Хлоровани парафини (ЦП), такође познати као полихлоровани н-алкани (ПЦА), имају хемијску формулу ЦнХ2н+2-мЦлм. Они су група вештачки синтетизованих хлорисаних деривата н-алкана равног ланца, са дужином угљеничног ланца (н) у распону од 10 до 38 атома угљеника и садржајем хлора који се обично креће од 30% до 70% по маси.
Дијаграм хемијске структуре хлорисаних парафина (ЦнХ2н+2-мЦлм)
На собној температури, поред 70% хлорисаног парафина је бела чврста супстанца, остатак хлорисаног парафина је безбојна или светло жута течност. Хлоровани парафини су генерално категорисани у три класе на основу дужине угљеничног ланца: хлоровани парафини кратког ланца (СЦЦП) са дужинама угљеничног ланца од 10 до 13 атома угљеника, средње ланцани хлорисани парафини (МЦЦП) са дужинама угљеничног ланца од 14 до 17 атома угљеника, и типични хлорисани парафини са дужином ланца угљеника (ЛЦ ЦП дужина хлорисаног парафина). 20 до 30 атома угљеника.
У индустријском сектору, хлоровани парафини се обично користе као успоривачи пламена и помоћни пластификатори у припреми различитих полимерних материјала. Такође се користе као адитиви у припреми пластичних површина колосека. Тренутно се хлорисани парафини средњег до дугог ланца првенствено користе у производњи пластичних гусеница. Међутим, због утицаја процеса, неправилно руковање хлорисаним парафинима средњег до дугог ланца често доводи до преосталих количина кратколанчаних хлорисаних парафина.
Хлоровани парафини кратког ланца (СЦЦП) су група деривата формираних реакцијама хлорисања на нормалним алканима равног ланца, дужине ланца угљеника у распону од 10 до 13 атома угљеника и садржаја хлора који се обично креће од 30% до 70% (по маси). Према Информационом систему о хемијским супстанцама (ЕСИС) Европске агенције за хемикалије, СЦЦП (Ц10~Ц13) су класификовани као карциногени категорије 3 (Р40) и могу изазвати дуготрајне штетне ефекте на кожи након дужег излагања (Р66). Они се сматрају класом нових једињења са ПБТ карактеристикама (упорне, биоакумулативне и токсичне супстанце).
Тренутно, национални стандард усваја гасну хроматографију-хватање електрона масену спектрометрију негативне јонизације (ГЦ-ЕЦНИ-МС) за детекцију СЦЦП у пластичним површинама стаза. Међутим, ова метода има тенденцију да наиђе на преклапање врхова и сметње у коначним резултатима прорачуна када се анализирају узорци који садрже хлорисане парафине са различитим дужинама ланца.
Одређивање СЦЦП гасном хроматографијом са угљеничним скелетом укључује каталитичку дехидрохлорисање СЦЦП до праволанчаних алкана под условима високе температуре за анализу. Реакција је представљена на следећи начин:
Ова метода нуди значајне предности у одређивању смеша хлорисаних парафина са различитим дужинама ланаца, ефикасно решавајући међусобне сметње током детекције хлорисаних парафина различите дужине ланца и избегавајући лажне позитивне резултате. Овај рад ће представити методу угљеничне скелет-гасне хроматографије за детекцију СЦЦП у готовим пластичним површинама стаза, пружајући ефикасну помоћну методу за елиминисање сметњи у детекцији СЦЦП на пластичним шинама.
Експеримент Секција
1.1 Реагенси и инструменти
Агилент 7890А гасни хроматограф опремљен детектором пламене јонизације (ФИД). Стандарди за алкане правог ланца: Ц10, Ц11, Ц12, Ц13 и стандарди за СЦЦП: 1,2,4-триметилбензен.
Катализатор паладијум хлорида и реакциона облога угљеничног скелета: Припремљено према СН/Т 2570-2010.
1.2 Предтретман узорка
У складу са методама претходног третмана наведеним у Додатку Г 5.1~5.2 ГБ 36246-2018, узорци се подвргавају претходном третману и добија се раствор за испитивање.
1.3 Услови гасне хроматографије
ДБ-1701 колона за капиларну гасну хроматографију (30м × 0,25м × 0,25μм); гас носач: гас водоник високе чистоће (чистоћа 99,999%), брзина протока 2 мЛ/мин; Температура ФИД детектора 300 ℃; температура порта за убризгавање 275 ℃; проток водоника за сагоревање 30 мЛ/мин; проток ваздуха за подршку сагоревању 300 мЛ/мин; ињекција без раздвајања, запремина ињекције 1 μЛ; програм температуре колоне: почетна температура 50 ℃, повећана брзином од 10 ℃/мин до 240 ℃, држана 4 мин.
1.4 Прорачун садржаја хлорисаних парафина кратког ланца и каталитичке ефикасности
Погледајте Поглавље 7 СН/Т 2570-2010 за израчунавање релевантног садржаја и каталитичке ефикасности облоге.
Студија о каталитичким перформансама
2.1 Температура прикључка за убризгавање
Температура је важан параметар који утиче на каталитичку ефикасност паладијум хлорида. У гасној хроматографији угљеничног скелета, катализатор се поставља у реакциону облогу, а катализа се постиже подизањем температуре отвора за убризгавање. Због тога је избор одговарајуће температуре у отвору за убризгавање кључан за ефикасност реакције. Резултати показују да са повећањем температуре отвора за убризгавање, ефикасност каталитичке хидрогенације прво расте, а затим постепено опада. Највећа ефикасност каталитичке хидрогенације постиже се на око 275 ℃, достижући приближно 88,3%.
2.2 Способност и стабилност каталитичке хидрогенације
За експерименте каталитичке хидрогенације припремљене су различите концентрације раствора СЦЦП (у распону од 20 μг/мЛ до 100 μг/мЛ). Резултати су показали да се каталитичка ефикасност реакционе облоге кретала од 84,3% до 87,6%, што указује на добру стабилност методе гасне хроматографије угљеничног скелета за одређивање СЦЦП. Коришћењем стандардног раствора СЦЦП са концентрацијом од 40 μг/мЛ, спроведено је 100 узастопних каталитичких експеримената. Резултати су открили да се каталитичка ефикасност катализатора и даље може одржати изнад 85%. Може се видети да у оквиру наведеног броја употреба, каталитички ефекат реакционе облоге остаје добар.
Стопа опоравка и тест прецизности
Одабрана су два узорка, један од готових пластичних површина колосека и један од сировина, и сваки је припремљен у узорке са шиљцима који садрже СЦЦП у три различита нивоа концентрације. Спроведени су тестови опоравка и прецизности. Просечне стопе опоравка и релативне стандардне девијације су приказане у табели испод. Може се приметити да су се стопе опоравка нагло кретале од 82,4% до 97,2%, са релативним стандардним одступањима од 3,4% до 4,9%.
Табела 1: Брзина опоравка и прецизност методе (н=6)
Додавање концентрације (г/кг)
Готов производ
Сировине
Просечна стопа опоравка/%
РСД /%
Просечна стопа опоравка/%
РСД /%
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
Анализа стварног узорка и поређења метода
Узорак познатог материјала трагова који садржи садржај СЦЦП је одабран за детекцију применом гасне хроматографије-масене спектрометрије (ГЦ-МС) и методе утврђене у овој студији. Стандардни хроматограм добијеног узорка приказан је на слици а. Из графикона се може приметити да када се користи ГЦ-МС за детекцију, спектар је склон интерференцији од других хлорисаних парафина дужине ланца, што утиче на квантитативне резултате. Међутим, када се користи метода хроматографије са угљеничним скелетом-гасом (слика б), спектри су јасни и видљиви за сваки алкански врх након редукције на алкане правог ланца. Посебно, за хлорисане парафине са различитим дужинама ланца, може се постићи ефикасно раздвајање, избегавајући међусобне сметње.
Слика: Хроматограми СЦЦП у узорцима пластичних трагова одређени различитим методама
(а. гасна хроматографија-масена спектрометрија; б. гасна хроматографија угљеничног скелета)
Закључак
Овом студијом установљена је метода за одређивање садржаја кратколанчаних хлорисаних парафина (СЦЦП) у пластичним површинама стаза коришћењем гасне хроматографије са угљеничним скелетом. Метода ефикасно решава питање међусобне интерференције између хлорисаних парафина различитих дужина ланца у узорцима. Штавише, метода има ниске трошкове детекције и може се широко применити у различитим лабораторијама. Пружа ефикасан помоћни метод за искључивање сметњи у откривању СЦЦП-а на пластичним шинама.
