Руководящий документ РД 52.24.487-95 Методические указания. Методика выполнения измерений массовой концентрации фенола, алкилфенолов и монохлорфенолов в водах газохроматографическим методом.

РД 52.24.487-95

РУКОВОДЯЩИЙ ДОКУМЕНТ

 МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ.

МЕТОДИКА ВЫПОЛНЕНИЯ ИЗМЕРЕНИЙ МАССОВОЙ КОНЦЕНТРАЦИИ ФЕНОЛА, АЛКИЛФЕНОЛОВ И МОНОХЛОРФЕНОЛОВ В ВОДАХ ГАЗОХРОМАТОГРАФИЧЕСКИМ МЕТОДОМ

Дата введения 1995-01-01

 Предисловие

1 РАЗРАБОТАН Гидрохимическим институтом

2 РАЗРАБОТЧИКИ Л.В.Боева, канд. хим. наук (руководитель разработки), И.Н.Уразова

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Начальником ГУЭМЗ Росгидромета Цатуровым Ю.С. 21.07.94 г.

4 ОДОБРЕН Секцией по методам химического и радиологического мониторинга природной среды ЦКПМ Росгидромета 21.06.94, протокол N 1

5 СВИДЕТЕЛЬСТВО ОБ АТТЕСТАЦИИ МВИ Выдано Гидрохимическим институтом в 1994 г. N 142

6 ЗАРЕГИСТРИРОВАН ЦКБ ГМП в 1995 г. N 487

7 РАЗРАБОТАН ВПЕРВЫЕ

 Введение

Фенолы - производные бензола с одной или несколькими гидроксильными группами, при этом один или несколько атомов водорода в ядре могут быть замещены на другие радикалы и группы.

В естественных условиях фенолы образуются в процессе метаболизма водных организмов, при биохимическом распаде и трансформации органических веществ. Содержание фенолов в незагрязненных поверхностных водах как правило не превышает 0,3 мкг/дм

. Для сточных вод некоторых отраслей промышленности - химической, коксо- и нефтехимической, текстильной, целлюлозно-бумажной - фенольное загрязнение достаточно характерно. Эти сточные воды и являются основными источниками антропогенного поступления фенолов в водные объекты.

Фенолы являются относительно неустойчивыми веществами, они легко окисляются и подвергаются биохимической деградации. Вследствие этого в водных объектах в существенных концентрациях они могут наблюдаться лишь при дефиците кислорода, а также при низких температурах, либо как результат аварийной ситуации на водном объекте. Из одноатомных фенолов наименее устойчивым является сам фенол, его алкильные производные более устойчивы.

При содержании в воде в миллиграммовых концентрациях фенолы оказывают токсическое воздействие на водные организмы, которое может привести к их гибели. В меньших концентрациях фенолы придают рыбе фенольный привкус и запах, из-за чего она теряет потребительскую ценность.

Предельно-допустимые концентрации (ПДК) для ряда фенольных соединений приведены в таблице 1. Для других производных ПДК не установлены.

Таблица 1 - Предельно допустимые концентрации фенолов

Соединение	ПДК, мкг/дм , для водных объектов
	рыбхозяйственного назначения	хоз.-питьевого и культурно бытового назначения
фенол	1	1
о-крезол	3	не установлена
м-крезол	не установлена	4
п-крезол	не установлена	4
диметилфенол	не установлена	250
(ксиленол) хлорфенол	не установлена	1

      1 Назначение и область применения методики

Настоящий руководящий документ устанавливает газохроматографическую методику выполнения измерений массовой концентрации фенола, трех изомеров метилфенолов (крезолов), шести изомеров диметилфенолов (ксиленолов), трех изомеров этилфенолов, гваякола и трех изомеров монохлорфенолов в диапазоне 0,5-500 мкг/дм

. При анализе проб воды с массовой концентрацией фенолов, превышающей 500 мкг/дм

, необходимо соответствующее уменьшение объема водной пробы или степени концентрирования гексанового экстракта, подвергаемого газохроматографическому анализу.

При наличии соответствующих образцов и отсутствии веществ, мешающих определению, с помощью данной методики могут быть также определены монохлорпроизводные метилфенолов, этилфенолов и диметилфенолов, а также нафтолы.

      2 Нормы погрешности и значения характеристик погрешности измерения

В соответствии с ГОСТ 27384 нормы погрешности при выполнении измерений летучих фенолов в природных водах в диапазоне массовых концентраций 1-5 мкг/дм

составляют

±50%,

свыше 5-20 мкг/дм

-

±25%,

свыше 20 мкг/дм

-

±10%.

При измерении в сточных водах нормы погрешности составляют -65%, +100% в диапазоне массовых концентраций 10 мкг/дм

и менее,

±50% -

свыше 10 мкг/дм

до 10 мг/дм

и

±25%

свыше 10 мг/дм

.

Погрешность измерения индивидуальных фенолов не нормируется.

Установленные для настоящей методики значения характеристик погрешности и ее составляющих приведены в таблицах 2, 3.

При выполнении измерений в пробах с массовой концентрацией фенолов свыше 500 мкг/дм

при соответствующем изменении объема водной пробы или гексанового экстракта, погрешность измерения не превышает значений, рассчитанных по приведенным в таблице 3 зависимостям.

Таблица 2 - Значения характеристик погрешности и ее составляющих при выполнении измерений фенолов с предварительным концентрированием водной пробы (

0,95)

Определяемое соединение	Диапазон измеряемых концентраций , мкг/дм	Характеристики составляющих погрешности, мкг/дм		Характеристика погрешности, , мкг/дм
		случайной,	систематической
Фенол	0,5-20,0	0,1+0,035	0,089	0,1+0,15
2-метилфенол	0,5-20,0	0,1+0,040	0,1+0,075	0,2+0,13
3-метилфенол,	0,5-10,0	0,1+0,043	0,12	0,1+0,17
4-метилфенол	св. 10,0-20,0	0,1+0,043	1,2	2,0
2-этилфенол,	0,5-5,0	0,055	0,11	0,1+0,18
3-этилфенол,   4-этилфенол	св. 5,0-20,0	0,055	0,4+0,025	0,4+0,10
2-хлорфенол,	0,5-10,0	0,1+0,044	0,1+0,090	0,1+0,15
3-хлорфенол,   4-хлорфенол	св. 10,0-20,0	0,1+0,044	1,0	1,9
2,5-ксиленол,   2,3-ксиленол,   2,6-ксиленол,   3,5-ксиленол	0,5-20,0	0,053	0,1+0,052	0,1+0,11
3,4-ксиленол,   2,4-ксиленол	0,5-20,0	0,1+0,049	0,1+0,036	0,2+0,10
Гваякол	0,5-20,0	0,1+0,046	0,11	0,1+0,17

Таблица 3 - Значения характеристик погрешности и ее составляющих при выполнении измерений фенолов без предварительного концентрирования водной пробы (

0,95)

Определяемое соединение	Диапазон измеряемых концентраций , мкг/дм	Характеристики составляющих погрешности, мкг/дм		Характеристика погрешности, мкг/дм ,
		случайной,	систематической
Фенол	20,0-500,0	2+0,022	1+0,060	3+0,089
2-метилфенол	20,0-500,0	3+0,006	1+0,019	5+0,019
3-метилфенол,   4-метилфенол	20,0-500,0	3,0	1+0,019	5+0,012
2-этилфенол,   3-этилфенол,   4-этилфенол	20,0-500,0	1+0,021	0,064	1+0,090
2-хлорфенол,   3-хлорфенол,   4-хлорфенол	20,0-500,0	3+0,017	2+0,054	4+0,076
2,5-ксиленол,   2,3-ксиленол,   2,6-ксиленол,   3,5-силенол*	20,0-500,0	1+0,028	0,064	1+0,10
3,4-ксиленол,   2,4-ксиленол	20,0-500,0	1+0,031	0,027	2+0,066
Гваякол	20,0-500,0	1+0,035	2+0,083	3+0,13

      3 Метод измерения

Определение низких концентраций основано на извлечении фенолов из воды бутилацетатом в присутствии высаливателя, реэкстракции их щелочью, ацилировании уксусным ангидридом, экстракции ацетильных производных гексаном и последующем газохроматографическом  определении их на хроматографе, снабженном кварцевой капиллярной колонкой и пламенно-ионизационным детектором. При анализе проб с концентрацией фенолов более 20 мкг/дм

стадии экстракции бутилацетатом и реэкстракции раствором щелочи можно исключить.

Идентификацию индивидуальных фенолов проводят по временам удерживания. В случае неоднозначной идентификации используют две колонки разной полярности.

Расчет количественного содержания фенолов осуществляют по 4 высотам или площадям их пиков на хроматограмме с использованием внутреннего стандарта.

Мешающие определению вещества, которые могут присутствовать в пробах загрязненных природных или сточных вод, удаляют предварительно экстракцией подщелоченной водной пробы хлороформом.

      4 Средства измерений, вспомогательные устройства, реактивы, материалы

4.1 Средства измерений, вспомогательные устройства

4.1.1 Хроматограф газовый серии Цвет-500 или аналогичный по характеристикам, снабженный пламенно-ионизационным детектором и позволяющий использовать капиллярные колонки.

4.1.2 Колонки кварцевые капиллярные длиной 25 м, диаметром 0,2-0,3 мм с привитой фазой:

SE-54 (SE-52) - 1

ПЭГ 20М - 1

4.1.3 Весы аналитические 2 класса точности по ГОСТ 24104*.

4.1.4 Весы технические лабораторные 4 класса точности по ГОСТ 24104 с пределом взвешивания 200 г.

4.1.5 Секундомер по ГОСТ 5072 - 1

4.1.6 Термометр по ГОСТ 29224 с диапазоном 0-150 °С - 1

4.1.7 Генератор водорода типа СГС-2 или водород в баллоне по ГОСТ 3022.

4.1.8 Печь муфельная по ТУ 79 РСФСР 337.

4.1.9 Шкаф сушильный общелабораторного назначения по ГОСТ 13474.

4.1.10 Плитка электрическая с закрытой спиралью и регулируемой мощностью нагрева по ГОСТ 14919.

4.1.11 Баня песчаная - 1

4.1.12 Баня водяная - 1

4.1.13 Микрокомпрессоры аквариумные любого типа - 2

4.1.14 Колбы мерные с пришлифованными пробками не ниже 2 класса точности по ГОСТ 1770 вместимостью:

25 см

- 2

50 см

- 2

4.1.15 Пипетки градуированные не ниже 2 класса точности по ГОСТ 29227 вместимостью:

0,2 см

- 1

1 см

- 4

2 см

- 3

5 см

- 1

10 см

- 1

4.1.16 Цилиндры мерные или мензурки по ГОСТ 1770 вместимостью:

10 см

- 1

25 см

- 2

50 см

- 5

100 см

- 1

250 см

- 1

1000 см

- 1

4.1.17 Микрошприц МШ-10М ТУ 2-833-106 вместимостью 10 мм

- 1

4.1.18 Воронки делительные по ГОСТ 25336 вместимостью:

0,1 дм

- 6

0,25 дм

- 3

1 дм

-  3

4.1.19 Воронки лабораторные по ГОСТ 25336 диаметром:

4 см - 2

7 см - 1

4.1.20 Стаканы химические по ГОСТ 25336 вместимостью:

50 см

- 6

1 дм

- 2

4.1.21 Микропробирки конические градуированные вместимостью 3 см

(рисунок 1)  - 10

Рисунок 1 - Микропробирка коническая градуированная

4.1.22 Колбы конические с пришлифованными пробками по ГОСТ 25336 вместимостью 50 см

- 10

4.1.23 Колба Вюрца (колба с отводом) для перегонки фенолов по ГОСТ 25336 вместимостью 50 см

- 1

4.1.24 Установка из стекла для перегонки растворителей с перегонной колбой вместимостью 1 дм

и елочным дефлегматором длиной не менее 40 см по ГОСТ 25336 - 1

4.1.25 Бюксы (стаканчики для взвешивания) высокие по ГОСТ 25336 диаметром 20 мм - 2

4.1.26 Чашки фарфоровые по ГОСТ 9147 вместимостью 100 см

- 2

4.1.27 Капельницы с клювиком и тубусом с полиэтиленовой пробкой по ГОСТ 25336 вместимостью 50 см

- 2

4.1.28 Палочки стеклянные длиной:

12 см - 3

25 см - 1

4.1.29 Склянка для очистки газов типа СПТ по ГОСТ 25336 - 1

4.1.30 Капилляр стеклянный - 1

4.1.31 Трубки соединительные фторопластовые

4.1.32 Флаконы аптечные с навинчивающимися пробками и полиэтиленовыми вкладышами по ТУ 64, номинальной вместимостью 30 и 50 см

для хранения стандартных растворов и экстрактов.

4.1.33 Склянки для хранения растворов вместимостью 0,5 и 1 дм

с притертыми или завинчивающимися пробками.

Допускается использование других типов средств измерений, посуды и вспомогательного оборудования, в том числе импортных, с характеристиками не хуже, чем у приведенных в 4.1.

4.2 Реактивы и материалы

4.2.1 Препараты фенолов: фенол по ГОСТ 6417, ч.д.а.; о-крезол (2-метилфенол) по ТУ 6-09-2443, ч.; м-крезол (3-метилфенол) по ТУ 6-09-3772, ч.; п-крезол (4-метилфенол) по ТУ 6-09-2444, ч.; 2,4-ксиленол (2,4-диметилфенол) по ТУ 6-09-07-877, ч.; 2-хлорфенол по ТУ 6-09-2875, ч.; 4-хлорфенол по ТУ 6-09-1788, ч.; 2-этилфенол по ТУ 6-09-15-94, ч.; 3-этилфенол по ТУ 6-09-15-368, ч.; 4-этилфенол по ТУ 6-09-15-106, ч., а также образцы гваякола, 3-хлорфенола, 2,3-ксиленола; 2,5-ксиленола; 2,6-ксиленола; 3,4-ксиленола; 3,5-ксиленола с содержанием основного вещества не менее 99%, либо стандартные образцы соответствующих фенолов.

4.2.2 н-Гексан по ТУ 6-09-3375, ч.

4.2.3 Ацетон по ТУ 6-09-3513, ос.ч. или по ГОСТ 2603, ч.д.а, перегнанный.

4.2.4 Бутилацетат (бутиловый эфир уксусной кислоты) по ГОСТ 22300, ч.

4.2.5 Хлороформ по ГОСТ 20015, очищенный.

4.2.6 Уксусный ангидрид по ГОСТ 5815, ч.д.а.

4.2.7 Нафталин по ТУ 6-09-2200, х.ч.

4.2.8 Дибензил по ТУ 6-09-06-511, ч.

4.2.9 Серная кислота по ГОСТ 4204, ч.д.а.

4.2.10 Натрия хлорид по ГОСТ 4233, ч.д.а. (допустимо ч.).

4.2.11 Натрия гидроксид по ГОСТ 4328, х.ч., или калия гидроксид по ГОСТ 24363, ч.д.а.

4.2.12 Натрия сульфат безводный по ГОСТ 4166, ч.д.а. (допустимо ч.).

4.2.13 Меди сульфат, пентагидрат по ГОСТ 4165, ч.д.а.

4.2.14 Натрия сульфит безводный по ГОСТ 195, ч.д.а., или натрия сульфит, гептагидрат по ГОСТ 429, ч.д.а.

4.2.15 Натрия карбонат безводный по ГОСТ 83 или натрия карбонат декагидрат по ГОСТ 84, ч.д.а.

4.2.16 Вода дистиллированная по ГОСТ 6709.

4.2.17 Калия перманганат по ГОСТ 20490.

4.2.18 Уголь активированный БАУ.

4.2.19 Бумага индикаторная универсальная по ТУ 6-09-1181.

Допускается использование реактивов, изготовленных по другой нормативно-технической документации, в том числе импортных, с квалификацией не ниже указанной в 4.2.

      5 Отбор и хранение проб

Отбор проб производят в соответствии с ГОСТ 17.1.5.05. Пробы отбирают в склянки вместимостью 1 дм

с притертыми или завинчивающимися пробками с плотными полиэтиленовыми вкладышами. Экстракция проб должна быть выполнена в течение 4 ч с момента отбора пробы.

При необходимости более длительного хранения пробы консервируют добавлением 1,8 см

раствора серной кислоты 1:1, 0,5 г сульфата меди (пентагидрата) и 0,5 г сульфита натрия безводного (или эквивалентное количество гидрата) на 1 дм

воды. Законсервированные таким образом пробы можно хранить в темном прохладном месте две недели.

Хранение проб в течение 30 дней возможно в виде бутилацетатных экстрактов во флаконах с завинчивающимися пробками с плотным полиэтиленовым вкладышем или колбах с притертыми пробками вместимостью 50 см

. Хранить экстракты следует в темноте.

      6 Подготовка к выполнению измерений

6.1 Приготовление растворов и реактивов

6.1.1 Раствор серной кислоты 1:1

К 250 см

дистиллированной воды в термостойком стакане вместимостью 1 дм

осторожно при непрерывном перемешивании прибавляют 250 см

концентрированной серной кислоты. После охлаждения раствор переносят в стеклянную склянку с притертой или полиэтиленовой пробкой.

6.1.2 Раствор гидроксида натрия или калия, 1 моль/дм

40 г NaOH или 56 г KОН растворяют в 1 дм

бидистиллированной воды. Раствор хранят в стеклянной посуде с завинчивающейся полиэтиленовой пробкой не более 1 мес.

6.1.3 Раствор гидроксида натрия или калия, 5 моль/дм

100 г NaOH или 140 г KОН растворяют в 0,5 дм

дистиллированной воды. Раствор устойчив при хранении в полиэтиленовой посуде.

6.1.4 Раствор сульфата меди, 50 г/дм

10 г CuSO

·5H

O растворяют в 200 см

дистиллированной воды.

6.1.5 Уксусный ангидрид 50 см

уксусного ангидрида помещают в чистую сухую делительную воронку, добавляют 20 см

очищенного гексана и встряхивают в течение 2 мин. После расслоения фаз уксусный ангидрид (нижний слой) сливают в чистую сухую колбу с притертой пробкой. Хранят очищенный уксусный ангидрид при комнатной температуре в темном месте не более 10 дней.

6.1.6 Очистка растворителей

Для очистки растворителей (гексана, бутилацетата и хлороформа) используют одно-двукратную перегонку в установке с дефлегматором. Степень чистоты растворителей контролируют холостым опытом.

6.1.7 Сульфат натрия, безводный

Сульфат натрия прокаливают в муфельной печи при 450-500 °С в течение 5-6 ч. Хранят в склянке с притертой пробкой.

6.1.8 Вода бидистиллированная

Дистиллированную воду подкисляют серной кислотой, добавляют несколько кристаллов перманганата калия, кипятят 15-20 мин и затем перегоняют.

6.2 Приготовление стандартных растворов фенолов, нафталина и дибензила

Стандартные растворы, аттестованные по процедуре приготовления, готовят из стандартных образцов или соответствующих реактивов.

При использовании стандартного образца производят разбавление исходного раствора таким образом, чтобы концентрация каждого соединения в рабочих стандартных растворах составляла 4,0 мкг/дм

. Приготовление стандартных растворов из реактивов проводят в соответствии с 6.2.1-6.2.4.

Для всех стандартных растворов погрешности, обусловленные процедурой приготовления, не превышают 2% относительно приписанного значения массовой концентрации компонента.

6.2.1 Стандартные растворы индивидуальных фенолов, нафталина и дибензила

Взвешивают в бюксе на аналитических весах с точностью до четвертого знака после запятой навеску 0,1-0,2 г каждого образца фенола, нафталина или дибензила. Растворяют навеску в ацетоне, количественно переносят ее в мерную колбу вместимостью 25-50 см

, доводят ацетоном до метки и перемешивают. Переносят раствор во флакон с плотным полиэтиленовым вкладышем.

Для приготовления растворов фенолов можно использовать вещества, бесцветные или со слабой желтоватой или розоватой окраской. Препараты с более интенсивной окраской следует очистить перегонкой в устройстве, изображенном на рисунке 2. Для уменьшения теплообмена колбу следует обернуть стеклотканью или асбестовым полотном.

1 - электроплитка; 2 - термостойкая колба с отводом (колба Вюрца); 3 - термометр (или пробка); 4 - бюкс (пробирка)

Рисунок - 2

Для перегонки берут не более 1 г вещества. Первые две-три капли отгона отбрасывают, а следующую порцию собирают во взвешенный заранее на аналитических весах вместе с крышкой бюкс. После этого бюкс вновь взвешивают. Полученную навеску полностью используют для приготовления раствора. Контроль температуры не обязателен, однако для удобства можно вместо пробки закрыть колбу термометром со шлифом с соответствующим диапазоном температур. Температуры кипения ряда производных фенола приведены в таблице 4.

Таблица 4 -Температуры кипения фенола и ряда его производных

Массовую концентрацию соответствующих соединений в полученных растворах рассчитывают по формуле

,                                           (1)

где

- массовая концентрация соединения в растворе, мг/см

;

- навеска образца, г;

- объем мерной колбы, см

.

В герметично закрытом флаконе в холодильнике растворы можно хранить 6 мес.

6.2.2 Основной стандартный раствор смеси фенолов с массовой концентрацией каждого соединения 100 мкг/см

Поскольку ряд производных фенола имеют одинаковые времена удерживания, следует готовить 2-3 смеси так, чтобы в каждой смеси присутствовали вещества с разными временами удерживания. В таблице 5 приведены примерные времена удерживания ряда производных фенола относительно нафталина на колонке с неподвижной фазой SE-54 и относительно дибензила на колонке с неподвижной фазой ПЭГ 20М, однако для каждой конкретной колонки они должны быть установлены отдельно.

Таблица 5 - Относительное время удерживания производных фенола по отношению к нафталину на колонке с фазой SE-54 и по отношению к дибензилу на колонке с фазой ПЭГ 20М при программировании температуры

Объем раствора индивидуального фенола (6.2.1), необходимый для приготовления 50 см

раствора смеси фенолов с массовой концентрацией каждого компонента 100 мкг/см

, рассчитывают по формуле

,                                         (2)

где

- объем раствора индивидуального фенола, см

;

- массовая концентрация индивидуального фенола в стандартном растворе, мг/см

.

Рассчитанный объем раствора каждого фенола помещают в одну мерную колбу вместимостью 50 см

, затем доводят до метки ацетоном и перемешивают. Хранят в холодильнике во флаконе с плотно закрывающейся пробкой не более 3 мес.

6.2.3 Основной стандартный раствор смеси нафталина и дибензила с массовой концентрацией 100 мкг/см

Объемы основных растворов нафталина и дибензила (6.2.1.), которые необходимо взять для приготовления раствора с концентрацией каждого компонента 100 мкг/см

, рассчитывают по формуле (2) (6.2.2). Рассчитанные объемы растворов нафталина и дибензила помещают в мерную колбу вместимостью 50 см

, доводят до метки ацетоном и перемешивают. Хранят не более 3 мес. в холодильнике во флаконе с плотно закрывающейся пробкой.

6.2.4 Рабочие стандартные растворы смеси фенолов и внутренних стандартов (нафталина и дибензила) с концентрацией каждого соединения 4,0 мкг/см

1,00 см

раствора смеси фенолов (или нафталина и дибензила) помещают в мерную колбу вместимостью 25 см

, доводят до метки ацетоном, перемешивают. Хранят в холодильнике в течение недели.

6.3 Приготовление фильтра для очистки воздуха

Для очистки воздуха при упаривании экстрактов его пропускают через фильтр с активным углем. В качестве фильтра применяют склянку для очистки газов. Входной и выходной отросток склянки заполняют медицинской ватой (входной 1 см толщиной, выходной - 3-4 см), наполняют склянку активным углем доверху и закрывают пробкой. Уровень активного угля не должен доходить до выходного отростка примерно на 2 см. После этого входной отросток склянки соединяют с аквариумным микрокомпрессором, а выходящий из выходного отростка очищенный воздух используют для отдувки растворителя. На выходной отросток надевают фторопластовую трубку необходимой длины, в другой конец которой вставляют стеклянный капилляр (рисунок 3).

1 - микрокомпрессор; 2 - фильтр с активным углем; 3 - фторопластовая соединительная трубка; 4 - капилляр; 5 - микропробирка; 6 - песчаная или водяная баня; 7 - нагреватель (электроплитка).

Рисунок 3 - Схема установки для упаривания экстрактов

6.4 Регенерация растворителей

6.4.1 Регенерация бутилацетата и хлороформа

Использованные растворители собирают в отдельные склянки и затем регенерируют. Для этого слив растворителя помещают в делительную воронку вместимостью 1 дм

, добавляют равный объем дистиллированной воды и встряхивают воронку 2 мин. После расслоения фаз воду из воронки удаляют, вновь добавляют равный объем воды и повторяют промывание. Вода после второго промывания должна иметь рН не выше 7. В противном случае промывание повторяют еще раз. После отстаивания воду как можно полнее удаляют, а растворитель фильтруют через слой ваты или 2-3 неплотных бумажных фильтра в перегонную колбу.

Бутилацетат перегоняют при 108

°

С на электроплитке с закрытой спиралью, обернув колбу асбестовым полотном или стеклотканью для уменьшения теплообмена. Первые 50-100 см

отгона возвращают в слив, а остаток после отгонки (около 50 см

) отбрасывают. Хлороформ перегоняют на водяной бане, отбирая фракцию кипящую при 60,5-62

°

С. Хлороформ, отгоняющийся до температуры 60,5

°

С, возвращают в слив, а выше 62

°

С - отбрасывают.

Перегонку регенерированных растворителей повторяют 1-3 раза, контролируя их чистоту холостым опытом. При повторной перегонке и головную фракцию и остаток после отгонки возвращают в слив.

6.4.2 Регенерация гексана

Слив гексана промывают дистиллированной водой и перегоняют на водяной бане. Головную фракцию отгона возвращают в слив, остаток после отгонки отбрасывают. Основную фракцию отгона помещают в сухую делительную воронку вместимостью 1 дм

, добавляют 20-25 см

концентрированной серной кислоты и встряхивают 2-3 мин. После отстаивания кислоту удаляют, гексан промывают 100 см

дистиллированной воды, затем 50 см

3-5%-ного раствора карбоната натрия, затем вновь дистиллированной водой. Фильтруют гексан в перегонную колбу и дважды перегоняют.

6.5 Подготовка хроматографа

Подготовку хроматографа к работе осуществляют в соответствии с инструкцией.

Режим работы для определения фенолов устанавливают следующий: температура испарителя -250 °С, температура детектора -280 °С, температура колонки 50 °С - 2 мин., затем программирование температуры со скоростью 10 °/мин до 260 °С при работе с колонкой SE-54 (SE-52) и до 220 °С при работе с колонкой ПЭГ-20М.

Расход газа-носителя (водорода) через колонку 1,6-1,8 см

/мин, деление потока 1:-1:10. Скорость диаграммной ленты 600-800 мм/ч.

6.6 Холостое измерение

Перед анализом проб природной воды следует проверить чистоту используемых растворов и реактивов. Для этого берут 0,8 дм

бидистиллированной воды, с которой проводят все операции, описанные в 7.1. Количество внутреннего стандарта при выполнении холостого опыта составляет 1 мкг, объем хроматографируемого экстракта - 50-70 мм

.

Если на хроматограмме холостой пробы отсутствуют пики, совпадающие по времени выхода с определяемыми фенолами, то все растворы и реактивы могут использоваться для анализа. В противном случае следует выяснить, какой из реактивов вносит загрязнение и очистить или заменить его.

Чаще всего таким реактивом оказывается уксусный ангидрид, который требуется тщательно оберегать от попадания посторонних веществ, особенно воды и раствора щелочи.

6.7 Определение времени удерживания и коэффициентов пересчета индивидуальных фенолов по отношению к внутреннему стандарту.

Для определения коэффициентов пересчета в делительную воронку вместимостью 0,1 дм

помещают 50 см

раствора щелочи 1 моль/дм

, добавляют 1 см

рабочего стандартного раствора смеси фенолов, приливают 5 см

очищенного гексана и встряхивают содержимое в течение 0,5 мин. После расслоения переносят водную фазу в другую воронку, добавляют 1 см

рабочего раствора внутренних стандартов (нафталина и дибензила), 3,5 см

уксусного ангидрида и далее проводят все операции по извлечению ацетатов фенолов и обработке экстракта в соответствии с 7.1.

На рисунках 4-7 приведены хроматограммы ряда фенолов, полученные на двух колонках.

1 - фенол; 2 - 2-метилфенол; 3 - 4-метилфенол; 4 - нафталин; 5 - 2-этилфенол; 6 - 3-хлорфенол; 7 - 2,5-ксиленол; 8 - гваякол; 9 - 3,4-ксиленол

Рисунок 4 - Хроматограмма ацетильных производных фенолов на колонке с неподвижной фазой SE-54

1 - 3-метилфенол; 2 - нафталин; 3 - 4-хлорфенол; 4 - 4-этилфенол; 5 - 2,4-ксиленол

Рисунок 5 - Хроматограмма ацетильных производных фенолов на колонке с неподвижной фазой SE-54

1 - фенол;

2 - 2-метилфенол; 3 - 4-метилфенол; 4 - 2-этилфенол; 5 - 2,5-ксиленол; 6 - 4-этилфенол; 7 - 3-хлорфенол; 8 - 2,4-ксиленол; 9 - гваякол; 10 - дибензил

Рисунок 6 - Хроматограмма ацетильных производных фенолов на колонке с неподвижной фазой ПЭГ 20М

1 - 3-метилфенол; 2 - 3,5-ксиленол; 3 - 4-хлорфенол; 4 - дибензил

Рисунок 7 - Хроматограмма ацетильных производных фенолов на колонке с неподвижной фазой ПЭГ 20М

При проведении расчетов используют высоты или площади пиков. Для вычисления коэффициентов пересчета фенолов по отношению к внутреннему стандарту высоту (площадь) пика каждого соединения на хроматограмме рабочей стандартной смеси фенолов следует разделить на высоту (площадь) пика нафталина или дибензила на этой же хроматограмме:

,                                             (3)*

где

- коэффициент пересчета конкретного фенола по отношению к нафталину (дибензилу);

* - высота (площадь) пика фенола;

* - высота (площадь) пика нафталина (дибензила).

Проверку коэффициентов пересчета и времен удерживания следует проводить 1-2 раза в неделю.

      7 Выполнение измерений

7.1 Выполнение измерений при содержании фенолов 20 мкг/дм

и менее

В делительную воронку вместимостью 1 дм

помещают 0,8 дм

анализируемой воды и добавляют 40 г NaCl, всыпая его через воронку с широким отростком. Отмеривать хлорид натрия удобно с помощью мензурки вместимостью 50-100 см

, объем, соответствующий 40 г NaCI, определяют для каждой новой партии соли. Добавляют 1,5 см

раствора серной кислоты 1:1 (в том случае, когда анализируют законсервированную пробу, серную кислоту не добавляют), 50 см

бутилацетата и экстрагируют фенолы в течение 3 мин. После расслоения фаз, водный слой отбрасывают почти полностью, круговыми движениями несколько раз перемешивают экстракт, дают еще несколько минут отстояться и как можно полнее удаляют воду.

При необходимости на этой стадии в проведении анализа может быть сделан перерыв. В этом случае экстракты помещают во флаконы или колбы с притертой пробкой вместимостью 50 см

.

Бутилацетатный экстракт переносят в делительную воронку вместимостью 0,25 дм

, добавляют 50 см

раствора гидроксида натрия или калия 1 моль/дм

и реэкстрагируют фенолы в течение 1,5 мин. Дают возможность фазам расслоиться, нижний водный слой переносят в делительную воронку вместимостью 0,1 дм

, приливают к нему 5 см

гексана и встряхивают в течение 0,5 мин. После отстаивания переносят водный слой в другую воронку вместимостью 0,1 дм

, добавляют 0,25-2,5 см

рабочего раствора внутреннего стандарта в зависимости от предполагаемого содержания в ней фенолов. Как правило, для природных вод наиболее подходящей является добавка 0,5 см

раствора нафталина и дибензила (2 мкг). Далее добавляют цилиндром вместимостью 10 см

3,5 см

уксусного ангидрида, перемешивают, добавляют 15 см

очищенного гексана, закрывают воронку пробкой, встряхивают ее и, перевернув пробкой вниз, открывают кран, чтобы сбросить избыточное давление паров гексана. Повторяют этот прием еще два-три раза, затем экстрагируют ацетаты фенолов в течение 2 мин.

После отстаивания в течение 10 мин удаляют прозрачный водный слой. Если гексановый экстракт эмульгирован, после удаления водного слоя экстракт несколько раз перемешивают плавными круговыми движениями и дают возможность еще отстояться несколько минут. После этого водную фазу удаляют как можно полнее, а гексановый экстракт переносят в сухой стакан вместимостью 50 см

. В делительную воронку добавляют для споласкивания 3-5 см

гексана.

К экстракту в стакане добавляют безводный сульфат натрия, перемешивая его стеклянной палочкой до полного осветления экстракта. Прозрачный экстракт переносят в коническую градуированную микропробирку (см. рисунок 1), предварительно сполоснув ее очищенным гексаном, и упаривают при нагревании (60-70

°

С) на песчаной или водяной бане (рисунок 3) под струей очищенного воздуха, продуваемого микрокомпрессором через фильтр. Экстракт переносят в микропробирку частями, по мере упаривания. После переноса всего экстракта в стакан с сульфатом натрия приливают гексан, использованный для споласкивания воронки, и промывают сульфат натрия, тщательно перемешивая его палочкой. Эту порцию гексана переносят в микропробирку с экстрактом и вновь упаривают до необходимого объема, который зависит от содержания фенолов. При содержании фенолов в анализируемой пробе менее 2,0 мкг ориентировочный объем экстракта 50-70 мм

, 2-10 мкг - 100 мм

, более 10 мкг - 150-200 мм

.

При анализе сильно загрязненных природных и сточных вод, а также вод, образующих очень стойкую эмульсию при экстракции бутилацетатом, следует проводить предварительную очистку водной пробы экстракцией хлороформом. Для этого к пробе воды после добавления NaCI приливают 16 см

NaOH или KОН 5 моль/дм

, 50 см

хлороформа и экстрагируют в течение 2 мин. Если анализируемая проба была законсервирована, следует добавить перед промыванием хлороформом 23 см

раствора NaOH или KОН 5 моль/дм

. После расслоения фаз удаляют хлороформ, добавляют 6,0 см

серной кислоты 1:1 и далее продолжают определение как описано выше.

При очистке минерализованных проб на границе раздела фаз может образоваться объемный осадок гидроксидов, затрудняющий отделение хлороформа. В этом случае отделяют хлороформ до границы осадка, затем приливают 4 см

раствора серной кислоты, и осторожно перемешивают пробу, не переворачивая и не встряхивая воронку. Отслоившийся хлороформ быстро удаляют, после этого приливают остальное количество раствора серной кислоты.

7.2 Выполнение измерений при содержании фенолов более 20 мкг/дм

50 см

анализируемой воды помещают в делительную воронку вместимостью 0,1 дм

, добавляют 0,5 см

раствора сульфата меди 50 г/дм

, перемешивают, приливают 5 см

раствора NaOH или KОН 5 моль/дм

, 10 см

гексана и экстрагируют в течение 1 мин. После расслоения фаз водный слой переносят в другую воронку, добавляют раствор внутреннего стандарта (2 мкг или более в зависимости от предполагаемого количества фенолов в пробе), 1,8 см

уксусного ангидрида и далее проводят все операции, как описано в 7.1.

В том случае, когда анализируют законсервированную пробу, раствор сульфата меди не добавляют.

7.3 Хроматографирование экстрактов

Устанавливают условия хроматографирования в соответствии с 6.5. Вводят в испаритель хроматографа 2-3 мм

гексанового экстракта, записывают хроматограмму. Повторяют измерения 2-3 раза.

Идентификацию фенолов осуществляют сравнением времени удерживания ацетатов фенолов относительно внутреннего стандарта на хроматограмме стандартной смеси и анализируемой пробы. Если на хроматограмме пробы имеются пики, соответствующие по времени удерживания ацетату фенола или его производных, особенно при появлении пиков соответствующих веществам с одинаковыми временами удерживания, либо при анализе загрязненных проб, где возможно наложение пиков посторонних веществ, следует проверить корректность идентификации хроматографированием пробы на полярной колонке (ПЭГ 20М).

Соединение можно считать идентифицированным только в том случае, если соответствующий ему пик выходит на обеих колонках, в противном случае делают вывод об отсутствии данного соединения в пробе.

При анализе однотипных проб, состав которых не подвергается резким изменениям, либо когда известно заранее, какие из фенолов могут содержаться в пробе, идентификация с использованием полярной колонки не является обязательной для каждой пробы, а может быть проведена для одной-двух проб из однотипной серии.

      8 Вычисление результатов измерений

Для расчета используют хроматограммы полученные на колонке с фазой SE-54 (SE-52), однако в том случае когда в пробе имеются соединения, времена удерживания которых совпадают на этой фазе, для расчета используют результаты, полученные на колонке с фазой ПЭГ 20М.

Рассчитывают массовую концентрацию каждого соединения

, мкг/дм

, по формуле

,                                       (4)*

где

- высота (площадь) пика определяемого фенола;

*- высота (площадь) пика внутреннего стандарта (нафталина или дибензила);

- количество внутреннего стандарта (нафталина или дибензила), добавленного в пробу, мкг;

- степень извлечения фенолов из воды при объеме пробы 0,8 дм

(таблица 5); при объеме пробы 50 см

1;

- объем пробы воды, взятый для анализа, дм

;

- коэффициент пересчета определяемого фенола по отношению к внутреннему стандарту.

Таблица 5 - Степень извлечения фенолов из воды при объеме пробы 0,8 дм

Отношение высот и площадей пиков фенолов к нафталину при использовании колонки хорошего качества линейно в пределах шкалы регистрирующего прибора независимо от концентрации нафталина.

Результат измерения в документах, предусматривающих его использование, представляют в виде:

, мг/дм

                                           (5)

                                           (5)

где

- характеристика погрешности определения для данной массовой концентрации конкретного соединения (таблицы 2, 3).

Численные значения результата измерения должны оканчиваться цифрой того же разряда, что и значения характеристики погрешности.

      9 Контроль погрешности измерений

Оперативный контроль погрешности проводят с использованием метода добавок. Периодичность контроля - не менее одной контрольной на 15-20 рабочих проб за период, в течение которого условия проведения анализа неизменны.

Для выполнения контроля измеряют концентрацию фенола и его производных в пробе без добавки (

) и в пробе с известной добавкой (

). Если проба не была законсервирована, перед введением добавки следует внести консервант в соответствии с разделом 5 для предотвращения окисления добавляемых фенолов.

Добавка (

) к пробе должна составлять не более 100% от содержания фенолов в пробе. При отсутствии фенолов в пробе добавка должна быть равна удвоенной минимально определяемой концентрации. Пробу с добавкой анализируют одновременно с рабочими пробами.

Результат контроля признают удовлетворительным, если:

                                 (6)

Норматив контроля (

) рассчитывают по формуле:

,                                                (7)

где

и

- характеристики систематической и случайной составляющих погрешности измерения концентрации конкретного соединения в пробе без добавки

(таблицы 2,3).

Если в исходной пробе фенолы не обнаружены, то погрешность рассчитывают для концентрации добавки.

При превышении норматива повторяют определение с использованием другой пробы. При повторном превышении норматива выясняют причины, приводящие к неудовлетворительным результатам, и устраняют их.

      10 Требования безопасности

10.1  При выполнении измерений массовой концентрации фенолов в пробах природных и очищенных сточных вод соблюдают требования безопасности, установленные в "Правилах по технике безопасности при производстве наблюдений и работ на сети Госкомгидромета", Л., Гидрометеоиздат, 1983, или в "Типовой инструкции по технике безопасности для гидрохимических лабораторий служб Роскомвода", М., 1995.

10.2 По степени воздействия на организм вредные вещества, используемые при выполении определений, относятся ко 2, 3, 4 классам опасности по ГОСТ 12.1.007.

10.3 Содержание используемых вредных веществ в воздухе рабочей зоны не должно превышать установленных предельно допустимых концентраций в соответствии с ГОСТ 12.1.005.

10.4 Определение следует проводить при наличии вытяжной вентиляции.

10.5 При очистке фенолов и приготовлении стандартных растворов следует избегать попадания препаратов на кожу.

10.6 Оператор, выполняющий измерения на хроматографе, должен знать правила безопасности при работе с электрооборудованием, сжатыми и горючими газами.

      11 Требования к квалификации исполнителей

К выполнению измерений и обработке их результатов допускаются специалисты-химики с высшим образованием или со средним профессиональным образованием и стажем работы в лаборатории не менее 3 лет, прошедшие подготовку в области газовой хроматографии и освоившие методику анализа.

      12 Затраты времени на проведение анализа

12.1 Затраты времени на подготовительные работы

12.1.1 Приготовление основных и промежуточных стандартных растворов фенолов и внутренних стандартов в год - 25 чел.-ч.

12.1.2 Приготовление рабочих стандартных растворов и определение времен удерживания и коэффициентов пересчета на одной колонке - 4 чел.-ч.

12.1.3 Подготовка и очистка растворов и реактивов (включая контроль их чистоты) на 100 определений - 30 чел.-ч.

12.2 Затраты времени на выполнение измерений массовой концентрации фенолов в единичной пробе

12.2.1 Выполнение измерений с предварительным экстракционным концентрированием до стадии хроматографирования - 1,0 чел.-ч.

12.2.2 Выполнение измерений без концентрирования до стадии хроматографирования -0,5 чел.-ч.

12.2.3 Хроматографирование экстракта и вычисление результата измерения - 2,0 чел.-ч.

12.3 Затраты времени на выполнение измерений массовой концентрации фенолов в серии из 10 проб

12.3.1 Выполнение измерений с предварительным экстракционным концентрированием до стадии хроматографирования - 7,5 чел.-ч.

12.3.2 Выполнение измерений без концентрирования до стадии хроматографирования - 3,0 чел.-ч.

12.3.3 Хроматографирование экстрактов и вычисление результатов измерений - 16 чел.-ч.

12.4 Дополнительные затраты времени для идентификации фенолов на полярной колонке - 1,0 чел.-ч на каждую пробу.

Затраты времени на подготовку посуды включены в затраты времени на проведение анализа.

ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА РОССИИ ПО ГИДРОМЕТЕОРОЛОГИИ И МОНИТОРИНГУ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

ГИДРОХИМИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

     СВИДЕТЕЛЬСТВО N 142 об аттестации МВИ

МЕТОДИКА ВЫПОЛНЕНИЯ ИЗМЕРЕНИЙ массовой концентрации фенола, алкилфенолов и монохлорфенолов в водах газохроматографическим методом.

РАЗРАБОТАНА Гидрохимическим институтом.

РЕГЛАМЕНТИРОВАНА в РД 52.24.487-95.

АТТЕСТОВАНА в соответствии с ГОСТ Р 8.563 (ГОСТ 8.010).

АТТЕСТАЦИЯ проведена Гидрохимическим институтом на основании результатов экспериментальных исследований в 1993 г., и метрологической экспертизы материалов в 1994 г.

В результате аттестации МВИ установлено:

1. МВИ соответствует предъявляемым к ней метрологическим требованиям и обладает следующими основными метрологическими характеристиками:

Значения характеристик погрешности и ее составляющих при выполнении измерений фенолов с предварительным концентрированием водной пробы (

0,95)

Определяемое соединение	Диапазон измеряемых концентраций, , мкг/дм	Характеристики составляющих погрешности, мкг/дм		Характеристика погрешности, , мкг/дм
		случайной,	систематической
Фенол	0,5-20,0	0,1+0,035	0,089	0,1+0,15
2-метилфенол	0,5-20,0	0,1+0,040	0,1+0,075	0,2+0,13
3-метилфенол,	0,5-10,0	0,1+0,043	0,12	0,1+0,17
4-метилфенол	cв. 10,0-20,0	0,1+0,043	1,2	2,0
2-этилфенол,	0,5-5,0	0,055	0,11	0,1+0,18
3-этилфенол,	cв. 5,0-20,0	0,055	0,4+0,025	0,4+0,10
4-этилфенол
2-хлорфенол,	0,5-10,0	0,1+0,044	0,1+0,090	0,1+0,15
3-хлорфенол,   4-хлорфенол	cв. 10,0-20,0	0,1+0,044	1,0	1,9
2,5-ксиленол,   2,3-ксиленол,   2,6-ксиленол,   3,5-ксиленол	0,5-20,0	0,053	0,1+0,052	0,1+0,11
3,4-ксиленол,   2,4-ксиленол	0,5-20,0	0,1+0,049	0,1+0,036	0,2+0,10
Гваякол	0,5-20,0	0,1+0,046	0,11	0,1+0,17

Значения характеристик погрешности и ее составляющих при выполнении измерений фенолов без предварительного концентрирования водной пробы (

0,95)

Определяемое соединение	Диапазон измеряемых концентраций, , мкг/дм	Характеристики составляющих погрешности, мкг/дм		Характеристика погрешности, , мкг/дм
		случайной,	систематической
Фенол	20,0-500,0	2+0,022	1+0,060	3+0,089
2-метилфенол	20,0-500,0	3+0,006	1+0,019	5+0,019
3-метилфенол,   4-метилфенол	20,0-500,0	3,0	1+0,019	5+0,012
2-этилфенол,   3-этилфенол,   4-этилфенол	20,0-500,0	1+0,021	0,064	1+0,090
2-хлорфенол,   3-хлорфенол,   4-хлорфенол	20,0-500,0	3+0,017	2+0,054	4+0,076
2,5-ксиленол,   2,3-ксиленол,   2,6-ксиленол,   3,5-ксиленол	20,0-500,0	1+0,028	0,064	1+0,10
3,4-ксиленол,   2,4-ксиленол	20,0-500,0	1+0,031	0,027	2+0,066
Гваякол	20,0-500,0	1+0,035	2+0,083	3+0,13

2. Оперативный контроль погрешности измерений проводят в соответствии с разделом 9 РД 52.24.487-95.

3 Дата выдачи свидетельства март 1994 г.

Директор А.М.Никаноров

Главный метролог А.А.Назарова