Parafin berklorin (CPs), juga dikenali sebagai n-alkana polychlorinated (PCA), mempunyai formula kimia CnH2n+2-mClm. Ia adalah sekumpulan terbitan berklorin tersintesis buatan bagi n-alkana rantai lurus, dengan panjang rantai karbon (n) antara 10 hingga 38 atom karbon dan kandungan klorin lazimnya antara 30% hingga 70% mengikut jisim.
Gambarajah Struktur Kimia Parafin Berklorin (CnH2n+2-mClm)
Pada suhu bilik, sebagai tambahan kepada 70% parafin berklorin adalah pepejal putih, selebihnya parafin berklorin adalah cecair tidak berwarna atau kuning muda. Parafin berklorin secara amnya dikategorikan kepada tiga kelas berdasarkan panjang rantai karbon: parafin berklorin rantai pendek (SCCP) dengan panjang rantai karbon 10 hingga 13 atom karbon, parafin berklorin rantai sederhana (MCCP) dengan panjang rantai karbon 14 hingga 17 atom karbon, dan parafin rantai karbon berklorin biasa (LCCP) rantai panjang. 20 hingga 30 atom karbon.
Dalam sektor perindustrian, parafin berklorin biasanya digunakan sebagai kalis api dan pemplastik tambahan dalam penyediaan pelbagai bahan polimer. Ia juga digunakan sebagai bahan tambahan dalam penyediaan permukaan trek plastik. Pada masa ini, parafin berklorin rantai sederhana hingga panjang digunakan terutamanya dalam pengeluaran trek plastik. Walau bagaimanapun, disebabkan oleh pengaruh proses, pengendalian parafin berklorin rantai sederhana hingga panjang yang tidak betul selalunya mengakibatkan jumlah surih parafin berklorin rantai pendek yang tinggal.
Parafin berklorin rantai pendek (SCCPs) ialah sekumpulan derivatif yang terbentuk melalui tindak balas pengklorinan pada alkana normal rantai lurus, panjang rantai karbon antara 10 hingga 13 atom karbon dan kandungan klorin biasanya antara 30% hingga 70% (mengikut jisim). Menurut Sistem Maklumat Bahan Kimia (ESIS) Agensi Kimia Eropah, SCCP (C10~C13) dikelaskan sebagai karsinogen kategori 3 (R40) dan boleh menyebabkan kesan buruk jangka panjang pada kulit apabila pendedahan berpanjangan (R66). Ia dianggap sebagai kelas sebatian baru dengan ciri PBT (bahan berterusan, bioakumulatif, dan toksik).
Pada masa ini, piawaian kebangsaan mengguna pakai spektrometri jisim pengionan negatif penangkapan kromatografi gas (GC-ECNI-MS) untuk pengesanan SCCP dalam permukaan landasan plastik. Walau bagaimanapun, kaedah ini cenderung untuk menghadapi pertindihan puncak dan gangguan dalam keputusan pengiraan akhir apabila menganalisis sampel yang mengandungi parafin berklorin dengan panjang rantai yang berbeza.
Penentuan SCCPs oleh kromatografi gas rangka karbon melibatkan pemangkin penyahhidroklorinan SCCP kepada alkana rantai lurus di bawah keadaan suhu tinggi untuk analisis. Reaksi diwakili seperti berikut:
Kaedah ini menawarkan kelebihan ketara dalam menentukan campuran parafin berklorin dengan panjang rantai yang berbeza, dengan berkesan menyelesaikan gangguan bersama semasa pengesanan parafin berklorin dengan panjang rantai yang berbeza dan mengelakkan positif palsu. Makalah ini akan memperkenalkan kaedah kromatografi gas rangka karbon untuk mengesan SCCP dalam permukaan trek plastik siap, menyediakan kaedah tambahan yang berkesan untuk menghapuskan gangguan dalam pengesanan SCCP pada trek plastik.
Bahagian Eksperimen
1.1 Reagen dan Instrumen
Kromatografi gas Agilent 7890A dilengkapi dengan pengesan pengionan nyalaan (FID). Piawaian alkana rantai lurus: C10, C11, C12, C13, dan piawaian SCCP: 1,2,4-trimetilbenzena.
Pemangkin paladium klorida dan lapisan tindak balas rangka karbon: Disediakan mengikut SN/T 2570-2010.
1.2 Sampel Prarawatan
Mengikut kaedah pra-rawatan yang digariskan dalam Lampiran G 5.1~5.2 GB 36246-2018, sampel tertakluk kepada pra-rawatan dan mendapatkan penyelesaian ujian.
1.3 Keadaan Kromatografi Gas
lajur kromatografi gas kapilari DB-1701 (30m × 0.25m × 0.25μm); gas pembawa: gas hidrogen ketulenan tinggi (ketulenan 99.999%), kadar aliran 2 mL/min; Suhu pengesan FID 300 ℃; suhu port suntikan 275 ℃; kadar aliran gas hidrogen untuk pembakaran 30 mL/min; kadar aliran udara untuk pembakaran sokongan 300 mL/min; suntikan tanpa belah, isipadu suntikan 1 μL; program suhu lajur: suhu awal 50 ℃, tanjakan pada kadar 10 ℃/min hingga 240 ℃, ditahan selama 4 minit.
1.4 Pengiraan Kandungan Parafin Berklorin Rantaian Pendek dan Kecekapan Pemangkin
Rujuk Bab 7 SN/T 2570-2010 untuk mengira kandungan yang berkaitan dan kecekapan pemangkin lapisan.
Kajian tentang Prestasi Pemangkin
2.1 Suhu Port Suntikan
Suhu ialah parameter penting yang mempengaruhi kecekapan pemangkin paladium klorida. Dalam kromatografi gas rangka karbon, pemangkin diletakkan di dalam lapisan tindak balas, dan pemangkinan dicapai dengan menaikkan suhu port suntikan. Oleh itu, memilih suhu port suntikan yang sesuai adalah penting untuk kecekapan tindak balas. Keputusan menunjukkan bahawa dengan peningkatan suhu port suntikan, kecekapan penghidrogenan pemangkin mula-mula meningkat dan kemudian secara beransur-ansur berkurangan. Kecekapan penghidrogenan pemangkin tertinggi dicapai pada sekitar 275 ℃, mencapai kira-kira 88.3%.
2.2 Keupayaan dan Kestabilan Penghidrogenan Bermangkin
Kepekatan larutan SCCP yang berbeza (dari 20 μg/mL hingga 100 μg/mL) telah disediakan untuk eksperimen penghidrogenan pemangkin. Keputusan menunjukkan bahawa kecekapan pemangkin lapisan tindak balas adalah antara 84.3% hingga 87.6%, menunjukkan kestabilan yang baik bagi kaedah kromatografi gas rangka karbon untuk penentuan SCCP. Menggunakan larutan piawai SCCP dengan kepekatan 40 μg/mL, 100 eksperimen pemangkin berturut-turut telah dijalankan. Keputusan menunjukkan bahawa kecekapan pemangkin pemangkin masih boleh dikekalkan melebihi 85%. Ia boleh dilihat bahawa dalam bilangan penggunaan yang ditetapkan, kesan pemangkin lapisan tindak balas kekal baik.
Kadar Pemulihan Spiking dan Ujian Ketepatan
Dua sampel, satu daripada permukaan landasan plastik siap dan satu daripada bahan mentah, telah dipilih, dan setiap satu telah disediakan ke dalam sampel berduri yang mengandungi SCCP pada tiga tahap kepekatan yang berbeza. Ujian pemulihan dan ketepatan telah dijalankan. Purata kadar pemulihan dan sisihan piawai relatif ditunjukkan dalam jadual di bawah. Dapat diperhatikan bahawa kadar pemulihan lonjakan adalah antara 82.4% hingga 97.2%, dengan sisihan piawai relatif 3.4% hingga 4.9%.
Jadual 1: Kadar Pemulihan Spike dan Ketepatan Kaedah (n=6)
Penambahan Kepekatan (g/kg)
Produk Siap
Bahan Mentah
Purata Kadar Pemulihan /%
RSD /%
Purata Kadar Pemulihan /%
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 Kaedah Sebenar
Satu sampel bahan trek yang mengandungi kandungan SCCP yang diketahui telah dipilih untuk pengesanan menggunakan kromatografi gas-spektrometri jisim (GC-MS) dan kaedah yang ditetapkan dalam kajian ini. Kromatogram piawai bagi sampel yang diperolehi ditunjukkan dalam Rajah a. Daripada graf, dapat diperhatikan bahawa apabila menggunakan GC-MS untuk pengesanan, spektrum terdedah kepada gangguan daripada parafin berklorin panjang rantai lain, yang menjejaskan keputusan kuantitatif. Walau bagaimanapun, apabila menggunakan kaedah kromatografi gas rangka karbon (Rajah b), spektrum adalah jelas dan boleh dilihat bagi setiap puncak alkana selepas pengurangan kepada alkana rantai lurus. Khususnya, untuk parafin berklorin dengan panjang rantai yang berbeza, pemisahan yang berkesan boleh dicapai, mengelakkan gangguan bersama.
Rajah: Kromatogram SCCP dalam Sampel Trek Plastik Ditentukan oleh Kaedah Berbeza
(a. Kromatografi Gas-Spektrometri Jisim; b. Kromatografi Gas Rangka Karbon)
Kesimpulan
Kajian ini mewujudkan kaedah untuk menentukan kandungan parafin berklorin rantai pendek (SCCP) dalam permukaan landasan plastik menggunakan kromatografi gas rangka karbon. Kaedah ini berkesan menangani isu gangguan bersama antara parafin berklorin dengan panjang rantai yang berbeza dalam sampel. Selain itu, kaedah ini mempunyai kos pengesanan yang rendah dan boleh digunakan secara meluas di makmal yang berbeza. Ia menyediakan kaedah tambahan yang berkesan untuk mengecualikan gangguan dalam pengesanan SCCP pada trek plastik.
