасының газ хроматографиясы әдісінің жақсы тұрақтылығын көрсетеді. 40 мкг/мл концентрациясы бар SCCP стандартты ерітіндісін пайдаланып, 100 қатарынан каталитикалық тәжірибе жүргізілді. Нәтижелер катализатордың каталитикалық тиімділігін әлі де 85%-дан жоғары ұстауға болатынын көрсетті. Көрсетілген пайдалану санының ішінде реакция төсемінің каталитикалық әсері жақсы болып қала береді.
Қалпына келтіру жылдамдығы және дәлдік сынағы
Екі үлгі, біреуі дайын пластмасса жол беттері және біреуі шикізат, таңдалды және әрқайсысы үш түрлі концентрация деңгейінде SCCP бар тікенді үлгілерге дайындалды. Қалпына келтіру және дәлдік сынақтары жүргізілді. Қалпына келтірудің орташа жылдамдығы және салыстырмалы стандартты ауытқулар төмендегі кестеде көрсетілген. Шығудың қалпына келу қарқыны 82,4%-дан 97,2%-ға дейін, салыстырмалы стандартты ауытқулар 3,4%-дан 4,9%-ға дейін болғанын байқауға болады.
1-кесте: Спайкты қалпына келтіру жылдамдығы және әдіс дәлдігі (n=6)
Концентрациясы (г/кг)
Дайын өнім
Шикізат
Орташа қалпына келтіру жылдамдығы /%
RSD /%
Орташа қалпына келтіру жылдамдығы /%
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
Нақты үлгіні талдау және әдісті салыстыру
Газ хроматографиясы-масса-спектрометрия (GC-MS) және осы зерттеуде орнатылған әдіс арқылы анықтау үшін белгілі SCCPs мазмұны бар жол материалының үлгісі таңдалды. Алынған үлгінің стандартты хроматограммасы а-суретте көрсетілген. Графиктен анықтау үшін GC-MS пайдаланған кезде спектрдің сандық нәтижелерге әсер ететін басқа тізбек ұзындығы хлорланған парафиндердің интерференциясына бейім екенін байқауға болады. Дегенмен, көміртекті скелеттік-газды хроматография әдісін қолданғанда (б-сурет) түзу тізбекті алкандарға тотықсызданғаннан кейін әрбір алкан шыңы үшін спектрлер анық және көрінеді. Атап айтқанда, әртүрлі тізбек ұзындығы бар хлорланған парафиндер үшін өзара араласуды болдырмай, тиімді бөлуге қол жеткізуге болады.
Сурет: Әртүрлі әдістермен анықталған пластикалық жол үлгілеріндегі SCCP хроматограммалары
(а. Газ хроматографиясы-масс-спектрометрия; б. Көміртек қаңқасының газ хроматографиясы)
Қорытынды
Бұл зерттеу көміртегі қаңқасының газ хроматографиясын қолдана отырып, пластикалық жол беттеріндегі қысқа тізбекті хлорлы парафиндердің (SCCPs) мазмұнын анықтау әдісін белгіледі. Әдіс үлгілердегі әртүрлі тізбек ұзындықтары бар хлорланған парафиндер арасындағы өзара интерференция мәселесін тиімді шешеді. Сонымен қатар, әдістің анықтау құны төмен және әртүрлі зертханаларда кеңінен қолданылуы мүмкін. Ол пластик жолдарда SCCP анықтау кезінде кедергілерді болдырмайтын тиімді көмекші әдісті қамтамасыз етеді.
