Экстракционное вымораживание и парофазная экстракция - новые методы извлечения гидрофильных органических веществ из водных сред тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.02 ВАК РФ

//

^ ,' На правах рукописи

л о я я м ж

Бехтерев Виктор Николаевич

ЭКСТРАКЦИОННОЕ ВЫМОРАЖИВАНИЕ И ПАРОФАЗНАЯ ЭКСТРАКЦИЯ - НОВЫЕ МЕТОДЫ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ГИДРОФИЛЬНЫХ ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ ИЗ ВОДНЫХ СРЕД

02.00.02 - Аналитическая химия

Автореферат диссертации на соискание степени доктора химических наук

Москва-2011 г.

2 О АПР 2011

4844829

Работа выполнена в реабилитации (г. Сочи) Минздравсоцразвития РФ.

Научно-исследовательском центре курортологии и Федерального медико-биологического агентства

Официальные оппоненты : доктор химических наук, профессор Цизин Григорий Ильич

Химический факультет Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова доктор химических наук, профессор Родинков Олег Васильевич Химический факультет Санкт-Петербургского государственного университета доктор химических наук Федотов Петр Сергеевич Институт геохимии и аналитической химии имени В. И. Вернадского РАН

Ведущая организация : Воронежская государственная технологическая академия

Защита состоится 15 июня 2011 г. в аудитории 446 на заседании диссертационного Совета Д 501.001.88 по химическим наукам при Московском государственном университете имени М.В. Ломоносова по адресу:

119992, Москва, Ленинские горы, МГУ, Химический факультет

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке химического факультета Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова

Автореферат разослан " "......2011 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат химических наук

Торочешникова И.И.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Решение многих проблем аналитической химии в ее применении к экологии, гидрохимии, биохимии, медицины, фармакологии, криминалистики, токсикологии, судебной медицины связаны с извлечением, концентрированием и фракционированием природных или синтетических органических веществ из водных сред и из водосодержашнх биологических жидкостей (мочи, крови, слюны и др.). Несмотря на существенный прогресс в данной области, этот этап подготовки пробы для анализа, как правило, является весьма трудоемким и подчас требует применения специального оборудования. Существенное значение имеет, например, расширение арсенала методов выделения из водных сред полярных, водорастворимых органических веществ. Важнейшими критериями здесь являются повышение эффективности извлечения аналита, снижение термического и химического воздействия на исследуемый образец, сокращение стадий анализа, удовлетворительные экономические показатели.

Распространенными приемами извлечения органических веществ из водных сред остаются сорбция, а также жидкостная и газовая экстракция. В основе этих методов лежит извлечение конкретного вещества или нескольких компонентов из одной фазы в другую, имеющую с ней границу раздела. Общим моментом при этом является приведение в контакт заранее приготовленных несмешивающихся фаз: водного раствора (водосодержащей жидкости) и экстрагента (сорбента, нерастворимой в воде органической жидкости, газа). Представляло интерес изучить извлечение гидрофильных веществ в условиях намеренного формирования границы раздела фаз непосредственно в исследуемом образце, оценить возможность применения такого подхода в химическом анализе. Такой подход был реализован разработкой методов экстракционном вымораживании и парофазной экстракции.

Целью исследования была разработка способов и средств выделения органических веществ из многокомпонентных водосодержащих систем с помощью формирования границы раздела фаз (фазообразования). Поставленная цель достигалась решением следующих основных задач:

- разработкой метода криоконцентрирования аналита из водной среды путем сочетания экстракции и вымораживания;

- разработкой метода парофазной экстракции (ПФЭ) органических соединений, в том числе гидрофильного характера, из воды;

- экспериментальным исследованием характеристик и оптимизацией процессов экстракционного вымораживания (ЭВ) и парофазного выделения органических веществ из водных сред;

- созданием и лабораторным испытанием аппаратуры для ЭВ и ПФЭ органических веществ из многокомпонентных водных сред;

- разработкой и внедрением в практику новых методик определения веществ медицинского назначения, контроля содержания консервантов и других органических веществ в пищевых и биологических объектах, исследования органической составляющей природных вод, основанных на использовании ПФЭ и ЭВ, в т.ч. совместного комбинированного применения, в сочетании со спектральным или хроматографическим определением органических веществ.

Научная новизна. Реализован новый подход к извлечению гидрофильных органических веществ из водных сред - извлечение в условиях формирования границы раздела фаз в исходно гомогенной системе за счет термического воздействия. Разработан метод экстракционного вымораживания с применением гидрофильных органических растворителей. Созданы научные основы этого метода.

установлены закономерности извлечения веществ в условиях формирования границы раздела жидкость - твердая фаза. Предложен метод парофазной экстракции органических веществ из водных растворов, разработаны его методические основы, оптимизированы условия извлечения веществ. Определены коэффициенты распределения ряда гидрофильных и гидрофобных органических соединений в системе вода - пар экстрагента. Для ПФЭ на основе теоретических представлений установлены особенности изменения стандартного изобарно-изотермического потенциала (энергии Гиббса) в гомологических сериях низкомолекулярных органических кислот и фенолов.

Практическая значимость. На основе разработанных методов выделения веществ созданы методики определения природных и синтетических органических соединений в водосодержащих средах. Новизна разработок подтверждена 8 патентами РФ.

Показано, что ЭВ позволяет в низкотемпературных условиях с высокой степенью извлекать из водных объектов целевые органические соединения в гидрофильные растворители, обеспечивать более высокую степень извлечения и концентрирования полярных аналитов из воды по сравнению с жидкостной (ЖЭ) и газовой экстракцией (ГЭ); управлять избирательностью и устранять ионный фон, растворенные неорганические вещества, исключить применение сложного оборудования на стадии выделения определяемых компонентов. Создано устройство для осуществления ЭВ органических веществ из многокомпонентных водных сред, в т.ч. в режиме направленного формирования кристаллической фазы льда.

Показано, что ПФЭ позволяет выполнять прямое одностадийное извлечение аналита в растворители, в т.ч. неограниченно смешивающиеся с водой, осуществлять фракционирование определяемых органических веществ изменением химической природы экстрагента на стадии парофазного выделения, снизить температурное воздействие на пробу по сравнению с традиционным методом перегонки с водяным паром, сократить или даже исключить предварительную химическую модификацию образца воды в случае, если аналитами являются гидрофильные соединения, повысить степень извлечения гидрофильных органических веществ из воды по сравнению с ГЭ. Разработана и внедрена в аналитическую практику установка для реализации парофазной экстракции в статическом и динамическом режимах. Устройство позволяет выполнять ступенчатое многократное парофазное извлечение и проточный динамический вариант ПФЭ растворенных органических соединений. Реализовано гибкое и оперативное регулирование селективности, степени извлечения, технологических параметров, включая барометрические условия экстракции.

На основе ЭВ и ПФЭ разработаны и внедрены в лабораторную практику методики определения растворенных органических веществ в природных (в т.ч. минеральных) и технологических водах, ориентированные на групповое (ИК-, УФ-спектроскопии) и селективное (с применением хроматографии) определение. Предложены и использованы в практике химико-токсикологических, фармакологических исследований методики определения лекарственных средств, в т.ч. наркотических, в биологических жидкостях и консервантов в жировых эмульсиях, базирующиеся на извлечении аналита методом ЭВ.

Результаты исследований использованы в учебном процессе Санкт-Петербургского государственного университета точной механики и оптики в рамках выполнения ФЦП «Интеграция науки и высшей школы» 2000-06 г.г.

Апробация работы. Результаты работы были доложены на Российской научно-практической конференции «Итоги и перспективы экологического мониторинга в

заповедниках» (Сочи, 1994), Международном конгрессе по курортологии «Современные проблемы санаторно-курортного дела» (Москва, 1996), 4-м Национальном конгрессе по курортному делу и натуральной терапии (Санкт-Петербург, 1999), Международном конгрессе «Курортология, физиотерапия и восстановительная медицина XXI века» (Пермь, 2000), Международном форуме «Информационные технологии и общество» (Кремер, Турция, 2003), Российско-Французской конференции «Туристическое обустройство и управление в прибрежных и горно-морских регионах на пути к устойчивому развитию» (Сочи, 2003), Международном конгрессе «Восстановительная медицина и реабилитация -2005» (Москва, 2005), Международной конференции «Здравница - 2005» (Москва,

2005), XI Международном конгрессе по реабилитации в медицине и иммунореабилитации и IV Европейском конгрессе по астме (Тенерифе, Испания,

2006), Второй международной научно-практической конференции «Исследование, разработка и применение высоких технологий в промышленности» (Санкт-Петербург, 2006), Международном конгрессе по аналитическим наукам ICAS-2006 (Москва, 2006), XVIII Менделеевском съезде (Москва, 2007), II Всероссийской конференции «Аналитика России» с международным участием (Краснодар, 2007), XI Международном салоне промышленной собственности (Москва, 2008 - «Устройство для проточной парофазной экстракции органических веществ из жидких сред» отмечено серебряной медалью), Всероссийской научной конференции «Химический анализ» в рамках 32-й Годичной сессии Научного совета по аналитической химии РАН (Москва, 2008), II Международном форуме «Аналитика и аналитики» (Воронеж, 2008), Научно-практической конференции «Актуальные проблемы клинической лабораторной диагностики в обеспечении продолжительности и высокого качества жизни. Возможности современных лабораторных технологий по решению практических задач курортологии» (Сочи. 2008), VII Всероссийской конференции по анализу объектов окружающей среды «Экоаналитика - 2009» (Йошкар-Ола, 2009), Ш Всероссийской конференции «Аналитика России-2009» с международным участием (Туапсе, 2009), Съезде аналитиков России (Москва, 2010), IV Международной конференции «Экстракция органических соединений» (Воронеж, 2010), Всероссийской конференция «Аналитическая хроматография и капиллярный электрофорез» (Краснодар, 2010).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 19 статей, монография, получены 5 патентов РФ на изобретение и 3 патента РФ на полезную модель.

Вклад автора в работы, выполненные в соавторстве, состоял в руководстве, постановке и проведении экспериментальных исследований, интерпретации полученных результатов и разработке их теоретического обоснования.

Объем и структура работы. Диссертация изложена на 271 с. машинописного текста, состоит из введения, 4 глав, выводов, списка цитируемой литературы (371 наименований), содержит 68 рисунков и 39 таблиц, 5 приложений.

На защиту выносятся: ■Способ выделения органических веществ из воды и водосодержащих сред экстракционным вымораживанием в гидрофильную органическую жидкость. •Установленные закономерности извлечения аналита с помощью ЭВ, объясняемые в рамках адсорбционного распределения аналита между экстрактом и образующейся кристаллической фазой. Результаты экспериментального изучения ЭВ на реальных и модельных объектах, полученные характеристики извлечения. ■Метод выделения органических веществ из водных сред парофазной экстракцией. ■Установленные закономерности ПФЭ, нашедшие объяснение с учетом особенностей трансграничного (вода - пар экстрагента) массопереноса, характера

межмолекулярных взаимодействий. Результаты экспериментальных исследований на модельных и реальных объектах. ■Устройства для ЭВ и ПФЭ органических веществ из многокомпонентных водосодержащих сред. ■ Методики определения ряда органических соединений в водосодержащих объектах с применением ЭВ и ПФЭ или их сочетания на этапе подготовки пробы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

Приведен обзор литературы о методах извлечения органических веществ из водных растворов, базирующихся на перераспределении аналита в гетерогенных системах. Условно выделены три большие группы методов, основанных на массопереносе через границу раздела фаз жидкость - твердое тело, жидкость -жидкость и жидкость - газ. Рассмотрены принципы методов, теория, включая термодинамические основы, особое внимание уделено практическим аналитическим приложениям. Обсуждены положительные качества, тенденции развития методов, а также узкие места, нерешенные вопросы, послужившие автору отправной точкой в формировании цели и задач собственного научного исследования.

Если в известных методах пробоподготовки извлечение аналита из воды осуществляют посредством приведения в контакт несмешивающихся фаз (жидкость, газ, сорбент), то в представленной работе предложен иной способ выделения в «экстрагенты», в том числе неограниченно растворимые в воде. Экстракцию ведут посредством намеренного формирования межфазной границы температурным воздействием на систему. С появлением границы раздела анапит распределяется между сосуществующими фазами.

2. МЕТОД ЭКСТРАКЦИОННОГО ВЫМОРАЖИВАНИЯ

В настоящей работе предложен способ криоконцентрирования аналитов из воды и водосодержащих сред, сочетающий вымораживание с экстракцией в водорастворимую органическую жидкость, названный экстракционным вымораживанием (ЭВ), extractive freezing-out. В исследуемый образец добавляют смешивающийся с водой растворитель, например ацетонитрил, ацетон, или ограниченно растворимую органическую жидкость, например этоксиэтан, бутанол, с последующим охлаждением и замораживанием водной части пробы. В процессе охлаждения исходно гомогенная система при достижении критической температуры растворимости (смешения) сначала расслаивается, затем происходит кристаллизация водной части. В итоге в выделяющийся отдельной жидкой фазой органический растворитель переходят извлекаемые органические вещества. При размораживании твердой части образца и повторном замораживании вновь в жидкую фазу выделяется оставшаяся часть органического растворителя, также содержащая экстрагируемые компоненты. Степень извлечения может быть увеличена и за счет повторного, многократного проведения ЭВ с добавлением экстрагента. Например, трехкратное ЭВ морфина и кодеина в смесь ацетонитрила с этоксиэтаном позволяет достичь 75% извлечения данных алкалоидов из исследуемой мочи.

2.1. Закономерности экстракционного вымораживания. В аналитической химии исследование корреляций и установление закономерностей экстракции является неотъемлемым этапом в раскрытии возможностей метода, оптимизации процедуры пробоподготовки, снижении погрешности. В ходе изучения ЭВ низкомолекулярных карбоновых кислот и фенолов из водных растворов в

ацетонитрил установлено, что, несмотря на идентичность условии, масса получаемых экстрактов сильно изменялась даже в параллельных определениях. Вместе с тем, как видно из табл. 1, это практически не отражалось на концентрации аналита в экстракте. Аналогичные результаты получены при экстракции из воды и низкомолекулярных фенолов.

Таблица 1

Результаты ЭВ органических кислот С2 -

Св из водных растворов в ацетонитрил

Соотношение объемов, мл Масса экстракта, г Содержание органических кислот в экстракте, мкг/мл

Проба АН С2 Сз С< С5 с6

5 5 1,4±0,7 130±8 160±9 190±10 210±10 230±10

10 10 3,0±0,4 110±7 160±9,5 190±10 220±10 230±10

10 5 0,1 ±0,07 350±20 340±20 340±20 350±20 350±20

20 5 0,04±0,03 610±35 610±35 640±35 680±40 690±40

Примечание: Исходная концентрация органических кислот в водном растворе, мкг/мл: уксусная (Сг) - 201, пропионовая (Сз) - 196, масляная (С4) - 190, валерьяновая (С.О- 193, капроновая (Сг,)- 192.

Состав жидкости, т.е. соотношение макрокомпонентов экстракта (ацетонитрил и вода), согласно линии ликвидуса фазовой диаграммы после образования кристаллов льда в анализируемом образце постоянен и определяется только температурой проведения ЭВ (рис.1). Данное обстоятельство объясняет устойчивость результатов определения аналита в экстракте в параллельных измерениях после ЭВ из воды, несмотря на значительное варьирование величины количества получаемого экстракта. Это обусловлено тем, что в эксперименте при - 20°С с образовавшимися кристаллами льда сосуществует жидкая фаза постоянного состава из воды и ацетонитрила, масса которой равна количеству взятого для ЭВ ацетонитрила (Тш1= - 44,9°С) и растворенной в нем при данной температуре воды. Объяснением же существенного варьирования массы экстракта является известный факт наличия жидких микровключений в твердой фазе при замораживании водных растворов. Кроме того, образующаяся твердая фаза льда имеет поликристаллическую структуру с множеством трещин, куда за счет капиллярных сил втягивается жидкая органическая фаза. Учитывая диаграмму состояния, зная состав жидкой фазы, можно определить общий объем жидкости-экстракта и, соответственно, степень извлечения аналита из воды.

Представленные в табл. 2 результаты, свидетельствуют о неплохой эффективности извлечения в ацетонитрил методом ЭВ таких гидрофильных веществ, как низкомолекулярные органические кислоты. Степень экстракции уксусной кислоты в условиях однократного ЭВ составляла ВО - 90 %, а масляная, валерьяновая и капроновая кислоты в этих условиях практически полностью извлекались в получаемый экстракт.

О. I ivu'a

Рис.1. Фазовая диаграмма

системы вода - ацетонитрил

[Schneider G.M., Phys.Chem. Chem. Phys., 2002]

Таблица 2

Степень извлечения карбоновых кислот С2 - Се из водных растворов методом ЭВ в ацетонитрил при температуре — 20±2 "С, рН 3 (п = 5; Р = 0,95)._

Соотношение объемов, мл Объем* экстракта, мл Степень извлечения карбоновых кислот Е, %

Проба АН с2 С3 С4 с5 с6

10 5 5,2 90 ±5 90 ±5 90 ± 5 90 ±5,5 90 ±6

20 5 5,2 80 ± 5 80 ±5 85 ±5 90 ± 5 92 ±5

Примечание: * Определяли по плотности через массу жидкой фазы, учитывая фазовую

диаграмму вода-ацетонитрил (рис. 1), массу экстрагента, его массовую долю в экстракте 95,8 % (- 20°С) и плотность экстракта (жидкой фазы) 0,7930 г/мл\ исходная концентрация кислот в воде - см. табл. 1.

Степень извлечения аналита в результате ЭВ в явном виде не зависела от исходного содержания кислоты в водном растворе при концентрациях более 50 мкг/мл (0,5-1 мМоль/л). В концентрационном диапазоне ниже 10-50 мкг/мл для кислот С2 - С5 отмечено некоторое ее снижение с уменьшением концентрации аналита в водном растворе. В поведении капроновой кислоты такой тенденции не установлено.

Эффективность ЭВ карбоновых кислот зависит от природы кислоты (табл. 1, 2) и природы экстрагента (табл. 3): замена ацетонитрила на гексан влечет за собой резкое падение эффективности экстракции карбоновых кислот. Представленные в табл. 3 данные указывают также на то, что степень извлечения при ЭВ выше, чем при жидкостной экстракции (ЖЭ).

Таблица 3

Концентрирование карбоновых кислот с помощью ЭВ в зависимости от соотношения между объемами пробы и экстрагента, Т= -20±2 "С, рН 3 (п = 5, Р = 0,95)._

Соотношение объем пробы : объем экстрагента = 1 : 1

Кислота ЭВ в ацетонитрил, мкг/мл ЭВ в гексан, мкг/мл ЖЭ Согц (£,%)

Со сот(Е,%) с„ с„,,,(£,%)

с2 210+10 138 + 8(68 + 4) - - -

С3 210+10 170 ± 10(84 + 5) 201 ±8 8 ± 1 (4,0 ± 0,5) 2(1)

с4 200 ± 10 200 ± 10(103 ±6) 201+7 19 ± 1(9,5 ±0,5) 4(2)

С5 210+10 220 ± 10 (107 ±5) 195 ±7 45 ±2 (23 + 1) 21 (11)

С6 200± 10 240 ±9 (124+ 5) 197 + 7 87 ±4 (44 ±2) 51(26)

Соотношение объем пробы : объем экстрагента = 4 : 1

Кислота ЭВ в ацетонитрил, мкг/мл ЭВ в гексан, мкг/мл ЖЭ согй (£, %)

Со с,т (£, %) Со с„Г1; (£, %)

с2 200 ± 10 610 ±20 (78 ±2) - - -

Сз 200 ± 10 610 ±20 (81+2) 200+ 10 13+4 (1,6±0,5) 2(1)

с4 190 ± 10 640 ±20 (86 ±3) 200+ 10 32±4 (4,0±0,5) 4(2)

с5 210+10 790 +25(97 ±3) 200+ 10 81+7(10,4+0,9) 23 (12)

с6 180 ± 10 700 ±20 (100 ± 10) 200 ± 10 210±10(26±1) 63 (32)

Примечание: Со — исходная концентрация кислоты в воде; — концентрация кислоты в экстракте; расчет. ЖЭ с„Г8 - расчетная концентрация кислоты в экстракте по значению коэффициента распределения Кеч в системе вода-гексан .

Существенное влияние на извлечение карбоновых кислот из воды с помощью ЭВ оказывает рН среды. На примере сорбиновой кислоты (табл. 4) видно, что переход в щелочную область вызывает резкое снижение степени извлечения.

Таблица 4

Влияние рН на эффективность однократного извлечения сорбиновой кислоты при ЭВ из водного раствора, Т„м. = - 20*2 °С, С„ = 30 - 150 мкг/мл, (п = 10, Р = 0,95)_

Отношение объемов воды и экстрагента, мл Степень извлечения Е, %*

Водный раствор Эстрагент рН 9 рНЗ

8 2,5 (этоксиэтан : ацетонитрил = 2:0,5) 4,2 ± 0,7 29,8 ±0,5

8 2,5 (гексан) 0,9 ± 0,2 3,5 ± 0,5

Примечание: * Не учитывали экстракт, остающийся в твердой фазе льда.

2.2. Теоретические представления о распределении аналита в процессе экстракционного вымораживания. В аналитике для оптимизации экстракционных систем важное значение имеет изучение механизма экстракции. Для объяснения установленных закономерностей и фактов, количественной оценки способности аналита распределяться между исходной водной матрицей и экстрагентом предложена модель, базирующаяся на некотором подобии процесса ЭВ и адсорбции. Предполагалось, что при охлаждении смеси водного раствора с экстрагентом молекулы аналита выталкиваются на поверхность образующихся кристаллов воды, после чего они десорбируются в объем незамерзающей органической жидкой фазы. Одновременно протекает и обратный процесс: молекулы аналита сорбируются поверхностью кристаллов льда. Для описания устанавливающегося равновесия между содержанием аналита в получаемом экстракте и на поверхности кристаллов льда применена модель И. Ленгмюра локализованной мономолекулярной адсорбции на однородной поверхности. Согласно этой модели константа равновесия КС1/ квазихимической реакции в условиях низких концентраций определяемых веществ, когда коэффициенты активности близки к единице,

занятый свободный молекула

адсорбционный = адсорбционный + в жидкой фазе центр центр (экстракте)

определяется уравнением:

с хс где с,„ц - концентрация аналита в жидкой фазе, экстракте, мкгсм'1',

Кея = —- (2.1) с, - концентрация свободных адсорбционных центров, см'2\ *с5 -С' концентрация занятых адсорбционных центров, см''.

Очевидно также, что рост объема экстракта с увеличением доли экстрагента в смеси должен сопровождаться возрастанием числа десорбирующихся с твердой поверхности молекул аналита. Это ведет к повышению концентрации свободных адсорбционных центров. В первом приближении такую зависимость концентрации свободных адсорбционных центров от объема экстрагента, можно представить в виде: _ х у (2 2) где а" к0ЭФФициент пропорциональности, с«"5; Уех,г - объем I енг • / добавленного в пробу экстрагента, см3.

Аналогично, концентрация занятых адсорбционных центров растет пропорционально общему количеству аналита в образце, т.е. его исходной массе в пробе М„: *с1 = /в * М„ (2.3) где /} - коэффициент пропорциональности, мкг' см2.

Замена трудно измеряемых параметров с, и *с, вполне конкретными характеристиками условий экстракции, исходной массой аналита в пробе М0 и

объемом экстрагента Уех,г, учитывая (2.2) и (2.3), дает уравнение для константы адсорбционного равновесия Ке(1:

с хахГ

К.„ = "». _ , "" (2.4)

откуда где Л"% = р х Кц /а

К */?

= К' *

(2.5)

Большой массив экспериментальных результатов на примере карбоновых кислот С2 - Сб свидетельствует в пользу предложенной модели ЭВ (рис.2).

С2

исходная концентрация в воде 10-300 мкг/мп;

Сз

исходная концентрация в воде 20 - 220 мкг/мя\

С4

исходная концентрация в воде 20-215 мкг/мп\

С5 исходная концентрация в воде 10-215 мкг/м.г,

исходная концентрация в воде 10-215 мкг/ш\

I

§

1

с!

ЗОО 600

м ол/«х1г, М к г/мл

Рис 2. Зависимость концентрации карбоновой кислоты в экстракте от исходной массы в пробе М0 и объема взятого для ЭВ ацетонитрила Уех1г. (Т = -20±2 °С, рН 3)

Из рис.2 видно, что полученные результаты с высоким уровнем достоверности аппроксимируются к линейной функции соге от величины отношения М„ / Уех,г в изученном концентрационном диапазоне. Видно также, что угловой коэффициент К*еч в ряду изученных карбоновых кислот С2 - С'б возрастает с увеличением молекулярной массы аналита. Согласно уравнению (2.5), это равносильно росту

константы равновесия Кед (2.1), т.е. соответствует снижению адсорбции аналита в указанной последовательности кислот на поверхности кристаллов льда с ростом длины молекулы на одну - СН2 - группу, синхронно с увеличением гидрофобных свойств аналита.

Подобная линейная зависимость концентрации аналита в получаемом экстракте при ЭВ от его исходной массы в воде и объема экстрагента (ацетонитрила), как видно из рис. 3, получена и для сорбиновой кислоты СН3СН=СНСН=СНСООН.

Рис. 3. Зависимость концентрации сорбиновой кислоты в экстракте согг от ее исходной массы в пробе М„ и объема ацетонитрила взятого для ЭВ. (Т = -20±2°С, рН 3): исходная концентрация в воде 30 - 450 мкг/мл.

у • 0,83л + 16.22 Г? = 0.89

----

N

еос!

М »/V дау МКГ/МЛ

Из сравнения результатов ЭВ капроновой (рис. 2) и сорбиновой кислот (рис. 3) видно также, что не только длина молекулы кислоты определяет величину параметра К*сд, но и наличие двойных связей в молекуле влияет на эффективность извлечения аналита.

Доказательством участия твердой фазы льда в качестве адсорбента при ЭВ служат опыты, когда при - 20°С на поверхность замороженной воды, помещали охлажденный до этой же температуры жидкий раствор уксусной и пропионовой кислот в ацетонитриле. Методом ГЖХ зафиксировано снижение концентрации указанных кислот в растворе после контакта со льдом на 18 и 13% соответственно.

Зависимость эффективности извлечения аналита от типа экстрагента, взятого для проведения ЭВ, свидетельствует о возрастании адсорбируемости карбоновых кислот при замене ацетонитрила изоаминолом (данные приведены в диссертации) и гексаном (табл. 2 и 3), т.е. с уменьшением полярности растворителя. Подтверждением этому служит также и тот факт, что снижение температуры ЭВ с -20°С до -35°С при использовании ацетонитрила ведет к возрастанию степени извлечения уксусной и пропионовой кислот примерно в 1,3 раза. Согласно фазовой диаграмме (рис.1) при снижении температуры растет доля ацетонитрила в жидкой фазе, за счет чего повышается ее экстрагирующая способность.

Для дополнительной проверки адекватности предложенной модели ЭВ исследовано извлечение низкомолекулярных фенолов из водных растворов. Как следует из графиков (рис. 4), для фенола и изомеров крезола полученные результаты также хорошо линеаризуются в координатах указанной выше зависимости (2.5). фенол исходная концентрация

в воде 10-200 мкг/мл;

о-крезол

исходная концентрация

в воде 10-290 мкг/мл;

ЗОО воо 900

М о / Vах!г , МКГ/МЛ

м-крезол

исходная концентрация

в воде 10-200 мкг/мл;

1000 750 500 250

у = 1,08х + 5,55 -

1=^ = 0,93

• ^^

300 600

А1 о / V, МКГ/МЛ

1 1400

п-крезол !] 1050

исходная 700

концентрация | 2 !<?

в воде 350

16-330 мкг/мл; 0

у = 0.8БХ + 41,99 ____В2 = 0,95 _ .....

0 350 700 1050 1400;

М о / V**" , мкг/мл

Рис 4. Зависимость концентраций фенолов в получаемом экстракте согд от исходной массы в пробе Ма и взятого для ЭВ объема ацетонитрила УСГ1Г- (Т = - 20±2°С, рН 3)

Таким образом, учитывая приведенные выше факты и закономерности, модель ЭВ представляется вполне реальной. Вместе с тем из сравнения графиков на рис.4 видно, что для о- и п-крезола зависимости практически совпадают. График зависимости концентрации аналита в экстракте соп. от А/„ / УеХ1п полученный при ЭВ м-крезола, отличается от графиков для о- и п-изомеров как угловым коэффициентом, так и отрезком, отсекаемым на оси ординат.

Согласно выражению (2.5), величина углового коэффициента К*еч определяется константой адсорбционно-десорбционного равновесия Ксч (2.1) и параметрами а (2.2) и (3 (2.3). Физический смысл коэффициентов а и р становится понятным после преобразования уравнений (2.2) и (2.3):

с, М„ При единичных значениях исходной массы аналита в пробе

*с, V (2-6) и объема взятого экстрагента, т.е. М0 = 1 мкг (или моль) и Кх1г = 1 мл, в условиях адсорбционно-десорбционного равновесия отношение а / Р равно отношению количества свободных адсорбционных центров к числу занятых. Этот удельный показатель заполнения адсорбционного слоя связан с размерами адсорбируемых молекул. Используемые в модели ЭВ характеристики с5 и *с, можно представить в виде выражений:

а!р--

(2.9)

где N.1 и - соответственно абсолютные количества свободных и занятых адсорбционных центров на поверхности кристаллов

*с = *]\!

' ' льда, ед.; Х-площадь поверхности кристаллов льда, см .

Следовательно, параметр а / р не зависит от площади поверхности фазы льда, образующейся в процессе ЭВ, т.к. равен в конечном итоге отношению абсолютного количества свободных к абсолютному числу занятых адсорбционных центров, а / Р = С; / = N¡1 (3.0) Таким образом, отношение а / Р фактически является

индивидуальным адсорбционным параметром аналита, зависящим от его физико-химических свойств, в т.ч. от размера молекулы, а также природы экстрагента. Условия ЭВ крезолов были идентичными, поскольку, помимо соблюдения постоянства внешних факторов (температура, химическая посуда и т.п.), исследуемый водный раствор содержал смесь изучаемых изомеров. Есть основания полагать, что для изомеров крезола параметры а и Р, отвечающие за формирование адсорбционного слоя, мало отличаются, т.к. размеры молекул

изомеров близки. Но это означает, что молекулы м-крезола менее склонны к адсорбции на поверхности кристаллов льда: угловой коэффициент его графика согг от М) / Уех:г заметно больше, чем у других изомеров (рис.4). Согласно уравнению (2.5) он зависит от константы адсорбционно - десорбционного равновесия.

Установленный факт согласуется с информацией о параметрах удерживания крезолов при ТСХ. На полярном сорбенте у мета-изомера параметр удерживания Д/ больше по величине, чем у о-крезола и п-крезола, тем самым, подтверждая, что м-крезол по сравнению с ними проявляет меньшую склонность к адсорбции (рис.5).

Рис.5. Зависимость физико-химических параметров крезола от строения молекулы:

коэффициенты К*щ в уравнении линейной зависимости сог% (2.5) из рис.4;

- значение Я/ при ТСХ-разделении крезолов на силанизированном силикагеле с элюентом 1М ЫНз в 30% метаноле с рН 11,30;

- температуры плавления изомеров, °С.

Косвенным свидетельством в пользу предположения, что в основе ЭВ лежит сорбционный принцип поведения молекул, служит также факт аномально низкой Тщ, м-крезола (рис. 5). Так, проводя аналогию, затвердевание, кристаллизацию можно рассматривать как процесс сорбции молекул из жидкой фазы расплава на поверхность образующейся твердой фазы. Следовательно, для достижения условий образования твердого м-крезола так же, как и для увеличения адсорбции, необходимо понизить температуру, поскольку физическая сорбция практически всегда экзотермична. Мета-крезол и в этом случае опять проявляет более слабые сорбционные свойства. Однако по полярности он занимает промежуточное положение среди изомеров, и при ЖЭ, ГЭ или ПФЭ коэффициенты распределения изомеров при извлечении из воды монотонно изменяются с величиной дипольного момента молекулы. Полученные результаты и приведенные факты свидетельствуют в пользу адсорбционного перераспределения аналита в образующейся гетерогенной системе во время ЭВ.

Коэффициент распределения аналита в системе поверхность твердого тела -раствор, как известно, зависит не только от его молекулярного строения, но и от химической природы растворителя и адсорбента. Это обусловлено конкуренцией между молекулами растворителя и аналита в адсорбции на твердой поверхности. Особенно ярко это проявилось в вариантах нормально-фазовой (полярный адсорбент) и обращенно-фазовой (неполярный адсорбент) жидкостной хроматографии. Очевидно, что фазу льда при ЭВ следует рассматривать как полярный адсорбент, поскольку его решетка образована диполями молекул воды. Тогда при ЭВ экстрагирующая способность растворителя (жидкой фазы), так же как и при нормально-фазовой жидкостной адсорбционной хроматографии, должна возрастать с величиной полярности экстрагента подобно элюотропным рядам растворителей и их смесей. Действительно, как показал эксперимент, при замене полярного экстрагента ацетонитрила (р = 3,20Э), на менее полярные этоксиэтан (р = 1,150) или гексан (ц =

МЯСЭТ ГМфКЛ

035-

| 05 -

ш , §045 {Г) \

041-

пС2

Иа

3» 31.8

£1 7 п

0,080) тангенс угла наклона зависимости сог„ от величины Ма / Уех1г для сорбиновой кислоты падает с 0,83 до 0,05 (рис. 3 и 6).

Извлечение этоксиэтаном при ЭВ

Извлечение гексаном при ЭВ

•=45

| 2

= 30

?

" 15

= 0,05х -1,35

400 600

МоМогд, МКГ/МЛ

Рис 6. Зависимость концентрации сорбиновой кислоты в получаемом экстракте с,„„ при ЭВ от её исходной массы в пробе М„ и объема экстрагента К^, (- 20±2°С, рН 3)

Согласно предложенному объяснению результатов ЭВ, это соответствует росту сорбируемости кислоты на поверхности кристаллов воды и снижению элюирующей силы растворителя в данном ряду экстрагентов подобно известным закономерностям для жидкостной адсорбционной хроматографии. При изучении ЭВ жирных кислот С2 - С6 (табл. I и 3) установлена точно такая же зависимость эффективности извлечения аналита в получаемый при ЭВ экстракт. Замена гексана на полярный ацетонитрил сопровождается резким ростом степени извлечения кислот.

2.3. Криоэкстрактор для экстракционного вымораживания. Для выделения аналитов из воды методом ЭВ создано устройство, позволяющее также реализовать режим направленного формирования кристаллической фазы льда в образце (рис. 7).

у Рис. 7. Криоэкстрактор для ЭВ органических

веществ из воды: I - экстракционная емкость (пробирка); 2 - охлаждаемый резервуар криостата (металлическая емкость); 5 - термоэлектрические элементы (элементы Пельтье); 4 - блок управления (БУ); 5 - регулятор мощности (РМ); 6 -термоизмерительный блок с термопарой; 7 -жидкостной насос-дозатор с трубопроводом подачи хладоагента; 8 - охлаждающая жидкость (хладоагент); 9 - теплоизолирующая рубашка криостата с крышкой,

Криоэкстрактор использовали следующим образом. Предварительно в объем пробы, находящейся в пробирке (флаконе) /, добавляли в заданной пропорции используемый растворитель. Приготовленную смесь охлаждали до кристаллизации водной части. Процесс ЭВ проводили в металлической емкости криостата 2. охлаждаемой термоэлектрическими элементами З(ТЭЭ). Криостат помещали в отделение холодильника, обеспечивающего температуру порядка + 5 ± I °С. Тепловыделяющая сторона ТЭЭ обдувалась вентилятором от персонального компьютера через радиатор (на схеме не указано). Режим охлаждения задавали блоком управления 4 через регулятор мощности 5. Контроль температуры обеспечивался измерительным блоком с термопарой 6 (Т, °С). Для регулирования движением фронта кристаллизации в затвердевающей части образца конструкцией криоэкстракционного модуля предусмотрена управляемая подача с помощью насоса 7 охлаждающей жидкости 8. Охлаждаемый металлический резервуар криостата 2 помещен в теплоизолирующую рубашку 9 из пенополистирола, со съемной крышкой.

Как видно из результатов табл. 5, реализация возможности управления фронтом кристаллизации в процессе ЭВ позволила значительно повысить степень концентрирования аналитов и снизить количество используемого экстрагента в сравнении с вариантом ЭВ, когда для проведения процесса образцы просто помещали в морозильную камеру холодильника (см. табл. 1). Режим направленного ЭВ позволил достичь уже в результате одной процедуры извлечения более чем двадцатикратного концентрирования изучаемых аналитов.

Таким образом, разработан способ Таблица 5

Степень концентрирования и извлечения одноосновных карбоновых кислот Сг - С» из воды в ацетонитрил направленным ЭВ,Т»М .=-

Кислота Улн ■ Ко,,. Согц / Со пр £, %*

с2 1:20* 19 ± 1 98 ±5

1 : 25** 23 ± 1,4 96 ±6

с, 1 : 20* 19 ±0,9 98 ±5

1 : 25** 23 ± 1,7 97 ±7

с4 1 : 20* 19 ± 1,1 99 ±6

1 :25** 23 ± 1.4 95 ±6

с5 1 : 20* 19 ± 1.3 99 ±7

1 : 25** 23 ± 1,6 97 ±7

с6 1 :20* 19 ± 1,2 99 ±6

1 :25** 23 ± 1,9 96 ± 8

С7 I : 20* 19 ± 1,5 98 ±8

1 : 25** 25 ± 1,5 100 ±6

с8 1 : 20* 19 ± 1,1 97 ±6

1 : 25** 24 ± 1,2 100 ±5

извлечения органических веществ из воды, сочетающий экстракцию и вымораживание. Полученные данные об ЭВ изученных органических соединений объяснены в рамках предложенной теоретической модели, базирующейся на сорбционном перераспределении аналита в условиях возникновения межфазной границы.

Изучение механизма ЭВ необходимо для решения важных задач аналитической химии, выбора границ применимости метода, оптимизации этапа пробоподготовки и т.д. Способ ЭВ, в отличие от кристаллизационных методов концентрирования обладает избирательностью. На основании результатов об ЭВ карбоновых кислот С2 - С8 и фенолов можно заключить, что эффективность извлечения аналита зависит как от его молекулярного строения, так и от химической природы применяемого экстрагента.

Избирательностью ЭВ можно также управлять с помощью рН среды. Существенным достоинством ЭВ является также возможность устранения ионного фона и растворенных неорганических веществ, что имеет важное значение при анализе минеральных и загрязненных вод. Для использования в подготовке пробы метод ЭВ весьма прост, не требует применения сложного лабораторного оборудования для контроля степени кристаллизации образца во избежание полного его затвердевания. Нет необходимости использовать и специальную химическую посуду во избежание ее разрушения в процессе кристаллизации. Эффективность извлечения из воды таких хорошо растворимых органических веществ, как низкомолекулярные карбоновые кислоты и фенолы, позволяет практически полностью их выделять в результате однократной процедуры ЭВ. Метод ЭВ дает возможность применять гидрофильные экстрагенты без дополнительной химической модификации пробы, в частности, без высаливания. Проведение экстракции в условиях низких температур полезно при исследовании термолабильных органических соединений, а также благоприятно с точки зрения условий труда, поскольку снижает летучесть токсичных органических растворителей и извлекаемых веществ. Применение ЭВ рационально и с точки зрения

Примечание: С0,„р - исходная концентрация кислот в воде мкг/мл: уксусная - 65, остальные по 50; СаГ!, - концентрация кислот в экстракте после ЭВ; Г„,„), 1'лн - объемы водного раствора и ацетонитрила, мл; масса экстракта (жидкая фаза) после ЭВ составляла

«*» 0,09 ± 0,01

*» 0,08 ± 0,01 г;

Скорость подачи хладоагента (этанола) 0,5 мл/мин (линейная скорость поднятия уровня хладоаганта в резервуаре 0,25 мм/мин).

экономических показателей: оно уменьшит количество хим.посуды (не нужны делительные, фильтровальные воронки и т.п.); исключит использование ряда расходных материалов и химических агентов (например, фильтры); сократит многостадийность (нет обезвоживания, фильтрования). Кроме того, экстракты, получаемые при использовании ацетонитрила, совместимы с обращено-фазовым вариантом ВЭЖХ.

Указанные достоинства ЭВ позволяют надеяться, что в перспективе появятся соответствующие автоматические устройства пробоподготовки для химического анализа, использующие его принцип.

3. ПАРОФА'ЗНАЯ ЭКСТРАКЦИЯ

Вторым разработанным нами методом извлечения органических веществ из водных растворов является метод парофазной экстракции (ПФЭ). Этот метод с методом ЭВ объединяет общий подход к способу выделения и концентрирования аналита. С помощью физического воздействия на исходно гомогенную систему анализируемый водный раствор - органический растворитель получают систему гетерогенную. Если при ЭВ в результате охлаждения получаемой гетерогенной системой были .жидкий экстракт и твердая фаза образующихся кристаллов льда, то при ПФЭ в процессе нагревания - жидкость и образующийся пар экстрагента. Как и в случае ЭВ, физическим фактором воздействия служит температура.

В ЖЭ органических веществ из воды накоплен большой экспериментальный материал, созданы теоретические основы, позволяющие прогнозировать поведение экстракционных систем. Вместе с тем коэффициенты распределения большинства водорастворимых органических соединений обычно не превышают 50 - 80 [Коренман Я.И.]. Данные об использовании в качестве экстрагентов гидрофобных спиртов, эфиров уксусной кислоты свидетельствуют, что с уменьшением числа углеродных атомов в молекулах растворителей — гомологов их экстрагирующая активность растет. Однако растет и растворимость экстрагента в воде, что не позволяет, и даже исключает, применение низкомолекулярных гомологов без процедуры «высаливания». Возникает риск протекания побочных химических процессов, появляются технологические трудности.

3.1. Метод парофазной экстракции. Основы. В настоящей работе предложен способ применения гидрофильных органических жидкостей для выделения растворенных органических веществ - парофазная экстракция, т.е. экстракция аналита паром органического растворителя, имеющего температуру кипения ниже температуры кипения анализируемой пробы.

Если в водный раствор жирных кислот С2 - Сб добавить растворимую в воде органическую жидкость с температурой кипения ниже 100°С и произвести ее отгонку, то в конденсате регистрируется наличие указанных кислот (табл.6). Такой же результат получается, если в объем исследуемого водного раствора, предварительно нагретого до температуры кипения экстрагента, подавать экстрагент в парообразном или жидком виде. Эффективность ПФЭ извлечения этанолом увеличивается с ростом молекулярной массы карбоновой кислоты в рассматриваемом гомологическом ряду, т.е. с увеличением Ткип. Это противоречит теории дистилляции, которая прогнозирует рост концентрации аналита в конденсате с возрастанием летучести компонента смеси. Летучесть компонента определяют как отношение величины парциального давления паров вещества к его мольной доле в жидкой фазе (смеси) при заданной температуре.

Следовательно, если исходить из того, что эффективность выхода растворенных в воде веществ в пар при дистилляции определяется летучестью, то в соответствии со значениями давления насыщенных паров жирных кислот С2 - С6 следует ожидать соотношения концентраций в парогазовой фазе, например, при температуре ПФЭ 95°С, в случае их одинакового по массе исходного содержания в водном растворе примерно таким С2: Сз : С4 : С5 : С6 = 45 : 19 : 7: 2 : 1. Однако эксперимент дает противоположный результат.

Более того, если в водный раствор кислот, помещенный в герметичный контейнер, добавить гидрофильный растворитель, например этанол, и нагреть, то в парогазовой фазе заметно возрастает их концентрация в сравнении с пробой, в которую спирт не добавляли, т.е. как если бы осуществляли газовую экстракцию (ГЭ) воздухом или проводили дистилляцию (см. табл. 7).

Таблица 7

ГЭ воздухом и ПФЭ этанолом карбоновых кислот С 2 - С6 из воды при 100 "С, рН 3

Опыт Содержание кислоты в парогазовой фазе, мкг/мл (п = 5, Р = 0,95)

С2 Сз с4 с5 С6

ГЭ 0,05±0,01 0,089±0,008 0,13±0,01 0,19±0,02 0,23±0,02

ПФЭ при добавке в пробу 3% этанола 0,084±0,004 0,19±0,02 0,27±0,04 0,40±0,03 0,53±0,05

Таблица 6

Однократная ПФЭ орг.кислот из воды 10 мл этанола, рН 3 (п = 5, Р = 0,95)

Кислота Степень извлечения Е, %

Уксусная 2,5 ± 0,3

Пропноновая 7,8 ± 0,8

Масляная 15 ± 2

Валериановая 21+2

Капроновая 30 ±4

Примечание: Объем конденсата 15 ±0,3

мл, водного раствора кислот 300 ± 4 мл, исходные концентрации кислот в воде 65 ± 5 мкг/мл.

Примечание: Исходное содержание уксусной (Сг), пропионоеой (Сз), масляной (С4), валерьяновой (Сз) и капроновой (Сь) кислот в 5 мл воды в герметичном пенициллиновом флаконе в обоих опытах составляло 297±3 мкг/мл.

Следовательно, в нашем случае летучесть не является единственной движущей силой миграции веществ из водной среды в получаемый в результате отгонки растворителя пар и, соответственно, конденсат. А полученные результаты (табл. 6, 7) являются прямым подтверждением участия паров добавленного в пробу растворителя в извлечении аналитов из водной среды. При ПФЭ спиртом, т.е. в присутствии паров этанола в газовой фазе в результате испарения из водного раствора, при прочих равных условиях, наблюдается заметное возрастание равновесного содержания кислот в парогазовой фазе в сравнении с процедурой ГЭ, именуемой парофазным анализом (ПФА), а также обычной дистилляции, поскольку выполненный опыт является фактически начальным этапом процесса перегонки.

Следует отметить также, что полученные результаты не являются проявлением особенности поведения органических кислот в условиях ПФЭ. Представленные в табл. 8 результаты сравнения эффективности извлечения методами ГЭ и ПФЭ из воды типичного органического основания триэтиламина также говорят о большей эффективности последнего. Введение в систему этанола увеличивает концентрацию амина в паровой фазе. Аналогичная ситуация наблюдается при прямом сравнении метода ПФЭ с ГЭ и в отношении эффективности извлечения хлорметанов из воды:

добавление в систему парогазовой фазе. Таблица 8

этанола ведет к возрастанию концентрации аналита в

Опыт Содержание триэтиламина в парогазовой фазе, нг/мл (п = 5, Р = 0,95)

Исходная концентрация амина в воде 9 мкг/мл Исходная концентрация амина в воде 140 мкг/мл

ГЭ 0,70 ±0,03 110 ±20

ПФЭ с добавкой в пробу 3% этанола 1,7 ±0,5 290 ± 60

Примечание: Объем контейнера 15 мл, водного раствора 5 мл.

Собирая и конденсируя в отдельной емкости образующийся пар при испарении из пробы добавляемого органического растворителя, т.е. проводя ПФЭ, получают экстракт-соконденсат, содержащий аналиты. Исследования показали также, что эффективность ПФЭ зависит от природы экстрагента. На примере уксусной, пропионовой и масляной кислот (табл. 9) видно, что содержание определяемых веществ и степень извлечения при ПФЭ возрастают при переходе от изопропанола к метанолу.

Таблица 9

ПФЭ уксусной, пропионовой и масляной кислот алифатическими спиртами

Условия проведения опыта Масса экстракта MD, г Содержание кислот в дистилляте, мкг/мл (степень извлечения, %)

уксусная пропионовая масляная

304 мл водного раствора кислот + 30 мл метанола 44,3 24,6 (4,5) 58,3(11,5) 107,6 (20,7)

304 мл водного раствора кислот + 30 мл этанола 34,8 15,2 (2,2) 40,3 (6,3) 79,9(12,1)

304 мл водного раствора кислот + 30 мл изопропанола 38,1 12,3 (2,0) 33,6 (5,7) 67,6(11,2)

Примечание: исходное содержание органических кислот в воде составляло, мкг/мл: уксусной 78,9, пропионовой 73,9, масляной 75,8.

Следует указать на отличие парофазной экстракции, как экстракции паром органической жидкости, от газовой экстракции - экстракции газом, выдувания газом, барботирования, stripping, air sparging. Пар - газообразное состояние вещества, в которое оно переходит при испарении, сублимации или кипении, но, в отличие от газа, находится ниже критической температуры, выше которой газ не может быть переведен в жидкость повышением давления. Данное обстоятельство указывает на то, что между паром и конденсированной жидкой фазой есть ряд общих физико-химических свойств. Так, известно, что пар индивидуальных органических веществ и их смесей состоит как из отдельных молекул, так и их различных ассоциатов. Температуры проведения ПФЭ (70 - 100°С) были значительно ниже критических температур использованных в работе в качестве экстрагентов органических растворителей. Сказанное, с учетом сложившейся терминологии и общепринятой классификации, учитывающей Фазовое состояние экстрагента. позволило назвать способ экстракции целевых компонентов из воды паром органической жидкости

парофазной экстракцией аналогично используемым в аналитике терминам твердофазная, жидкостная или газовая экстракция.

С другой стороны, в отечественной научной литературе в качестве названия «совокупности методов и технических приемов получения информации о природе, составе или состоянии жидких и твердых тел путем анализа контактирующей с ними газовой фазы», примерно 30 лет назад был предложен термин парофазный анализ (ПФА) [Иоффе Б.В.]. Термин анализ равновесного пара (АРП), используемый при определении в воде летучих органических веществ, также применяется в аналитической химии и охватывает лишь часть понятия ПФА, когда процедура ПФА обеспечивает равновесное распределение вещества между конденсированной и газовой фазами. Принято считать, что экстрагентом в этом случае является газ (воздух или газ над образцом, обычно азот или гелий), несмотря на то, что над образцом находится и водяной пар, особенно при повышенных температурах. В итоге указанная процедура носит название ГЭ. В англоязычной научной литературе осуществление ГЭ (gas extraction) в таком режиме обозначают Head-Space Analysis, суть которого - анализ содержимого пространства над исследуемым термостатированным образцом. В контексте развиваемого автором настоящей работы направления в смысловом отношении термин парофазный анализ для обозначения процедуры ГЭ не совсем точно отражает принцип метода. Кроме того, данный способ проведения ГЭ при повышенных температурах подобен начальному этапу обычной дистилляции и перегонки в парах носителя (перегонка с водяным паром), когда дистиллят еще не получен, а вещества смеси, включая «носитель», в данном случае вода, уже активно участвуют в маесообменных процессах на межфазной границе раздела жидкость - газовая фаза. Это отразилось и на понятийном аппарате теоретических моделей дистилляции и ГЭ, а также «сверхкритической» экстракции, которые приняты к настоящему времени для объяснения выявленных экспериментальных закономерностей. Оперируют в этом случае с летучестью вещества (fugacify).

3.2. Технология ПФЭ органических веществ из многокомпонентных водосодержащих сред. Для реализации способа ПФЭ растворенных органических веществ из водных объектов в органический растворитель на стадии пробоподготовки в химическом анализе была разработана аппаратура. ПФЭ можно осуществлять в статическом или динамическом режимах. В статическом варианте гидрофильную органическую жидкость, или экстрагент с удельной массой большей, чем у пробы, например четыреххлористый углерод, подают дозатором I в объем пробы 3 (рис. 8). После чего производят нагрев, отгоняя и собирая экстракт в виде конденсата. Экстракция может быть как однократной, так и ступенчатой последовательной многократной, когда перед очередным добавлением следующей порции экстрагента, того же самого или другого, пробу охлаждают ниже температуры кипения экстрагента. ПФЭ в динамическом режиме предусматривает непрерывную подачу экстрагента жидкостным насосом 1 в объем пробы, предварительно нагретой до температуры на 15 - 20 °С выше точки кипения экстрагента. Схема установки в этом режиме дает возможность осуществлять выделение аналита из воды гидрофобным растворителем (гексан, диэтиловый эфир и т.п.), а также градиентное экстрагирование, постепенно меняя в ходе экстракции состав подаваемого экстрагента по типу градиентной жидкостной хроматографии. Разработанная установка для динамической ПФЭ дает возможность осуществлять и непрерывную подачу исходной пробы (рис. 8). Это в перспективе позволяет рассчитывать на создание автоматизированных аналитических систем проточного типа.

Процедура проведения ПФЭ позволяет ее сравнивать с перегонкой, дистилляцией и ректификацией. Суть их - разделение однородных жидких двух (и более) компонентных смесей путем частичного испарения разделяемого раствора и

последующую конденсацию

образующихся паров. Перегонку в токе носителя (carrier distillation) часто применяют при выделении органических веществ из водных растворов с целью снижения температуры кипения разделяемой смеси введением в нее дополнительного компонента

(носителя): водяного пара (перегонка с паром, steam distillation) или инертного газа (газовая экстракция) [Крель Э.]. Выше уже отмечалось, что в ПФЭ применяются растворители с температурой кипения ниже температуры кипения пробы. Способ перегонки многокомпонентных смесей с высококипящим экстрагентом называется экстрактивной дистилляцией (extractive distillation), ректификацией. Для разделения компонентов с близкими температурами кипения, подобно экстрактивной дистилляции, применяют азеотропную ректификацию (azeotropic distillation), используя дополнительный разделяющий агент. Добиваются образования с одним из разделяемых компонентов положительного азеотропа, отделяя его таким способом от остальных. Получаемый при этом азеотропный дистиллят должен легко расслаиваться на составные части. В целом же указанные дистилляционные методы разделения не нашли аналитического применения. Используют лишь перегонку с водяным паром для устранения мешающего влияния ионного фона при определении общего содержания летучих органических веществ в исследовании природных и сточных вод и водосодержащих растворов. В технологическом отношении азеотропная дистилляция и метод ПФЭ имеют некоторое сходство в необходимости добавления растворителя, отгоняющегося из пробы при нагревании. Однако их отличием является то обстоятельство, что целевой компонент исходной смеси в случае азеотропной дистилляции и добавляемый растворитель должны расслаиваться в приемной емкости (сепараторе). В способе же ПФЭ аналит, конденсируясь вместе с парами добавленного растворителя в холодильнике, собирается в приемной колбе в виде раствора, по существу являясь парофазным экстрактом.

На отличие ПФЭ от ГЭ, где в качестве экстрагента применяется газ, указано выше. Вместе с тем иногда, желая подчеркнуть достигаемую цель с помощью предлагаемого технического решения, используют термины, не раскрывающие принцип работы метода. Так, для удаления загрязняющих летучих органических веществ (volatile organic compounds, VOC's) из воды используют технологию vapor extraction (VE, VAPEX) или solvent vapor extraction, а из грунта soil vapor extraction (SVE). В русской интерпретации это означает экстракцию паров органических соединений, но можно ошибочно принять как экстракцию паром. Методы VAPEX,

Рис. 8. Модуль для проточной ПФЭ:

I - жидкостной насос для подачи экстрагента или смеси (изократическая или градиентная); 2 -трубопровод; 3 - отгонная емкость с исходной пробой; 4 - регулируемый запорный узел; 5 -предохранительный клапан; 6 - температурный датчик; 7 - манометр; 8 - трубопровод для подачи исходной пробы; 9 - паропровод; 10 -холодильник для конденсации паров экстрагента с аналитами; ¡1 - отвод для подключения вакуумного насоса; 12 - емкость для сбора ПФЭ-экстракта, 13 - нагреватель; 14 - выход.

-H íl If

ЖИДКОСТЬ ^

SVE имеют мало общего с предложенным в данной работе принципом ПФЭ, которая в английском варианте звучит vapor phase extraction (VPE). Фактически же они являются практическим приложением ГЭ, поскольку для удаления паров органических загрязнителей применяют продувку воздухом, азотом или др. газами. 3.3. Теоретические представления о распределении аналита в процессе ПФЭ. Установление закономерностей и изучение сути происходящих процессов во время экстракции актуально для аналитической химии. Это дает возможность управлять избирательностью извлечения аналита, оптимизировать пробоподготовку, определить границы применимости метода. Экспериментальный материал и имеющиеся в литературе данные по ЖЭ и ГЭ растворенных органических веществ из воды позволяют представить сущность происходящих процессов во время ПФЭ следующим образом.

При кипении, отгонке из раствора добавленного растворителя, например спирта, образующийся пар в виде пузырьков в объеме пробы и пары над раствором в отгонной емкости в совокупности являются отдельной паровой фазой в гетерогенной системе жидкость - пар. В результате трансграничного массообмена молекулы растворенных органических веществ, в т.ч. аналита, постоянно переходят из одной фазы в другую и обратно (рис.9).

Пары растворителя - экстрагент по отношению к воде (исчерпываемая, отдающая фаза). Иными словами, механизм процесса - экстракционный: экстракция в пар добавленного отгоняемого (исчерпывающая, принимающая фаза).

Модель исходит из предположения, что в процессе ПФЭ устанавливается равновесие между паром и жидкостью с константой распределения аналита (при малых концентрациях, когда вместо активностей можно использовать концентрации), определяемым как:

К = с / с (3 1) ГДе Сь С> ~ концентРация ачалчта в жидкости и паровой фазе ец С, С/ ) соответственио^ мкг/мЛ.

В конечном итоге, с учетом материального баланса, для коэффициента распределения аналита между паровой и конденсированной фазами было получено следующее выражение:

где ри - плотность конденсата, г/мл\ ру - плотность паровой фазы, г/мл', VD - объем конденсата, мл', Vl -объем анализируемого водного раствора после ПФЭ, мл', т0 - масса аналита в анализируемой пробе (воде), мкг\ то - масса аналита в конденсате, мкг.

Величина pyjpv постоянная, т.к. пар и получаемый из него конденсат составлены в одинаковых пропорциях из воды и экстрагента, поэтому отношение PiJpv объединено с коэффициентом распределения Кщ. Масса аналита мала, и его вкладом в формирование удельного веса пара и парофазного соконденсата, соответственно, можно пренебречь. Выражение (3.2) является интегральной характеристикой процедуры ПФЭ. В процессе извлечения целевых компонентов наблюдаются флуктуации состава и плотности пара и собираемого конденсата. Тем не менее, как показал эксперимент, полученное в результате приведенных выше теоретических представлений о ПФЭ уравнение (3.2) выполняется хорошо.

Рис. 9. Массоперенос молекул аналита при ПФЭ из раствора.

органического растворителя

-■К (3.2)

3.4. Экспериментальные исследования парофазной экстракции на модельных и реальных объектах. Вычисляемый коэффициент распределения анапита при ПФЭ в системе жидкость - пар *КЩ, функционально связанный с константой экстракционного равновесия КС1/, не зависит ни от концентрации извлекаемых аналитов, ни от взятых для ПФЭ объемов пробы воды и зкстрагента. Небольшое его снижение в результате трехкратной последовательной ПФЭ этанолом кислот С2 - С4 с увеличением объема экстрагента (табл.10), по-видимому, связано с ростом концентрации спирта, остающегося в пробе после процедуры ПФЭ.

Таблица 10

Трехкратная последовательная ПФЭ карбоновых кислот этанолом из воды (рН 3)

V v орг. N/фр VD, МЛ С этанол) % Об. ПОСле ПФЭ *К

^вод. конденсат проба уксусная пропионовая масляная

о 1 15 ± 2 39 + 2 1,2 + 0,2 0,33 ± 0,03 1,0 ±0,1 2,0 ± 0,2

СО 2 16± 1 49 + 2 1,8 + 0,2 0,29 ± 0,03 0,9 ±0,1 1,7 ±0,2

3 17 ± I 52 + 2 2,0 + 0,4 0,28 ± 0,03 0,9 ±0,1 1,6 ±0,3

о 1 36 + 5,5 40 + 7 1,7 ±0,65 0,3 + 0,1 0,7 ± 0,3 1,3 ±0,5

m 2 32 ±1 50 + 4 2 + 1 0,2 ±0,1 0,6 ± 0,3 1,0 + 0,6

сч 3 35+1 53+2 3+2 0,18 ±0,09 0,5 ± 0,3 1,1+0,65

О 1 44 + 6 52 + 2 2,2 + 0,7 0,25 + 0,05 0,7 ± 0,2 1,1 ±0,2

со 2 48 + 5 58 ±5 3,2 ± 0,8 0,22 ± 0,06 0,6 ±0,1 1,08 ±0,05

СО 3 49 ±7 63 + 5 4 + 2 0,21 ±0,05 0,64 ± 0,03 1,1 ±0,2

Примечания: У„а1ег - соотношение объемов спирта и водного раствора кислот перед ПФЭ; п - число определений; N/фр. - порядковый номер парофазного экстракта; Vp - объем конденсата, получаемого в результате ПФЭ; Сэганол - содержание спирта; *КСЧ - коэффициент распределения кислоты между паром и жидкостью; диапазон исходных концентраций в воде уксусной кислоты составлял 50 - 170, пропионовой - 50 - 150 и масляной 35 - 180 мкг/мл.

Так как перераспределение аналита, по существу, происходит в динамических условиях меняющегося состава жидкости и пара, состоящих из воды и экстрагента, а повышение количества смешивающегося с водой растворителя в жидкой фазе естественно ведет к росту в ней содержания аналита за счет увеличения его растворимости в воде. По мере удаления экстрагента из образца растет и температура кипения, что также влияет на коэффициенты распределения компонентов. Вероятно, следует ожидать зависимость коэффициентов распределения от барометрических условий эксперимента и конструктивных особенностей экстракционной ячейки («приборная функция») через изменение плотности пара (сжимаемость).

В процессе парофазного извлечения объем жидкой фазы меняется за счет испарения воды и остающейся в пробе части экстрагента. Эта особенность, а также открывающиеся перспективы применения ПФЭ для фракционирования растворимых органических веществ из многокомпонентных водных систем были изучены в ходе экспериментов. Коэффициенты распределения *Ке(} фенолов и кислот, полученные в условиях ПФЭ из воды, представлены в табл.11, в которой для сравнения также приведены их коэффициенты распределения при ГЭ азотом и ЖЭ пентанолом, этоксиэтаном. Видно, что коэффициент распределения кислоты при ПФЭ этанолом по величине значительно превышает соответствующий коэффициент распределения в процессе ГЭ азотом.

Таблица 11

Выделение органических веществ из воды методами ГЭ, ПФЭ и ЖЭ

Аналит Коэффициент распределения

ГЭ [Витенберг А.Г.] ^■еу Сгсч 1 СвЫ) ПФЭ *Кеа= КеаХ (РЕ>/ру) ЖЭ [Коренман Я.И.] Кец Сорг ! Свод

Азот Метанол Этанол н-Пентанол Этокиэтан

Уксусная кислота 0,00059 0,36 ± 0,05 0,33 ± 0,03 - 0,5

Пропионовая кислота 0,00089 1,3 ±0,25 1,0 ±0,1 2,98 1,86

Масляная кислота 0,00105 2,4 ±0,5 2,0 ± 0,2 ~ 6,31

Валерьяновая кислота 0,00152 3 ± 1 3,3 + 0,4 34,7 10,0

Капроновая кислота - 5+1,5 5,3 ± 0,6 123 93,3

Фенол 0,000735 — 1,9 ±0,2 36,8 17,0

о-Крезол 0.0037 — 6,4 ± 0,8 92,5 —

м-Крезол 0,00141 2,9 ± 0,6 -

п-Крезол 0,00159 2,8 ± 0,6 192 -

С другой стороны, для массы определяемого вещества в получаемом парофазном экстракте, используя (3.2) может быть записано выражение: Уравнение (3.3) аналогично выражению для т

т — -_- /•?

расчета количества аналита, извлекаемого из " ^ + у х у )] I-'"5'

пробы при ГЭ в режиме анализа равновесного ''

пара. С учетом представленных в табл. 11 коэффициентов *Кеч для карбоновых кислот С2 - С6 очевиден выигрыш в снижении предела их определения в воде при использовании ПФЭ вместо ГЭ. Это коррелирует с результатами прямого сравнения методов ПФЭ и Г'Э (табл. 7). Из табл. 11 видно также, что коэффициенты распределения в случае ЖЭ пентанолом и диэтиловым эфиром указанных аналитов из воды выше, чем при ПФЭ. Полученные результаты ПФЭ на примере органических кислот показывают, что с ростом гидрофобное™ аналита растет и эффективность экстракции.

ПФЭ в динамическом режиме предусматривает непрерывную подачу экстрагента в объем предварительно нагретой до температуры кипения экстрагента пробы (рис. 8). Результаты определения коэффициентов распределения *Ксд жирных кислот при ПФЭ этанолом из воды с различной скоростью подачи спирта приведены в табл. 12. В эксперименте через некоторый промежуток времени (время экстракции), не останавливая процесс, собранную порцию экстракта-конденсата брали на ГЖХ-анализ для определения коэффициентов распределения *КЩ кислот.

Как видно из результатов для уксусной, пропионовой и масляной кислот, увеличение скорости подачи экстрагента с 1 до 2 мл/мин практически не влияло на величину *Кея, что, по-видимому, говорит о возможности установления равновесия в трансграничном перемещении молекул аналита в гетерогенной системе водный раствор - пар органического растворителя даже в условиях динамической ПФЭ. Еще одним доводом в пользу достижения равновесных условий при ПФЭ выделении органических соединений из воды, предположение о которых было сделано при теоретическом рассмотрении ПФЭ, является удовлетворительное совпадение

значений коэффициентов распределения кислот, полученных в динамическом и статическом режимах (табл. 10-12).

Таблица 12

ПФЭ жирных кислот из воды этиловым спиртом в динамическом режиме, Т= +90±3 "С, рН 3 (п = 3, Р - 0,95)_

Аналит Зависимость *Кеа от скорости подачи экстрагента и длительности ПФЭ

Скорость подачи этанола 1 мл/мин Скорость подачи этанола 2 мл/мин

Время экстракции, мин *кея Время экстракции, мин *кщ

Уксусная кислота 105 мкг/мл 25 0,35 ± 0,03 20 0,37 ± 0,03

20 0,22 ± 0,02

20 0,18+0,02

20 0,36 + 0,04 20 0,18 ±0,02

20 0,17+0,02

20 0,19 + 0,03

Пропионовая кислота 125 мкг/мл 25 0,69 + 0,07 20 0,82 + 0,09

20 0,53 + 0,06

20 0,46 ± 0,06

20 0,71 ±0,08 20 0,45 ± 0,07

20 0,44 ± 0,06

20 0,42 ± 0,06

Масляная кислота 100 мкг/мл 25 1,4 ±0,1 20 1,4 + 0,2

20 0,81+0,08

20 0,72 ± 0,08

20 1,4 ±0,1 20 0,67 + 0,07

20 0,69 ±0,08

20 0,68 + 0,08

Предположение о достижении равновесия при переходе изучаемых веществ из жидкости в пар и обратно базируется также на следующих расчетах. Профессором А.Г. Витенбергом установлено, что равновесие в распределении летучих веществ между жидкостью и газом в проточной ГЭ наблюдается при скорости потока газа до 0,5 л/мин. Расчеты показывают, что даже в динамической ПФЭ скорость образования пара экстрагента в объеме водного раствора при подаче этанола 1 мл/мин равна не более 22,4 * 1 * 0,8 / 46 к 0,4 л/мин, где 22,4 л/моль - мольный объем, 46 г/моль -мольная масса, 0,8 г/мл — плотность этанола. Следовательно, скорость образования пара этанола в объеме пробы даже в динамической ПФЭ соответствовала равновесному режиму проточной ГЭ.

Выделение аналита из пробы в получаемый парофазный экстракт происходит с участием эстрагента (табл. 7 - 9), с его перемещением из жидкой фазы в паровую, т.е. определяется относительным содержанием экстрагента в жидкости и паре. В случае статического варианта ПФЭ, когда сначала в водный раствор добавляют органическую жидкость, а затем для получения ПФЭ-экстракта нагревают до кипения (постоянное внешнее давление), по мере удаления экстрагента из пробы возрастает температура кипения. Меняется содержание экстрагента в жидкой и паровой фазе. Вместе с тем, при воспроизводимых условиях получения конденсата, поддержания постоянства в соотношении между объемом используемого экстрагента Уех1г и

объемом получаемого конденсата У0 (поддерживалось равным примерно 1,5±0,1) полученные коэффициенты распределения *Кеч аналитов между водой и паром экстрагента, как видно из табл. 12, фактически являлись постоянными, поскольку практически не зависели ни от его концентрации в пробе (диапазон изученных концентраций 5 - 300 мкг/мл), ни от соотношения объемов пробы и экстрагента.

В случае проточной ПФЭ, когда экстракцию осуществляют, подавая жидкий экстрагент в объем уже нагретого и термостатируемого водного раствора (выше Ткнп экстрагента примерно на 15 - 20°С), макрокомпонентный состав жидкой и паровой фазы (содержанием анапита можно пренебречь), стабилен, т.к. определяется только фазовой диаграммой вода - экстрагент. В таких условиях проведения ПФЭ в контакте находятся постоянного состава по содержанию воды и экстрагента водный раствор и пар экстрагента, что обусловлено стабилизацией температуры и давления. Данный режим ПФЭ подобен непрерывной, проточной ГЭ с отличием лишь в том, что вместо газа в этом случае используют пар органической жидкости. В этом случае может быть применен математический аппарат модели ГЭ. Действительно, как видно из рис. 10, полученные результаты динамической ПФЭ, например, пропионовой и масляной кислот из воды (табл.12), удовлетворительно линеаризируются в соответствующих координатах проточной ГЭ, теоретическая модель которой достаточно глубоко

Рис. 10. Обработка результатов динамической ПФЭ (2 мл/мин экстрагент) в рамках математической модели проточной ГЭ |Иоффе Б.В., Витенберг А.Г.):

V,, - суммарный объем полученного ПФЭ-экстракта (конденсата), мл;

С„ - концентрация аналита в объеме К„, полученного ПФЭ-экстракта, Ажг/лм;

V] - объем первой порции ПФЭ-экстракта (конденсата), мл;

С[ - концентрация аналита в объеме Уполученного ПФЭ-экстракта, мкг/мл;

К/. - усредненный объем жидкой фазы (во время ПФЭ уменьшился на 15 - 19 %),мл.

Коэффициент распределения аналита при ПФЭ из воды определяется физико-химическими свойствами аналита и экстрагента. Замена этанола на метанол ведет к его росту (табл. 11). Если взять для ПФЭ жирных кислот гидрофобный экстрагент тетрахлорметан, то наблюдается резкое снижение величины их коэффициентов распределения. Значение *Кей для масляной кислоты в этом случае уменьшается более чем в 30 раз, достигая 0,06±0,009. Величина *КЩ при ПФЭ уксусной кислоты тетрахлорметаном составляет 0,005±0,001, а пропионовой - 0,013±0,003. Кроме того, степень диссоциации карбоновых кислот, зависящая от рН водной среды, серьезным образом отражается на эффективности ПФЭ: при рН > 9 в изученном диапазоне концентраций карбоновые кислоты Сг - С6 из водного раствора не извлекаются.

Величина *КЩ при ПФЭ зависит от молекулярной структуры аналита (табл. 11). Переход от хорошо растворимых в воде жирных кислот и фенолов к гидрофобным веществам - хлоруглеводородам сопровождается ростом эффективность экстракции, коэффициента распределения аналита между паром растворителя и водным

раствором (табл.13). Например, дихлорметан практически количественно извлекается из 300 мл воды путем однократной ПФЭ уже 10 мл ацетонитрила (табл. 13). Таблица 13

Однократная ПФЭ карбоновых кислот и хлорметанов из воды с использованием 10 мл ацетонитрила (п =5, Р = 0,95) ____

Аналит ГЭ* ^еа С газ/с вол ПФЭ Степень извлечения,% Растворимость в воде, % т °с 1 КИП.5 -

СНзСООН 0,00059 0,30 + 0,07 1,7 + 0,6 1,74 оо 118,1

С2Н5СООН 0,00089 0,8 ±0,1 4 ± 1 1,75 ОО 141,1

С3Н7СООН 0,00105 1,7 ±0,3 9 + 2 0,93 со 163,5

С4Н9СООН 0,00152 2,6 + 0,6 14 + 3 1,724 3,7 186,05

С5НцСООН — 3,7 ±0,7 20 ±5 0,886 205,35

СН2С12 0,120 55 + 9 80+ 10 1,58 2 40,1

СНС1з 0,213 33 ±4 70+10 1,15 1 61,15

СС14 1,370 20 ±7 48 ±7 0 0,08 76,75

Объем водного раствора 300 мл, конденсата 15 мл', исходные концентрации Примечание: кислот в воде составляли 10 мкг/мл, дихлорметана - 5 мкг/мл, трихлорметана - 0,2 мкг/мл, тетрахлорметана - 0,05 мкг/мл.; * Витеиберг А.Г. //Журн. Аналит. Химии. 2003. Т. 58. № 1. С. 6-21; *Вредные вещества в промышленности. Изд. 3-е, перераб. И доп. / Под ред. Н.В. Лазарева.-Л.: Госхимиздат, 1954.-Ч. ].-811с.

Аналогичная, но более интенсивная тенденция роста коэффициента распределения аналита Кщ = сга,/ст) в системе газ - водный раствор имеет место при переходе от кислот С2 - С5 к хлорметанам (табл.13). Кроме того, при ГЖХ-анализе полученных парофазных экстрактов вводимый в инжектор хроматографа дозируемый объем, как и обычно, при анализе жидких проб, не превышает 5 - 10 мкл. Метод АРП позволяет использовать практически весь объем газовой фазы (миллилитры), т.е. в результате ГЭ вся масса извлеченного из жидкой фазы аналита поступает в анализатор. В итоге это ведет к тому, что в аналитических целях для определения галогенуглеводородов в воде на этапе пробоподготовки применение ПФЭ вместо ГЭ не дает преимущества в уровне детекции. Метод АРП остается на данный момент наиболее выгодным при определении летучих галогенуглеводородов в воде. 3.5. Закономерности ПФЭ органических веществ из водных растворов. Получить дополнительную информацию о ПФЭ с целью управления эффективностью извлечения аналитов позволяют корреляционные зависимости физико-химических параметров. Выдвинутые теоретические представления о ПФЭ предполагают существование термодинамического равновесия между паром и жидкостью. С другой стороны, из термодинамики известно, что :

где ДС - мольное значение изменения энергии

/ К = лГ° / ИТ п 41 Гиббса ПРИ ПФЭ> Ксч = ау 1 ~ константа

( ' равновесия в условиях ПФЭ, при малых концентрациях су ау и С/ ~ аь Исследования экстракционного процесса в гомологическом ряду позволяют получить дополнительные сведения о межмолекулярных взаимодействиях, лежащих в основе экстракции и необходимо для оптимизации осуществления процесса. Действительно, представив полученные данные для кислот С2 - Сб в виде зависимости логарифма 1п(*А"е,) от числа атомов углерода в молекуле кислоты (рис. 11), установили, как и в случае ЖЭ [И.М. Коренман], линейную зависимость.

ПФЭ метанолом

ПФЭ этанолом

ПФЭ изопропанолом

ПФЭ ацетонитрилом

Рис. 11. Зависимость логарифма коэффициента распределения *Кея при ПФЭ карбоновых кислот из воды от числа атомов углерода в молекулярной цепи аналита при использовании различных экстрагентов.

Из рис. 11 следует, что при ПФЭ указанных кислот метанолом, этанолом, изопропанолом и ацетонитрилом тангенс угла наклона прямых, т.н. гомологическая разность, практически совпадает. То есть удлинение молекулы органической кислоты на одну -СН2- группу сопровождается изменением ЛО°_гя?- ПФЭ примерно на одну и ту же величину для всех четырех экстрагентов. Вместе с тем найденная гомологическая разница при ПФЭ кислот С2 - С6 существенно отличается от соответствующих параметров, полученных при газовой и жидкостной экстракции данных веществ из воды (табл. 14), а по абсолютной величине занимает промежуточное значение (табл. 14, рис. 12). Таблица 14

Параметры линейной зависимости логарифма коэффициента распределения аналита 1п (К) = аХ + Ь от числа атомов углерода в молекуле (X) в гомологическом ряду

Вид экстракции (экстрагент) Тангенс угла наклона (гомологическая разность) а Точка пересечения графиком оси ординат Ь Достоверность аппроксимации R2

ЖЭ (н-пентанол)* 1,24 -2,63 1,00

ЖЭ (н-гексанол)* 1,23 -2,66 1,00

ЖЭ (диэтиловый эфир)* 1,21 -3,13 0,96

ЖЭ (тетрахлорметан)* 1,48 -7,98 0,98

ГЭ (азот) при 90°С* 0,30 -8,00 0.98

ПФЭ (этанол) 0,67 -2,03 0,95

Примечание: * Приведенные в работах Коренмана Я.И. и Витенберга А.Г. значения коэффициентов распределения кислот с„рг / сеод и сгт / свт> в таблице автором настоящей

работы представлены в виде указанной логарифмической зависимости с аппроксимацией к линейному виду по методу наименьших квадратов.

Более значительное изменение энергии Гиббса при переходе веществ из одной фазы в другую, т.е. больший угол наклона графика, с удлинением молекулы аналита на одну метиленовую группу при ЖЭ по сравнению с ГЭ, очевидно, связано с тем, что в конденсированной фазе по причине меньших межмолекулярных расстояний влияние среды, взаимодействия между молекулами сильнее, чем в газовой при ГЭ. А следовательно и энергетический эффект, интенсивность роста константы экстракции с удлинением молекулы аналита больше, чем в случае ГЭ и ПФЭ.

С этих же позиций объяснима и закономерность изменения энергии Гиббса в гомологическом ряду при переходе от ПФЭ к ГЭ. Иными словами полученные данные свидетельствуют о том, что пар - это уже не жидкость, но еще и не газ. Молекулы аналита в паровой фазе контактируют с меньшим количеством молекул экстрагента, чем в случае ЖЭ. С другой стороны, они менее изолированы, чем характеризуется поведение молекул в газовой среде, где зависимость эффективности их выхода

число атомов углерода в молекуле кислоты

Рис.12. Зависимость логарифма коэффициента распределения жирных кислот от числа атомов углерода в молекуле при ПФЭ ацетонитрилом ( □ ), ГЭ азотом (0) и ЖЭ гексанолом-1 (А). из жидкости в газ в гомологическом ряду с ростом молекулярной массы не так резко выражена: тангенс угла наклона графика невелик (табл. 14).

Участие экстрагента в извлечении аналита из воды при ПФЭ установлено в ходе экспериментов по исследованию эффективности экстракции органических соединений в условиях ПФЭ и ГЭ (табл. 7, 8) и ее зависимости от типа применяемого экстрагента (табл. 9, 11, 13). С другой стороны, известно также, что механизм ЖЭ органических веществ из водных растворов основан на замещении молекулами экстрагента молекул воды в гидратной оболочке аналита. Возникают новые ассоциаты экстрагируемого вещества и растворителя. С учетом этого и с целью выявления механизма участия экстрагента в трансграничном переносе аналита в настоящей работе ПФЭ, как явление экстракции паром органического растворителя аналитов из воды, была изучена методом инфракрасной Фурье-спектроскопии.

Прямым подтверждением тому, что в паровой фазе при ПФЭ между молекулами экстрагента и молекулами аналита есть взаимодействие, служат результаты исследования насыщенных паров веществ и их смеси методом ИК-Фурье-спектроскопии. На рис. 13 представлены индивидуальные ИК-спектры пропускания насыщенных паров пропионовой кислоты, метанола и их смеси. Как видно из рис. 13, ИК-спектр образца смеси паров метанола и пропионовой кислоты не может быть получен путем аддитивного сложения соответствующих спектров индивидуальных веществ. Более того, как следует из рис. 13 смешивание насыщенных паров метанола и пропионовой кислоты приводит к сдвигу максимумов поглощения частоты колебаний карбонильной связи С=0 при 1730 см' и карбоксильной связи СО-ОН при 1245 см'' кислоты в длинноволновую область спектра соответственно на 5 и 20 см''. Кроме того, наблюдается и заметное уширение указанных полос. Отмеченные факты дают основание полагать, что в паровой фазе имеет место взаимодействие аналита (кислоты) и экстрагента (спирта).

Рис. 13. ИК-спектры, полученные при 20 "С в режиме пропускания на Фурье-спектрофотометре «ИКАР» :

1 - спектр насыщенного пара пропионовой кислоты;

2 - спектр насыщенного пара метанола:

3 - спектр смеси насыщенных паров метанола и пропионовой кислоты.

Такие изменения в ИК-спектре органической кислоты, обусловленные образованием водородной связи между ее карбонильной группой и -ОН группой спирта, известны [Н.Г. Бахшиев]. Косвенным подтверждением ассоциации молекул могут служить также литературные данные о существовании димеров у летучих жирных кислот даже в газовой фазе за счет водородной связи, что также приводит к аналогичным изменениям в ИК-спектре кислоты.

Полученные результаты позволяют заключить, что при осуществлении ПФЭ имеет место межмолекулярное взаимодействие молекул экстрагируемого вещества и экстрагента. Сказанное подтверждает справедливость экстракционной модели процесса ПФЭ и полученной на ее основе возможности вычисления коэффициентов распределения *Кея по уравнению (3.2) аналита в системе пар - жидкая фаза. Установленные зависимости *Кец от типа экстрагента открывают перспективу управления селективностью ПФЭ органических веществ в аналитических и технологических целях.

Определяемый в эксперименте параметр *КЩ, согласно (3.2) отличается от истинного коэффициента распределения Ксч множителем ро/ру. Откуда: 1п(*Кец) = 1п(Кеч) + 1п(рц/ру) (3-5) Следовательно, при переходе от *Кеч к 1п(Кеч) = 1п(*Кея) - 1п(ро1ру) (3.6) истинному коэффициенту распределения Кщ, а в

условиях низких концентраций, соответственно, и константе распределения К«,, аналита между паром и водной средой в процессе ПФЭ спиртами характер зависимости экстракционных параметров в гомологическом ряду кислот Сг - Сб фактически не меняется. График лишь смещается по оси ординат на величину 1п(ро1 ру), и параметр Ь (табл.14) в нашем случае для ПФЭ приближается к величине коэффициента Ь, полученной при ГЭ указанных кислот азотом, поскольку > Ру- Основными компонентами паровой фазы при ПФЭ являются используемый экстрагент и вода. Ориентировочные расчеты с учетом имеющихся литературных данных о плотности водяного пара показывают: плотность получаемого парофазного экстракта р0 выше плотности пара ру во время ПФЭ примерно на три порядка. С другой стороны, согласно результатам прямого сравнения ГЭ и ПФЭ (табл. 7), в экстракции жирных кислот Сг - С6 из воды эффективность ПФЭ, а следовательно, и коэффициенты распределения изучаемых аналитов в системе пар - жидкость Кщ больше соответствующих коэффициентов распределения в системе газ - жидкость примерно в 1.7 - 2,3 раза. С учетом полученных данных для *Кеч при ПФЭ данных кислот из воды алифатическими спиртами (табл. 11) и уравнения (3.2) величина р^ру может составлять я 1000. Как видим, для величины отношения р^ру имеется неплохое совпадение с вычисляемой из экспериментальных данных по ПФЭ карбоновых кислот и справочных данных по плотности пара. В таком случае значение 1п(ро!ру) может составлять величину примерно 7 (1п1000 » 6.91). Следовательно, график зависимости 1п(Кеч) от числа атомов углерода в молекуле

кислоты может быть получен из соответствующих функциональных зависимостей ln(*Keq) на рис. 12 путем смещения по оси ординат примерно на 7 единиц.

На примере гомологического ряда низкомолекулярных жирных С2 - Сб кислот показано (рис. 12), что с увеличением числа метиленовых групп в молекуле эффективность их извлечения из воды методом ПФЭ спиртами возрастает. Эта тенденция, хоть и с разной интенсивностью, закономерна для всех рассмотренных гетерогенных систем: жидкость - жидкость (ЖЭ), жидкость - пар экстрагента (ПФЭ) и жидкость - газ (ГЭ). Согласно уравнению (3.4) и имеющимся данным для тангенса угла наклона корреляционных зависимостей ln(*Keq) от числа атомов углерода в молекуле кислоты (рис. 12 и табл. 14) можно оценить изменение свободной энергии Гиббса с увеличением длины молекулы на одну -СНг-группу для рассмотренных трех способов экстракции кислот С2 - С6. Этот удельный энергетический параметр является количественной мерой степени изменения межмолекулярных взаимодействий при переходе аналита из одной фазы в другую. С учетом температурных условий экстракции получаются следующие результаты для AG°_Ch2-(отрицательная величина): ПФЭ метанолом, этанолом или изопропанолом (Т = 368К) в диапазоне - (1870 - 2050), ГЭ азотом (Т = 363К) примерно - 910 и ЖЭ пентанолом-1 и гексанолом-1 (Т s 293К) около - (3000 - 3020) Дж/мо.пь. Эти результаты также указывают на более существенную роль среды, контактирующей с водным раствором, в случае ПФЭ и ЖЭ органических кислот, чем при ГЭ. Видно, что изменение энергии Гиббса при ПФЭ с удлинением молекулы кислоты на одну -СН2-группу более чем в два раза превышает аналогичный показатель в случае ГЭ, но уступает почти в полтора раза, если извлекать органические кислоты методом ЖЭ пентанолом-1 или гексанолом-1.

Однако с удлинением молекулы в изучаемом гомологическом ряду одновременно меняется и ее полярность. Например, дипольный момент молекулы уксусной кислоты равен 1,74 D, а масляной уже 0,93 D. С научной "и практической точек зрения интересным представлялось исследовать вклад в общую энергетику ПФЭ AG°, вносимый полярностью молекулы AG"a„„. Это было изучено на примере изомеров крезола, молекулы которых, имея одинаковую массу, отличаются полярностью. Графическая зависимость 1п(*Кеч) от величины дипольного момента молекулы крезола при ПФЭ этанолом изображена на рис. 14. Из графика следует, что с ростом полярности молекулы

эффективность ПФЭ падает. Аппроксимация ее к линейному виду удовлетворительна и дает отрицательную по знаку величину - 4,37 для углового коэффициента графика. Он, как следует из сравнения с данными в табл. 15, совпадает по знаку и незначительно отличается от тангенса угла наклона графика линейной

Дипольный момент, О

Рис. 14. Зависимость логарифма коэффициента распределения 1п(*Кц) крезола от дипольного момента молекулы при ПФЭ из воды этанолом, аппроксимации аналогичной зависимости логарифма коэффициента распределения изомеров крезола между водой и газом (азот). То есть уменьшение константы экстракции с ростом полярности молекулы аналита имеет примерно одинаковую интенсивность при ПФЭ и ГЭ. Кроме того, из сравнения линейных зависимостей 1п(*Кеч) от величины дипольного момента молекулы крезола (рис. 14 и табл. 15),

следует, что точки пересечения графиков, полученных при ПФЭ и ГЭ, с осью ординат (табл. 15), смещены друг относительно друга примерно на 7 единиц.

Таблица 15

Параметры лннейной зависимости логарифма коэффициента распределения 1п (К) = ац + Ь от полярности молекулы крезола* при различных способах экстракции из воды.___

Вид экстракции (экстрагент)** Тангенс угла наклона (гомологическая разность) а Точка пересечения графиком оси ординат Ь Достоверность аппроксимации Я2

ПФЭ этанол -4,37 8,13 0,98

ГЭ азот, 90 °С -4,74 1,19 0,91

ЖЭ н-гексанол 0,45 4.34 0,16

ЖЭ н-гептанол 0.50 4,17 0,23

ЖЭ н-октанол 0.89 3,40 0.26

ЖЭ тетрахлорметан -7,72 12,70 0,96

ЖЭ трихлорметан -2,78 6,78 0,55

Примечание: * Дипольный момент ц молекулы о-крезола равен 1,44Э, м-крезола - 1,6(Ю, п-крезола - 1,640; ** - приведенные Витенбергом А.Г. и Коренманом ЯМ. значения коэффициентов распределения крезолов автором настоящей работы представлены в виде указанной логарифмической зависимости с аппроксимацией к линейному виду по МНК.

Принимая во внимание уравнения (3.2) и (3.6), с учетом оценки величины отношения (р/Ур^, выполненной ранее, для экстракции изомеров крезола из воды при переходе от параметра *Кеч к истинному коэффициенту распределения Кеч аналита в системе пар - жидкость, начальные точки графиков рассматриваемой зависимости для ПФЭ и ГЭ почти совпадают. Наблюдается практически такая же картина, как и в случае зависимости Ы(*КС1) от количества атомов углерода в молекуле карбоновой кислоты (рис. 12 и табл. 14). Данный факт, по-видимому, не является случайным и отражает определенную физическую близость процессов ПФЭ и ГЭ. Из табл.15 видно также, что при ЖЭ спиртами подобная зависимость экстракционных параметров от полярности молекулы крезола плохо аппроксимируется к прямой линии. Кроме того, малый по абсолютной величине тангенс угла наклона зависимости 1п(Кеч) свидетельствует о том, что полярность молекулы аналита не играет определяющей роли при ЖЭ крезолов из воды нормальными спиртами С6 - С8. Вместе с тем, для всех трех спиртов имеется общая тенденция: переход от менее полярного о-крезола к более полярному пара-изомеру сопровождается небольшим возрастанием коэффициента распределения указанных аналитов. Из табл. 15 следует также, что применение таких гидрофобных растворителей, как СС14 или СНС13 в ЖЭ крезолов ведет к резкому изменению характера этой зависимости. Она лучше линеаризуется. Тангенс угла наклона графика становится отрицательным и имеет по абсолютному значению уже заметную величину, как и в случае ПФЭ и ГЭ. С учетом полученных результатов ПФЭ (рис. 14 и табл. 15) при извлечении крезолов из воды оценка по уравнению (3.4) величины прироста свободной энергии Гиббса Ай"^ с увеличением полярности молекулы аналита на 1 О дает следующие результаты (положительная величина): ПФЭ этанолом (Т = 368К) около 13370, ГЭ азотом (Т = 363К) примерно 14300 и ЖЭ тетрахлормстаном (Т £ 293К) примерно 18810 Док/моль. Полученные данные показывают, что рост полярности молекулы крезола в ряду изомеров

сопровождается падением эффективности ПФЭ и ГЭ из воды примерно с одинаковой динамикой. Изменение энергии Гиббса AG"du„ процессов ПФЭ и ГЭ имеет в данном случае примерно такую же величину, несколько отличаясь от ЖЭ крезолов с помощью СС14.

Установленные при ПФЭ корреляции и удельные термодинамические параметры AG".си:-, AG"дт, характеризующие межмолекулярное взаимодействие аналита с экстрагентом, в перспективе будут полезны для прогнозирования эффективности экстракционных систем расчетными методами и выборе наиболее оптимальных условий пробоподготовки в химическом анализе.

Таким образом, разработан способ извлечения органических веществ из водных растворов паром органического растворителя. Установленные закономерности и полученные экстракционные характеристики изученных аналитов свидетельствуют о том, что ПФЭ, имея ряд выгодных качеств, может применяться в аналитической практике на этапе пробоподготовки наряду с ГЭ, дистилляцией и ЖЭ.

Установленные закономерности и полученные сведения о происходящих процессах, лежащих в основе ЭВ и ПФЭ, их теоретическое объяснение дают возможность прогнозировать поведение аналита (учитывая его гидрофильность) при изменении условий экстракции, обоснованно подходить к выбору экстрагента (в первом приближении, учет полярности), параметров и режима пробоподготовки.

4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВОДОРАСТВОРИМЫХ ВЕЩЕСТВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МЕТОДОВ ЭВ И ПФЭ

Представленные выше экспериментальные данные в подтверждение адекватности выдвинутых теоретических представлений для ЭВ и ПФЭ подкреплены практическим применением в анализе реальных объектов. Аналитические возможности, открывающиеся с использованием ЭВ и ПФЭ, а также их совместного применения, продемонстрированы на примере определения природных органических веществ в сульфидных минеральных водах, летучих жирных кислот в различных природных водах, ряда лечебных и наркотических препаратов в биологических жидкостях, консервантов в пищевых продуктах. Методические характеристики, а также показатели по пределам обнаружения, селективности и погрешности определения позволили им в настоящее время занять соответствующее место в лабораторной практике.

4.1. ПФЭ в изучении природного органического вещества сульфидных минеральных вод. Минеральные воды - обязательный и ведущий компонент курортного лечения. Применение ПФЭ в 2004-2005 г.г. в исследовании сульфидных минеральных вод позволило обнаружить в них растворенные природные органические вещества. На ВЭЖХ-хроматограмме конденсата (рис. 15), полученного ПФЭ ацетонитрилом или этанолом, зарегистрированы хроматографические максимумы (УФ-детекция) веществ неустановленной к настоящему времени молекулярной структуры. С помощью ГХ-МС в полученных ПФЭ-экстрактах идентифицирован ряд серо-органических соединений. Биологическими испытаниями на Е. coli (кишечная палочка) и 5. Aureus (стафилококк золотистый) было установлено, что получаемые методом ПФЭ экстракты минеральной воды месторождения Мацеста обладают антибактериальной активностью.

Полученные результаты дают основание полагать, что дальнейшие исследования в этом направлении могут внести коррективы в существующие представления о механизме лечебного действия сульфидных минеральных вод курорта Сочи, поскольку до сих пор лечебный эффект данного типа мин.вод связывают только с наличием сероводорода и его солей.

9.337

Рис. 15. В'ЭЖХ-хроматограмма парофазного экстракта сульфидной мин.воды скв. 6Т, глубина 2336м, Тводь, = +38°С, минерализация 26 г/л.

4.2. Применение экстракционного вымораживания в фармакологических и токсико-химических исследованиях. Список применяемых в России лекарственных средств значителен и постоянно пополняется. Методы их определения систематизированы и строго регламентированы. Обеспечение врачей оперативной информацией о содержании того или иного используемого препарата, его метаболизме в крови и моче пациента становится важным аспектом в ходе лечения. В настоящей работе предложена методика определения 1,4-бензодиазепинов в моче. Метод основан на перераспределении бензодиазепинов в органическую часть образца во время процедуры ЭВ и последующем определении их с помощью ВЭЖХ (рис. 16).

Селективность метода обеспечена оптимальными

условиями экстракции, ВЭЖХ-разделения и УФ-детекции. Степень извлечения из мочи оксазепама равна 70 ± 7 % в диапазоне содержания препарата 5-10 мкг/мл, феназепама - 80 ± 2% при содержании 16-32 мкг/мл. Предел обнаружения Рис.16. ВЭЖХ-хроматограмма эфирного метода при детекции на длине экстракта мочи пациента Б., полученного методом волны 230 нм, дозируемом ЭВ, в которой присутствовали оксазепам (6,5 объеме пробы в инжектор мкг/мл) и феназепам (0,8 мкг/мл) хроматографа 10 мкл составляет 0,06 мкг/мл по оксазепаму и 0,25 мкг/мл по феназепаму. Относительная погрешность определения оксазепама в диапазоне концентраций до 1 мкг/мл не превышает 30 %, феназепама в диапазоне концентраций до 2 мкг/мл - 20% (п = 10 и Р = 0.95). Подтверждением практической значимости разработанной методики является Акт ее внедрения в деятельность химико-токсикологической лаборатории ГУ СПб НИИ скорой помощи им. И.И. Джанелидзе в диагностике острых отравлений 1,4-бензодиазепинами в 2009 г.

Алкалоиды - азотсодержащие органические основания, встречающихся в растениях, реже в животных организмах и обладающих, как правило, сильным фармакологическим действием. Кофеин - типичный их представитель, действует избирательно на центральную нервную систему и в первую очередь на кору головного мозга, широко применяется в медицине и относится к числу сильнодействующих лекарственных средств. До 2004 г. по решению Всемирной антидопинговой ассоциации (\VADA) кофеин находился в списке запрещенных

препаратов. Сейчас его содержание в биопробах постоянно контролируется антидопинговыми центрами. Сказанное подчеркивает важность и необходимость использования в клинической и токсикологической диагностике экспрессного и селективного метода определения кофеина в биопробах.

В настоящей работе в качестве пробоподготовки в исследовании крови на наличие в ней кофеина использовано ЭВ. В разработанной методике используется иной подход в способе изолирования аналита, чем был применен при определении 1,4-бензодиазепинов в моче. Он основан на значительной гидрофильное™ кофеина. Во время процедуры ЭВ из биологической пробы в жидкий органический экстракт ацетонитрила извлекают мешающие ВЭЖХ-анализу компоненты. Аналит из сыворотки крови концентрируют в водной части пробы (твердая фаза), добавляя в пробу смесь воды с ацетонитрилом и осуществляя ЭВ. Органический экстракт отбрасывают, а содержащий кофеин лед после размораживания и центрифугирования подвергают ВЭЖХ-исследованию (рис.17). Предел обнаружения кофеина при объеме пробы, вводимом в инжектор хроматографа, 10 мкл составляет не хуже 5 мкг препарата в аналитической пробе (3 мкг/мл). Относительная погрешность, установленная

процедурой «внесено-найдено» (п = 5, Р = 0,95), в концентрационном диапазоне 50 - 150 мкг/мл кофеина в сыворотке не превышает 10 %.

Процедура проведения подготовки пробы проста, выполняется в одну стадию и не предъявляет особых требований к квалификации исследователя, что позволяет отнести предлагаемую методику определения кофеина в крови к разряду экспресс-методов. Определение кофеина с помощью ЭВ открывает перспективы для разработки подобных методов определения в крови и других алкалоидов.

В сравнении с существующими аналогами предлагаемые методики определения 1,4-бензодиазепинов и кофеина на основе ЭВ позволяют значительно сократить время анализа, контакта с анализируемым биоматериалом и используемыми химическими реактивами. Замораживание - размораживание при ЭВ стимулируют коагуляцию белков мочи и крови, что также повышает эффективность этапа подготовки пробы. Проведение экстракции в режиме отрицательных температур снижает риск протекания побочных химических превращений и термодеструкции аналита, уменьшает летучесть применяемых органических растворителей, улучшает условия труда. Технология исследования не требует специальной лабораторной посуды и расходных материалов: делительных и фильтровальных воронок, колб, пробирок, штативов, бумажных фильтров, сорбентов для ТФЭ и т.п.

4.3. Использование экстракционного вымораживания в контроле качества пищевых продуктов. Пищевые добавки - вещества, вводимые для улучшения или сохранения качества продуктов питания, а также для достижения специальных эффектов. Их использование в России и за рубежом строго регламентировано национальными нормативами безопасности. Среди пищевых добавок, используемых в качестве консерванта, широко применяется сорбиновая кислота (СК), международный идентификационный код (индекс) Е200, и ее водорастворимые соли:

Рис.17. ВЭЖХ-хроматограмма (детекция при 200 и 270 нм) образца сыворотки крови мужчины К., (доза кофеина 100 мг). Время удерживания кофеина - 3,2 мин. Пробоподготовка - ЭВ.

сорбаты натрия (E20I), калия (Е202). ЛД50 для крыс составляет 7,4 - 10,5 г/кг. Объединенный комитет экспертов ФАО/ВОЗ установил допустимую дозу СК для человека 12,5 мг/кг веса. Не меньшее распространение в качестве консерванта в пищевой и парфюмерной промышленности имеет также и бензойная кислота (БК), индекс Е210, бензоаты натрия (Е211) и калия (E2I2). Для крыс ДД50 составляет ¡,7 -3,7 г/кг.

В сравнении с другими консервантами, СК имеет благоприятный коэффициент распределения между маслом и водой, вследствие чего, в водомасляных эмульсиях сравнительно высокая доля ее остается в водной фазе, которая в большей степени подвержена микробиологической порче. Поэтому ею чаще консервируют маргарин (МДУ - 1 г/кг), сыры плавленые, майонез и жировые эмульсии, кремы для тортов (МДУ - 2 г/кг), безалкогольные напитки (МДУ - 0,3 г/л), спиртные напитки (МДУ -0,2 г/л) с содержанием спирта до 15%(об.) и т.д. Учитывая количество СК, вкладываемое даже в перечисленные продукты, а также допустимую для человека дозу, нетрудно убедиться, что необходим четкий и постоянный контроль уровня ее содержания в пищевых объектах. Предельная концентрация БК в зависимости от продукта питания составляет в маргарине, пресервах рыбных и кетовой икре 1 г/кг, плодово-ягодных соках и фруктовых полуфабрикатах 1 г/кг, повидле и мармеладе 0.7 г/кг. Для определения СК и БК в масложировой продукции в настоящее время применяют методику, которая в качестве способа извлечения анапита из пробы после гомогенизации образца в среде серной кислоты и сульфата натрия использует перегонку с водяным паром. Потери СК в этих условиях могут достигать 40%, что отражается на погрешности определения. Разработанная методика

определения сорбнновой и бензойной кислот в

масложировых эмульсиях, аналогично контролю кофеина в крови, базируется на ЭВ в качестве метода удаления мешающих жировых

компонентов пробы. Степень извлечения СК составляет 90 ± 4%, Б К - 80 ± 3%. Идентификацию и

количественное определение ведут с помощью ВЭЖХ-УФ и процедуры стандартной добавки в пробу (рис. 18). Предел обнаружения указанных кислот в маргарине, сливочном масле, майонезе и наполнителе для тортов равен 20 мг/кг при дозировке пробы в хроматограф 10 мкл и анализируемой навеске 0.5 г. В диапазоне концентраций 150 -250 мг/кг относительная погрешность их определения не более 12% (п = 5, Р = 0,95).

Таким образом, в отсутствие ГОСТа на определение СК и БК в жировых эмульсиях разработанная методика обеспечивает достаточно низкую погрешность. За счет исключения стадии перегонки с паром, технологичности, малого количества реактивов и хим.посуды предлагаемый способ позволяет проводить параллельное исследование большого числа проб, что дает значительное увеличение производительности. Это весьма актуально для лабораторий контроля качества продуктов питания. Предложенный метод открывает перспективы использования ЭВ

1 1 ■ 1 I • Ч

ООО 270 200 -E32Sa "Л * . Г

.800 f -

• &00 [ ; i j

.400 j

гоо 1 I jr А Е2»

. (ЮН —----- . ,—i^... ШЭ

0. ооо г. ооо 4.000 .....1........"'• 6.000 0.000 10.000 12,000

Рис.18. ВЭЖХ-хромагограмма (детекция 200, 220, 230 и 270нл() образца сливочного маргарина «Хозяюшка». Время удерживания СК — 9,5 мин, БК -10,4 мин. Пробопод! отовка - ЭВ.

для контроля и других пищевых добавок в анализе жиросодержащих продуктов. 4.4. Определение одноосновных карбоновых кислот Сг - Се в природных водах методом ПФЭ в сочетании с ЭВ. К числу важнейших факторов охраны здоровья человека относится обеспечение населения доброкачественной питьевой водой. На данный момент в «Реестре аттестованных методик выполнения измерений Госстандарта РФ» нет методики определения летучих жирных кислот в воде. Метод ГЭ не позволяет изолировать уксусную, пропионовую и масляную кислоты из водных растворов. Методы, использующие превращение определяемых кислот в эфиры, сложны, трудоемки, требуют использования токсичных и высокочистых реагентов.

В настоящей работе предложена методика ГЖХ-определения одноосновных карбоновых кислот С2- Сб в природных водах, основанная на ПФЭ ацетонитрилом с последующим ЭВ в качестве этапа выделения аналитов из пробы. Разработанный способ позволяет с высокой воспроизводимостью определять кислоты в диапазоне ПДК. Относительная погрешность определения валерьяновой и капроновой кислот в питьевой воде не превышает 7% (табл. 16).

Таблица 16

Метрологические параметры методики определения одноосновных карбоновых кислот С;- С« в воде ПФЭ в сочетании с ЭВ (п = 5, Р - 0,95)_

Кислота Диапазон концентраций, мг/л Водопроводная, речная и морская вода Сульфидная мин.вода

Отн.СКО i^x) Отн. погрешность измерений, % Отн.СКО 5,(х) Отн. погрешность измерений, %

с2 эт 0,5 до 5,0(вкл.) 0.28 + 35 0.34 ±42

от 5,0 до 10,0 0.05 + 28 0.05 + 31

с3 от 0,3 до 5,0(вкл.) 0.13 ±16 0,19 ±24

от 5,0 до 10,0 0.03 ±9 0,04 ± 14

с4 эт 0,1 до 5,0(вкл.) 0.08 ±7 0,11 + 11

эт 5,0 до 10,0 0.02 + 5 0,03 + 10

с5 от 0,03 до 5,0(вкл.) 0.08 + 5 0.16 ±8

от 5,0 до 10,0 0.02 + 4 0.03 ±7

С6 от 0,03 до 5,0(вкл.) 0.10 ±6 0.13 ±8

эт 5,0 до 10,0 0.02 ±4 0.03 ±8

Методика простота, экономична и позволяет работать со сложными (дисперсными) гидроминеральными объектами. Пределы обнаружения указанных карбоновых кислот составили: уксусная кислота - 0,5 , пропионовая - 0,3 , масляная -0,1 мг/л, для валерьяновой и капроновой соответственно 0,03 мг/л. По пределу обнаружения разработанный способ определения летучих жирных кислот ПФЭ в сочетании с ЭВ существенно превосходит применяемый в настоящее время за рубежом метод ЕРА USA «5560 D. Gas Chromatographic Method», использующий прямой ввод анализируемой воды в хроматограф, согласно которому предел обнаружения уксусной кислоты составляет 3 мг/л, а для остальных - 1 мг/л.

К достоинствам предлагаемого метода следует, прежде всего, отнести минимальное количество операций, что обеспечивает низкую погрешность определения кислот С2 - Сб. Нет процедур фильтрования, жидкостной экстракции (деления жидкостей в делительных воронках, борьбы с эмульсиями, необходимости

обезвоживания экстрактов), исключен этап упаривания-концентрирования экстракта перед ГЖХ-анализом, во время которого чаще всего происходят существенные потери определяемых веществ. Метод прост и экономичен. Практически не требует дополнительных химических реактивов и расходных материалов. Значительно сокращено количество лабораторной посуды и оборудования.

Кроме того, в исходной пробе при изменении рН могут наблюдаться нежелательные химические превращения. Так, при подкислении сульфидной минеральной воды скв. 6 месторождения Мацеста (г. Сочи), имеющей исходно щелочную среду, образуется устойчивый коллоидный раствор элементной серы. Это было бы трудно преодолимым препятствием для ЖЭ и, особенно, твердофазной экстракции, и даже для метода перегонки кислот с водяным паром, поскольку в получаемом дистилляте также образуется коллоидный раствор серы. Предлагаемый способ эту проблему успешно решает. Получаемый на последнем этапе в результате ЭВ экстракт прозрачен и не содержит элементной серы.

Заключение. Разработанные на базе ЭВ и ПФЭ схемы анализа и методики определения ряда органических веществ в природных водах, пищевых продуктах, биологических жидкостях демонстрируют широкие возможности и перспективы применения разработанных новых способов выделения органических веществ из водных сред. В сравнении с используемыми методиками снижены пределы обнаружения, повышена селективность выделения аналитов уже на стадии подготовки пробы. За счет технологичности и сокращения стадий при использовании ЭВ и ПФЭ в перспективе возможно создание на их базе автоматизированных систем пробоподготовки. С учетом этого, продемонстрированные возможности методов позволяют рассчитывать в будущем на использование ЭВ и ПФЭ и в проточных методах анализа.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Разработан способ выделения органических веществ из водосодержащих сред с применением гидрофильных органических растворителей, основанный на формировании границы раздела фаз. Предложен метод экстракционного вымораживания, созданы его научные основы, учитывающие особенности поведения аналита и природу экстрагента с позиции адсорбционно-десорбционного равновесия на границе раздела жидкость - твердая фаза. Исследованные характеристики извлечения низкомолекулярных карбоновых кислот и фенолов, ряда других растворимых органических соединений из водных растворов объяснены в рамках предложенной модели.

2. Разработано устройство для осуществления экстракционного вымораживания растворенных органических веществ в режиме направленной кристаллизации водной фазы в анализируемом образце.

3. Разработан метод парофазной экстракции органических веществ из водных растворов, в основу которого положено распределение целевых компонентов между паром экстрагента и водной средой.

4. Заложены научные основы парофазной экстракции, учитывающие особенности молекулярного строения извлекаемого компонента и органической жидкости, используемой в качестве экстрагента.

5. Установлены характеристики парофазной экстракции низкомолекулярных карбоновых кислот и фенолов, триэтиламина, хлорметанов. Определены коэффициенты распределения, количественно оценены удельные составляющие энергии Гиббса, характеризующие связь между молекулярным строением аналита и термодинамическими параметрами парофазной экстракции.

6. Разработана установка для осуществления парофазной экстракции растворенных органических веществ из воды в статическом и динамическом режимах, позволяющая проводить фракционирование целевых компонентов на стадии их выделения из пробы перед определением.

7. На базе разработанных методов извлечения созданы схемы анализа и методики определения ряда органических соединений в природных водах, пищевых продуктах и биологических жидкостях. В том числе предложены и внедрены в аналитическую практику:

- методика определения 1,4-бензодиазепинов в моче с пределом обнаружения 0,06 мкг/мл по оксазепаму и 0,25 мкг/мл по феназепаму;

- экспресс-методика определения кофеина в крови с пределом обнаружения 3 мкг/мл и относительной погрешностью, не превышающей 10 %;

- методика определения сорбиновой и бензойной кислот в масложировых эмульсиях с пределом обнаружения 20 мг/кг и относительной погрешностью, не превышающей 12 %;

- методика определения одноосновных карбоновых кислот Сг - С6 в природных водах; предел обнаружения уксусной кислоты составил 0,5, пропионовой — 0,3, масляной - 0,1 мг/л, валерьяновой и капроновой - 0,03 мг/мл.

Основное содержание работы изложено в следующих публикациях:

1. Рыжков Н.Т., Бехтерев В.Н. Сочинские питьевые минеральные воды // Медицинская сестра. - 2004. №7. С. 9-11.

2. Бехтерев В.Н. Выделение природных органических веществ из минеральных вод. Сочи: РИО СГУТиКД, 2005. 64 с.

В изданиях, входящих в Список рекомендованных ВАК:

3. Бехтерев В.Н., Золотарев В.М. Разработка метода парофазной экстракции для ИК-спектрофотометрического анализа многокомпонентных водных растворов органических веществ // Научно-технический Вестник СПбГУ ИТМО. 2006. Вып.31. С. 215-221.

4. Бехтерев В.Н., Георгиади-Авдиенко К.А., Кабина Е.А., Чехова Т.М. Парофазная экстракция органических веществ в исследовании минеральных вод // Вопросы курортологии, физиотерапии и лечебной физической культуры. 2006. №4. С. 38-42.

5. Бехтерев В.Н., Бехтерев А.Н., Золотарев В.М. Исследование явления парофазной экстракции карбоновых кислот из водных растворов методом ИК- Фурье спектроскопии Н Научно-технический вестник СПбГУ ИТМО. 2007. Вып. 43. С. 178181.

6. Bekhterev V.N., Kabina Е.А. Vapour phase extraction for the isolation of organic compounds from aqueous solutions // Mendeleev Communications. 2007. V. 17. Issue 1. P. 45-47.

7. Бехтерев B.H., Гаврилова C.H., Маслаков И.В. Использование экстракционного вымораживания для анализа 1,4-бензодиазепинов в моче // Судебно-медицинская экспертиза. 2007. №2. С. 32-35.

8. Бехтерев В.Н., Кабина Е.А. Технология парофазной экстракции // Журнал прикладной химии. 2007. Т.80. Вып.5. С. 737-742.

9. Бехтерев В.Н., Кабина Е.А., Чехова Т.М., Половин В.Н., Рыжков Н.Т., Ходасевич J1.C., Георгиади-Авдиенко К.А. Исследование органических веществ минеральных вод Юго-Запада России // Вопросы курортологии, физиотерапии и лечебной физической культуры. 2007. №4. С. 47-49.

10. Bekhterev V.N. Extractive freezing-out in the analysis of organic compounds in the aqueous mediums// Mendeleev Communications. 2007. V. 17. P. 241-243.

П. Бехтерев B.H., Кабина E.A., Георгиади-Авдиенко К.А. Парофазная экстракция органических веществ из водных сред // Журнал аналитической химии. 2007. Т.62. №4. С. 342-349.

12. Бехтерев В.Н., Гаврилова С.Н., Кошкарева Е.В. Использование экстракционного вымораживания для решения фармакологических и биохимических задач // Химико-фармацевтический журнал. 2008. Т.42. №2. С. 44-46.

13. Бехтерев В.Н., Бехтерев А.Н., Золотарев В.М., ИК-Фурье спектроскопическое исследование механизма парофазной экстракции из водных растворов // Оптический журнал. 2008. Т.75. №1. С. 7-10.

14. Бехтерев В.Н., Георгиади-Авдиенко К.А., Ходасевич Л.С., Пронина Т.В. Предварительные исследования биологической активности парофазных экстрактов органических веществ мацестинских минеральных вод // Вопросы курортологии, физиотерапии и лечебной физической культуры. 2008. №1. С. 32-34.

15. Bekhterev V.N. Determination of Oxygen-Containing Organic Compounds in Aqueous Solutions by Vapour Phase Extraction and Some Thermodynamic Regularities // Journal of Chemical and Engineering Data, 2008. Vol. 53 (4). P. 905-909.

16. Бехтерев В.Н. Выделение фенолов из воды экстракционным вымораживанием // Журнал аналитической химии. 2008. Т.63. №10. С. 1045-1049.

17. Бехтерев В.Н. Закономерности парофазной экстракции карбоновых кислот и фенолов из водных растворов // Журнал физической химии. 2008. Т.82. №6. С. 11001104.

18. Бехтерев В.Н., Кабина Е.А., Чехова Т.М., Остапишин В.Д. Методы парофазной экстракции и экстракционного вымораживания в анализе растворенных органических веществ минеральных вод курорта Сочи // Вопросы курортологии, физиотерапии и лечебной физической культуры. 2009. №3. С. 44-46.

19. Бехтерев В.Н. Определение одноосновных карбоновых кислот С2 - С6 в воде методом парофазной экстракции в сочетании с экстракционным вымораживанием // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2010. №3. С. 17-23.

20. Бехтерев В.Н., Гаврилова С.Н., Козина Е.П., Маслаков И.В. Экспресс-определение кофеина в крови методом экстракционного вымораживания // Судебно-медицинская экспертиза. 2010. №5. С. 22-24.

21. Патент РФ на изобретение N2065605 // Способ газохроматографического определения 4,4'-ДДЭ в сульфидных минеральных водах. // Бехтерев В.Н., Рыжков Н.Т., Кабина Е.А. // Б.И. №23,1996.

22. Патент РФ на изобретение N2110795 // Аналитический комплекс для определения спиртов в биологических жидкостях. // Бехтерев В.Н. // Б.И. №13, 1998.

23. Патент РФ на полезную модель №51997 // Устройство для извлечения органических веществ из жидких сред. // Бехтерев В.Н. // Б.И. №7, 2006.

24. Патент РФ на полезную модель №58049 // Устройство для проточной парофазной экстракции органических веществ из жидких сред. // Бехтерев В.Н. // Б.И. №31,2006.

25. Патент РФ на изобретение №2296716 // Способ извлечения органических веществ из водной среды. // Бехтерев В.Н., Кабина Е.А. // Б.И. №10,2007.

26. Патент РФ на изобретение №2303476 // Способ извлечения органических веществ из водных сред экстракцией в сочетании с вымораживанием. // Бехтерев В.Н. //Б.И. №21,2007.

27. Патент РФ на полезную модель №78683 // Устройство для парофазной экстракции органических веществ из жидких сред с регулированием барометрических условий. // Бехтерев В.Н. // Б.И. №34, 2008.

28. Патент РФ на изобретение №2364864 // Способ определения одноосновных карбоновых кислот С2-С6 в воде. // Бехтерев В.Н. // Б.И. №23, 2009.

Благодарности

Автор выражает искреннюю, глубокую признательность академику РАН Юрию Александровичу Золотову, оказавшему всестороннюю помощь и поддержку, активно участвовавшему на всех этапах становления работы, профессору, д-ру хим. наук Глебу Борисовичу Сергееву и сотрудникам возглавляемой им лаборатории химии низких температур Химического факультета Московского государственного университета им. М. В. Ломоносова, в частности, вед. научн. сотр., канд. хим. наук Татьяне Игоревне Шабатиной, ст. научн. сотр., канд. хим. наук Борису Михайловичу Сергееву, ст. научн. сотр., канд. хим. наук Владимиру Петровичу Шабатину за техническую помощь и обсуждение экспериментального материала на начальных стадиях исследования.

Соискатель благодарен д-ру хим. наук, профессору Химического факультета Санкт-Петербургского государственного университета Леониду Николаевичу Москвину за критические замечания и обстоятельное обсуждение представленного материала, позволившие автору детализировать и окончательно сформировать теоретические положения. Автор выражает сердечную признательность члену-корреспонденту РАН Олегу Алексеевичу Шпигуну и профессору, д-ру хим. наук Татьяне Николаевне Шеховцовой за ценные советы и конкретную помощь в заключительной подготовке материала. Сотрудникам кафедры аналитической химии Химического факультета Московского государственного университета им. М. В. Ломоносова и, в частности, доцентам кафедры, канд. хим. наук Ирине Ивановне Торочешниковой и канд. хим. наук Александру Вадимовичу Иванову за оказанное техническое содействие и помощь на этапе представления диссертационной работы.

Подписано в печать с готового оригинал-макета 14.03.2011. Формат 60x90/16. Бумага офсетная. Гарнитура шрифта Тайме. Усл. печ. л. 2,3. Тираж 150 экз. Заказ № . Редакционно-издательский центр Сочинского государственного университета туризма и курортного дела. 354003, г. Сочи, ул. Пластунская, 94.

Введение

1 Обзор литературы

1.1 Распределение в системе жидкость - твердая фаза

1.1.1 Адсорбция органических веществ из водных сред

1.1.2 Метод кристаллизационного концентрирования

1.1.3 Низкотемпературная направленная крислаллизация

1.2 Распределение в системе жидкость - жидкость

1.3 Распределение в системе жидкость - газ

1.3.1 Дистилляция и ректификация

Концентрирование и выделение растворенных органических микрокомпонентов из воды - одно из важнейших направлений аналитической химии. Ему посвящен большой массив современной научной информации [1-9]. С достижениями в этой области тесно связаны успехи нефтяной и химической индустрии, геологии, фармацевтической и парфюмерной промышленности, биотехнологии, достижения в познании процессов, происходящих в живых организмах и окружающей среде.

Водные растворы органических соединений являются объектами изучения многих отраслей науки. Исследования в области аналитической химии [3, 6, 7, 9] гидрохимии [9-13], экологии [14-22], биохимии1 [23-24], медицины [23, 25], фармакологии [26-27], токсикологии и судебной медицины [27], криминалистики [28], так или иначе, связаны с этапом подготовки пробы к. инструментальному исследованию, с проблемой устранения мешающего влияния фона присутствующих компонентов и воды, концентрированием, фракционированием, извлечением природных или синтетических органических веществ из водных сред, водосодержащих биологических жидкостей (моча, кровь, слюна и другие секреторные выделения) и водных экстрактов-вытяжек различных объектов.

Можно констатировать, что решен целый ряд сложных задач определения следов органических веществ в разнообразных объектах. Но, не смотря на существенный прогресс, данный этап подготовки пробы, как правило, является самым трудоемким, в ряде случаев требует применения сложного оборудования. В этой связи проблема расширения арсенала средств и методов выделения органических веществ из водных сред, особенно гидрофильных, и в настоящее время актуальна. Важнейшими критериями при этом должны быть высокая эффективность извлечения целевых компонентов и, как следствие, уменьшение массы пробы, снижение термического и химического воздействия на исследуемый образец, оптимизация, сокращение • многостадийности, улучшение экономических показателей и условий труда.

Самыми распространенными приемами извлечения органических соединений из водных сред на сегодняшний день являются жидкость-жидкостная [2, 29 - 32], твердофазная [8, 9, 33] и газовая экстракция [5, 34, 35], мембранное выделение [36], хроматографические методы [37], а также их комбинированное сочетание. Так, например, новые возможности для непрерыной газовой экстракции открыл хроматомембранный способ [38 - 40], перспективы применения проточных сорбционно-жидкостно-хроматографических методов анализа широкого ряда органических соединений представлены в обзорах [41, 42].

Экстракция, как метод концентрирования, извлечения и разделения, давно используется специалистами различных отраслей науки и техники. В основе экстракции лежит принцип избирательного извлечения конкретного вещества или нескольких компонентов из одной фазы в другую, имеющую с ней границу раздела [43]. Общим моментом при этом является приведение в контакт приготовленных несмешивающихся систем: исследуемого водного раствора (или водосодержащей жидкости) и экстрагента (нерастворимая в воде органическая жидкость, газ, сорбент). С научной и практической точек зрения представляло интерес изучить экстракционный процесс в условиях намеренного формирования границы раздела (раз непосредственно в исследуемом водном растворе, а также использование такого приема в химическом анализе. При экстракционном вымораживании процесс выделения целевых органических компонентов осуществляют в условиях кристаллизации водной части пробы после предварительного добавления растворимой или ограниченно растворимой органической жидкости (ацетонитрил, диэтиловый эфир и т.п.). В случае парофазной экстракции извлечение аналита происходит в условиях образования пара добавленного органического растворителя в объеме и на поверхности жидкого образца анализируемого водного раствора. Новизна, оригинальность и изобретательский уровень предлагаемого подхода подтверждены соответствующими патентами РФ.

Не акцентируя внимание на отсутствие до сих пор единства в терминологии, систематизации и классификации методов концентрирования органических веществ из водных растворов, автор настоящей работы придерживается целесообразности изложения собственного материала в рамках имеющейся информации о современных достижениях в области экстракции с учетом фазового состояния экстракционной системы проба - экстрагент - аналит и физико-химических принципов разделения. В связи с этим в качестве обсуждаемых в настоящей работе методов выделения органических веществ условно выделены три большие группы: экстракция из водной среды на основе распределения аналита между двумя несмешивающимися жидкостями, экстракция в системе жидкость - газовая фаза и выделение целевых веществ из воды в системе жидкость — твердая фаза (сорбент). Именно эти методы выделения растворенных органических веществ рассмотрены в обзоре литературы. Они наиболее часто применяются в качестве этапа пробоподготовки в химическом анализе, а также приняты во внимание в качестве ближайших аналогов при обсуждении полученных результатов настоящей работы.

1. Обзор литературы

Одной из самых часто используемых стадий пробоподготовки является разделение и концентрирование, целью которой является устранение мешающего действия матрицы и посторонних веществ, повышение концентрации определяемого компонента. Существует два подхода в решении данной задачи. Первый использует химические способы воздействия на пробу, приводящие к изменению состава анализируемого водного раствора, в результате которого мешающие компоненты становятся неактивными. Такой прием часто применяется в аналитической химии неорганических веществ: окисление, комплексообразование (маскирование), осаждение, соосаждение и т.п. [44 - 48]. Настоящая работа относится к числу методов, использующих иной путь - физическое воздействие на систему, позволяющее устранить мешающее влияние среды на процесс определения целевого компонента. И, в частности, в результате действия такого физического фактора, как температура, при охлаждении исходно гомогенная смесь анализируемого водного раствора и экстрагента становится гетерогенной: в одном случае - с образованием твердой фазы льда при охлаждении, в другом - паровой фазы с испарением экстрагента при нагревании. Появление границы раздела запускает механизм перераспределения растворенных органических веществ между двумя сосуществующими фазами. Если в первом случае выделение аналита основано на процессе его перераспределения между поверхностью появившихся кристаллов льда и жидкой фазой, то во втором - на обменных процессах, протекающих на границе раздела жидкость - пар. В этой связи предметом анализа литературных данных, в рамках тематики настоящей работы, является современное состояние использования гетерофазных равновесий для выделения аналита из водных растворов, в т.ч. выявленные закономерности, теоретическая база, технические приемы и т.п.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Разработан способ выделения органических веществ из водосодержащих сред с применением гидрофильных органических растворителей, основанный на формировании границы раздела фаз. Предложен метод экстракционного вымораживания, созданы его научные основы, учитывающие особенности поведения аналита и природу экстрагента с позиции адсорбционно-десорбционного равновесия на границе раздела жидкость — твердая фаза. Исследованные характеристики извлечения низкомолекулярных карбоновых кислот и фенолов, ряда других растворимых органических соединений из водных растворов объяснены в рамках предложенной модели.

2. Разработано устройство для осуществления экстракционного вымораживания растворенных органических веществ в режиме направленной кристаллизации водной фазы в анализируемом образце.

3. Разработан метод парофазной экстракции органических веществ из водных растворов, в основу которого положено распределение целевых компонентов между паром экстрагента и водной средой.

4. Заложены научные основы парофазной экстракции, учитывающие особенности молекулярного строения извлекаемого компонента и органической жидкости, используемой в качестве экстрагента.

5. Установлены характеристики парофазной экстракции низкомолекулярных карбоновых кислот и фенолов, триэтиламина, хлорметанов. Определены коэффициенты распределения, количественно оценены удельные составляющие энергии Гиббса, характеризующие связь между молекулярным строением аналита и термодинамическими параметрами парофазной экстракции.

6. Разработана установка для осуществления парофазной экстракции растворенных органических веществ из воды в статическом и динамическом режимах, позволяющая проводить фракционирование целевых компонентов на стадии их выделения из пробы перед определением.

7. На базе разработанных методов извлечения созданы схемы анализа и методики определения ряда органических соединений в природных водах, пищевых продуктах и биологических жидкостях. В том числе предложены и внедрены в аналитическую практику:

- методика определения 1,4-бензодиазепинов в моче с пределом обнаружения 0,06 мкг/мл по оксазепаму и 0,25 мкг/мл по феназепаму;

- экспресс-методика определения кофеина в крови с пределом обнаружения 3 мкг/мл и относительной погрешностью, не превышающей 10%;

- методика определения сорбиновой и бензойной кислот в масложировых эмульсиях с пределом обнаружения 20 мг/кг и относительной погрешностью, не превышающей 12 %;

- методика определения одноосновных карбоновых кислот С2 - С6 в природных водах; предел обнаружения уксусной кислоты составил 0,5, пропионовой - 0,3, масляной - 0,1 мг/л, валерьяновой и капроновой - 0,03 мг/л.

Заключение.

Зная принципы ЭВ и ПФЭ, опираясь на теоретические разработки, решена крупная научно-практическая проблема. Методы ЭВ и ПФЭ позволили существенно повысить эффективность выделения и концентрирования водорастворимых органических веществ, что имеет важное хозяйственное значение. Разработанные на базе ЭВ и ПФЭ схемы анализа и методики определения ряда органических веществ в природных водах, пищевых продуктах, биологических жидкостях демонстрируют открывающиеся широкие возможности, перспективы применения представленных в настоящей работе новых способов выделения органических веществ из различных водных сред. В сравнении с существующими методиками удалось снизить пределы обнаружения, повысить селективность выделения целевых компонентов уже на стадии подготовки пробы. Улучшены условия труда и экономические показатели, существенно снижены временные затраты, количество используемых реактивов и химической посуды. За счет технологичности и сокращения стадийности при использовании ЭВ и ПФЭ в перспективе следует ожидать создания на их базе автоматизированных систем пробоподготовки. В этой связи, продемонстрированные аналитические возможности позволяют рассчитывать в будущем на использование ЭВ и ПФЭ и в проточных методах анализа.

1. Золотов; Ю.Л. Аналитическая химия:: проблемы и достижения? Текст. / Ю.А. Золотов. М. : Наука; 1992. 288 с.

2. Коренман, И.М. Экстракция в анализе органических веществ? Текст.} / И.М. Коренман. М.: Химия, 1977. 200 с.

3. Виттенберг, А.Г. Газовая экстракция в , хроматографическом анализе: Парофазный анализ и родственные методы Текст. / А.Г". Виттенберг, Б.В. Иоффе. Л. : Химия, 1982. 280 с.

4. Золотов, Ю.А. Сорбционное концентрирование микрокомпонентов: для целей химического анализа Текст. / Ю.А. Золотов, Г.И. Цизин, Е.И. Моросанова, С.Г. Дмитриенко // Усп. химии. 2005. Т. 74. № 1. С. 41-66.

5. Золотов, Ю.А. Историям и методология аналитической химии: учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений Текст. / Ю.А. Золотов; В.И. Вершинин. М., : Изд. Центр «Академия», 2007. 464 с.

6. Raynie, D.E. Modern Etraction Techniques Текст. / D.E. Raynie // Anal. Chem. 2004. V. 76. № 16. P. 4659-4664.

7. Raynie, D.E. Modern Etraction Techniques Текст.; / D.E Raynie // Anal; Chem. 2006. V. 78. №12. P. 3997-4003.

8. Новиков, Ю;В. Методы исследования качества воды водоемов Текст., / Ю.В. Новиков, К.О. Ласточкина, З.Н. Болдина; под ред. А.П. Шицковой. М. : Медицина, 1990. 400 с.

9. Лурье, Ю.Ю. Химический анализ производственных сточных вод Текст. : 4-е изд., перераб. и доп. / Ю.Ю. Лурье, А.Н. Рыбникова. М. : Химия, 1974. 336 с.

10. Москвин, A.JI., Москвин Л:Н. Вода и водные среды: химический анализ «on line», проблемы и решения Текст. У А.Л. Москвин, Л.Н. Москви» // Усп. химии. 2005. Т. 74. № 5. С. 155-63.

11. Richardson, S.D. Water Analysis: Emerging Contaminants and Current Issues Текст. / S.D. Richardson // Anal. Chem. 2007. V. 79. № 12. P. 42954324.

12. Аранович, Г.И., Справочник по физико-химическим методам-исследования объектов окружающей среды Текст. / Г.И. Аранович, Ю.Н. Коршунов, Ю.С. Ляликов. Л. : Судостроение, 1979. 648 с.

13. Гроб, Р.Л. Хроматографический анализ» окружающей среды Текст. / Р.Л. Гроб ; пер. с англ. Д.Н. Соколова, A.C. Бочкова ; под ред. В.Г. Березкина. М. : Химия, 1979. 608 с.

14. Клисенко, М.А. Методы определения- микроколичеств пестицидов в продуктах питания, кормах и внешней среде: Справ. Текст. / М.А. Клисенко, A.A. Калинина, К.Ф. Новикова, Г.А. Хохолькова. Т. 1. М. : Колос, 1992. 567 с.

15. Клисенко, М.А. Методы определения, микроколичеств пестицидов в продуктах питания, кормах и внешней среде: Справ. Текст. / М.А.

16. Клисенко, A.A. Калинина, К.Ф. Новикова, Г.А. Хохолькова. Т. 2. М. : Агропромиздат, 1992. 416 е.

17. Мельников, H.H. Пестициды. Химия, технологиями применение Текст. / Н:Н. Мельников. М. : Химия, 1987. 712 с.

18. Сониясси, Р. Анализ воды: органические микропримеси. Практическое руководство Текст. / Р. Сониясси, П. Сандра, К. Шлетт ; пер. с англ. A.B. Митрошкова, В.А. Исидорова ; под ред. В:А. Исидорова. СПб. : ТЕЗА, 1995. 248 с.

19. Досон, Р. Справочник биохимика Текст. / Р. Досон, Д. Эллиот, У. Эллиот, К. Джонс ; пер: с англ. В.Л. Друцы, О.Н. Королевой. М. : Мир, 1991.544 с.

20. Лабораторные методы исследования в клинике: Справочник Текст. ; под ред. В.В. Меньшикова. М.: Медицина, 1987. 368 с.

21. Броунштейн, Б.И. Физико-химические: основы жидкостной экстракции; Текст. / Б.И; Броунштейн; A.C. Железняк. М.-Л. : Химия, 1966. 318 с.

22. Пригожин, И. Химическая термодинамика Текст. / И. Пригожин, Р. Дефей. Новосибирск : Наука, 1966. 509 с.

23. Ягодин; Г.А. Основы жидкостной экстракции Текст. : монография / F.A. Ягодин, С.З; Каган, В.В. Тарасов, A.B. Очкин, O.A. Синегрибова, В.В. Сергиевский; В:Г. Выгон ; под ред: F.A. Ягодина. М. : Химия, 1981. 400 с. !

24. Байерман, К., Определение следовых количеств органических, веществ Текст.^/К. Байфман ;*пер. с англ. М. : Мир,1987. 462 с:

25. Thurman, Е.М. Solid-Phase Extraction Текст. / Е.М. Thurman, iM.S. Mills. N;Y. : Wiley-Interscience Publ:, 1998: 344 p:

26. Kolb, B. Static Headspace ~ Gas Chromatography: Theory and Practice Текст. / В: Kolb, L.S. Ettre; N.Y. : Wiley-VCH. 1997.276 р.

27. Fresenius, W. Water analysis Текст. / W. Fresenius, K.E. Quentin, W. Schneider. Berin ect. : Springer-Verlag, 1988. 804 p.

28. Дытнерский, Ю.И. Баромембранные процессы : Теория и расчет Текст. ' /Ю:И. Дытнерский. М:.: Химия, 1986. 272 с.37. 100 лет хроматографии Текст. / Отв. ред. Б.А. Руденко. Ml : Наука, 2003.739 с.

29. Москвин, JI.H. Хроматомембранный метод разделения веществ Текст. / Л.Н. Москвин // Докл. РАН. 1994. Т. 334. №5. С. 599 601.

30. Хроматография на благо России Текст. / отв. ред. A.A. Курганов. М. : Изд. группа «Граница», 2007. 688 с.

31. Родинков, О.В. Быстродействие . различных схем непрерывной хроматомембранной газовой экстракции Текст. / О.В. Родинков, Л.Н.

32. Москвин; Н.А. Майорова // Журн. аналит. химии. 2005. Т. 60; № 8, G. 820-■ 824. У. • ■'■ ■■/; '

33. Химическая энциклопедия. В 5 т. М.: Изд: «Советскаяэнциклопедия», 1998. Т. 5. 783 с.

34. Irving; H.M.N.H. One Hundred Years of Development in Analytical Chemistiy Текст. /H.M.N.H. Irving // Analyst. 1974. V. 99. P: 787-801.

35. Harvey, D. Modern Analytical Chemistry Текст. / D • Harvey. New York : McGraw-Hill Higher Education, 2000. 798 p.

36. Бабко; A.K. Количественный анализ' Текст. / A.K. Бабко, И.В. Пятницкий. 2-е изд., перераб. и доп. М. : Высшая шк., 1962. 508 с.

37. Карпов, Ю.А. Методы пробоотбора и пробоподготовки Текст. / ГО.А. Карпов, А.П. Савостин. М.: БИНОМ. Лаборатория изданий, 2003. 243 с.

38. Бехтерев В.Н., Рыжков Н.Г., Кабина Е.А. Способ газохроматографического определения 4,4-ДДЭ в сульфидных минеральных водах. Патент РФ № 2065605. Заявл. 26.01.1994. Опубл. 20.08.1996. Бюл.№ 23:

39. Кинле, X. Активированные угли и их промышленное применение Текст. / X. Кипле, Э. Бадер / Пер. с нем. Т.Б. Сергеевой; под ред. Т.Г. Плаченова; С.Д. Колосенцева. Л. : Химия, 1984. 216 с:

40. Успехи аналитической химии: к 75-летию акдемика Ю.А. Золотова Текст. / отв.ред. Л.К. Шпигун ; Ин-т общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН. М. : Наука, 2007. 391 с.

41. Когановский, A.M. Адсорбция органических веществ* из воды Текст. /

42. A.M. Когановский, H.A. Клименко, Т.М. Левченко, И.Г. Рода. JE : Химия, 1990: 256sc.

43. Веницианов, Е.В. Динамика сорбции из, жидких сред Текст. / Е.В. Веницианов; Р.Н. Рубинштейн. М.': Наука, 1983. 237 с.

44. Фролов; Ю.Т. Курс коллоидной химии: Поверхностные явления^ и дисперсные системы : учеб. для вузов Текст. / Фролов, Ю Г. 2-е изд., перераб. и доп. М: : Высшая-школа, 1988. 464 с.

45. Волков, В.А. Выдающиеся химики мира: Библиографический справочник Текст. / В.А. Волков, Е.В1. Вонский, Г.И. Кузнецова ; под ред.

46. B.И. Кузнецова. М.: Высшая школа, 1991. 656 с.

47. Мягченков, В.А. Поверхностные явления и дисперсные системы Текст. / В.А. Мягченков. М. : КолосС, 2007. 187 с.

48. Poole, S.F. Solid-phase extraction Текст. / S.F. Poole, I.D. Wilson // J. of Chromatography A. 2000) № 1-2. P. 1-465.

49. Статкус, M.A. Взаимное влияние анионовv при их проточном сорбционно-ионохроматографическом опредлении Текст. / М.А. Статкус, К.Б. Емельянов, Г.И. Цизин // Вестн. Моск. ун.-та. Сер. 2. Химия. 2008. Т. 49. № 1.С. 39-44.

50. Родинков, О.В. Выбор оптимальных условий сорбционного концентрирования летучих органических веществ из водных растворов Текст. / О.В. Родинков, JI.H. Москвин // Журн. аналит. химии. 1999. Т.54. № 2. С. 144-147.

51. Аналитическая химия. Проблемы и-подходы : В 2 т. Текст. / под ред. Р. Кельнера, Ж.-М. Мерме, М. Отто, Г.М. Видмер ; пер. с англ. ; под ред. Ю.А. Золотова. Т.1. М. : Мир : ООО «Издательство ACT», 2004. 608 с.

52. Москвин, A.JI. Проточно-инжекционное фотометрическое определение «фенольного индекса» в природных водах в присутствии гуминовых кислот Текст. / A.JI. Москвин, A.B. Мозжухин, Е.А. Мухина, JI.H. Москвин // Журн. аналит. химии. 2005. Т. 60. № 1. С. 79-84.

53. Соболева, O.A. Избирательное смачивание гетерогенных поверхностей растворами ПАВ Текст. / O.A. Соболева // Вестн. Моск. Ун.-та. Сер. 2. Химия. 2008. Т. 49. № 1. С. 11-16.

54. Скопинцев, Б. А. О фракционировании органического вещества поверхностных вод гидроокисью алюминия Текст. / Б.А. Скопинцев // Гидрохимические материалы. Л., 1984. Т. 93. С. 101-114.

55. Лисичкин, Г.В. Материалы с молекулярными отпечатками: синтез,свойства, применение Текст. / Г.В. Лисичкин, Ю.А. Крутяков // Усп. химии: 2006. Т. 75. № 10. С. 998-1017.

56. Золотов, Ю.А. Разделение и концентрирование в химическом анализе Текст. / Ю.А. Золотов // Журн. Рос. хим. об.-ва им. Д.И.Менделеева. 2005. Т. XLIX. № 2. С. 6-10.

57. Эткинс, П. Физическая химия Текст. / П. Эткинс ; пер. с англ. К.П. Бутина. Т. 2. М. : Мир, 1980. С. 502.

58. Сайке, П. Механизмы реакций в <органической химии Текст. / П. Сайке; пер. с англ. Я.М. Варшавского, Ю.Н. Бреусова, В.Н. Смирнова, А.Я. Варшавского A.JI. Бочарова ; под ред. Я.М. Варшавского. Изд. 3-е. М. : Химия, 1977. 320 с.

59. Марч, Дж. Органическая химия. Реакции; механизмы и структура Текст. / Дж. Марч ; пер. с англ. М.А. Родкина, З.Е. Самойловой ; под ред. И.П. Белецкой. М. : Мир, 1987. Т. 3. 459 с.

60. Марч, Дж. Органическая химия. Реакции, механизмы и структура Текст. / Дж. Марч ; пер. с англ. М.А. Родкина, З.Е. Самойловой ; под ред. И.П. Белецкой. М.: Мир, 1988. Т. 4. 468 с.

61. Дытнерский, Ю.И. Процессы и аппараты химической технологии: учеб. для вузов. Текст. / Ю.И. Дытнерский. Изд. 2-е. Часть 2. Массообменные процессы и аппараты. М. : Химия, 1995. 368 с.

62. Химическая энциклопедия. В 5 т. М. : БСЭ, 1990. Т. 2. 671 с.

63. Бланк, А.Б. Анализ чистых веществ с применением кристаллизационного концентрирования Текст. / А.Б. Бланк. М. : Химия, 1986. 184 с.

64. Стадник, A.C. Вымораживание как метод концентрирования примесей в водах Текст. / A.C. Стадник, Ю.М. Дедков // Химия и технология воды. 1981. Т. 3. № 3. С. 227-233.

65. Русинова, A.A. Концентрирование растворов вымораживанием (обзор) Текст. / A.A. Русинова, Ю.М. Полежаева, А.И. Матерн // Аналитика и контроль. 1999. № 4. С. 4-10.

66. Пап, J1. Концентрирование вымораживанием Текст. / JI. Пап ; пер. с венгер. под ред. О.Г. Комякова. М.: Легкая и пищевая пром., 1982. 97 с.

67. Кульский, Л.А. Химия воды: Физико-химические процессы обработки природных и сточных вод Текст. / Л.А. Кульский, В.Ф. Накорчевская. Киев: Вища школа. Головное изд-во, 1983. 240 с.

68. Рабинович, В.А. Краткий химический справочник: Справ, изд. Текст. / В.А. Рабинович, З.Я. Хавин ; под ред. A.A. Потенина, А.И. Ефимова ; 4-е изд., стереотипное. СПб: Химия, 1994. 432 с.

69. Johnson, W.E. Stat-of-the-art-of freezing processes, their potential and future Текст. / W.E. Johnson //Desalination. 1976. V. 19. № 1/3. P. 349-358.

70. Schroeder, P.J. Freezing processes-standard of the future Текст. / P.J. Schroeder, A.S. Chan, A.R. Khan // Desalination. 1976. V. 21. № 2. P. 125-136.

71. Вольхин, B.B. Обработка жидких отходов, содержащих некоторые радиоактивные изотопы Текст. / В.В. Вольхин, А.К. Штольц, Э.М. Досик //Радиохимия. 1962. Т. 4. № 2. С. 220-226.

72. Вольхин, В.В. Осаждение гидроокиси родия из очень разбавленных растворов путем их замораживания Текст. / В.В. Вольхин, A.A. Коблова, Е.И. Пономарев //Журн. прикл. химии. 1963. Т. 3. № 6. С. 212-214.

73. Пономарев, Е.И. Действие замораживания на объем коагулянтов гидроокисей алюминия и хрома в присутствии электролитов Текст. / Е.И. Пономарев, В.Л. Золотавин, В.В. Вольхин // Сборник науч. трудов.

74. Пермский политехи, ин-т. Пермь : Изд. Пермского политехи, ин-та, 1963. № 14. С. 119-126.

75. Эксперандова, Л.П. Пробоподготовка в. рентгенофлуоресцентном анализе жидких проб Текст. / Л.П Эксперандова // Украинский хим. журнал. 2005. Т. 71. №9. С. 31-38.

76. Black, А.Р. Chemical characteristics of fulvic acids Текст. / A.P. Black, R.F. Christman // J. Amer. Water Works. Assoc. 1963. V. 55. № 8. P. 897-912.

77. Barduhn, A.J. A study of freezing and gas hydrate formation Текст. / A.J. Barduhn, A. Rose, R.F. Sweeny // Presented Amer. J. Chem. Eng. National Meeting, Houston. Texas. 1965. P. 3-5.

78. Baker, R.A. Trace organic contaminant concentration by freezing. II Inorganic aqueous solution Текст. / R.A. Baker // Water Res. 1967. V. 1. № 1. P. 97-113.

79. Бланк, А.Б. Аналитическая химия в исследовании и производстве неорганических функциональных материалов Текст. / А.Б. Бланк. Харьков : Институт монокристаллов, 2005. 352 с.

80. Бланк, А.Б. О критериях эффективности очистки материалов или концентрирования примесей методом направленной кристаллизации

81. Текст. / А.Б. Бланк // Монокристаллы и, техника. Харьков, : ВНИИ' монокристаллов, 1973. Вып. 2(9). С. 189-193.

82. Baker, R.A. Trace organic contaminant concentration, by freezing. I bow inorganic aqueous solution Текст. / R.A1. Baker // Water Res. 1967. V. 1. № 1. P. 61-77:

83. Swoboda, Р.А.Т. Freeze concentration of dilute aqueous solutions of volatile flavour-compounds Текст. /Р.А.Т. Swoboda// Gas Chromatography. 1966. V. 10. №2. P. 344-352.

84. Девятых, Г.Г. Глубокая очистка веществ : учеб. пособие для хим.-технол. спец. вузов Текст. / Г.Г. Девятых, Ю.Е. Еллиев ; 2-е изд., испр. и доп. М.: Высшая школа, 1990. 192 с.

85. Handdook of separation process tecnology Текст. / Edited by Ronald-W. Rousseau. New York : A Wiley-Interscience Publication, 1987. 643 c.

86. Фомин, B.B. Кинетика экстракции Текст. / B.B. Фомин. М.: Атомиздат, 1978. 120 с.

87. Абрамзон, А. А. Поверхностно-активные вещества: Свойства и применение Текст. / А.А. Абрамзон ; 2-е изд., прераб. и доп. JI.„: Химия, 1981.304 с.

88. Иноуе, К. Капиллярная химия Текст. / К. Иноуе, А. Китахара, С. Косеки, Р. Мамамуси, С. Накаса, X. Сома; К. Тамару, X. Танака ; пер. с япон. А.В. Хачояна ; под ред. А.А. Слинкина М. : Мир, 1983. 272 с.

89. Кизим, Н.Ф. Экстракция РЗЭ при колебательном воздействии на динамический межфазный слой в системах с Д2ЭГФК Текст. / Н.Ф. Кизим, Е.Н. Голубина, A.M. Чекмарев // Доклады АН (физ.химия). 2006. Т. 411. №5. С. 638-641.

90. Юб.Правдин, П.В. Лабораторные приборы и оборудование из стекла * Текст. /П.В. Правдин. М. : Химия, 1978. З04'с.107. www.agilent.com108. www.haimltoncompany.com

91. Zhao, L. Liquid-Phase Microextraction Combined with Hollow Fiber as a Sample Preparation Technique Prior to Gas Chromatography/Mass Spectrometry Текст. / L. Zhao, H.K. Lee // Anal. Chem. 2002. V. 74. P. 2486-2492.

92. Zhang, J. Headspace Water-Based Liquid-PhaseMicroextraction Текст. / J. Zhang, T. Su, H. К. Lee // Anal. Chem. 2005. V. 77. P. 1988-1992.

93. Коренман, Я.И. Экстракция фенолов Текст. / Я.И. Коренман, Горький: Волго-вятск. кн. изд., 1973. 216 с.

94. Leo, A. Partition coefficients and their uses Текст. / A. Leo, C. Hansch, D. Elkins // Chem. Rev. 1971. V. 71. № 6. P. 525-616.

95. Коренман, И.М. Константы распределения органических веществ между двумя жидкими фазами : учеб. пособие Текст. / И.М. Коренман. Горький : Изд. ГГУ, 1975. Вып. 1. 80 с.

96. Он же. Константы распределения органических веществ между двумя жидкими фазами : учеб. пособие Текст. / И.М. Коренман. Горький : Изд. ГГУ, 1975. Вып. 2. 83 с.

97. Коренман, Я: И. Коэффициенты- распределения органических соединений. Справочник Текст. / Я.И. Коренман. Воронеж : Изд. ВГУ, 1992. 336 с.

98. Калембкиевич, Я. Распределение и ассоциация карбоксикислот в простых и сложных экстракционных системах Текст. / Я. Калембкиевич; С. Копач, Я.И.* Коренман* // Экстракция органических соединений ; Междунар. сб. тр. Воронеж : ВГТА. 2000. Вып. 2. С. 9-27.

99. Nicholson, B.C. Rapid method for the analysis of trihalomethaneSiin water Текст. / B.C. Nicholson, D.B. Bursill; D.J. Couche // J. Chromatogr. 1985. V. 325. № l.P. 221-230.

100. Кириченко, B.E. Галогенорганические соединения в питьевой воде иtметоды их определения» Текст. / В.Е. Кириченко, М.Г. Первова, К.И. Пашкевич // Журн. Рос. Хим. об-ва им. Д.И. Менделеева. 2002. Т. XLVI. №4. С. 18-27.

101. Farrell, E.S. Improving the Recovery of Ionic Solutes from Aqueous Media by Modified Thermospray Liquid-liquid Extraction Текст. /E.S. Farrell, G.E. Pacey // Anal. Chem. 2000. V. 72. № 8. P. 1819-1822.

102. Лещев, C.M. Разработка и применение экстракционной пробоподготовки при хромато-масс-спектрометрическом исследовании коньячной продукции Текст. / С.М. Лещев, М.Ф. Заяц, Р.А. Юрченко, В.А. Винарский // Журн. аналит. химии. 2008. Т. 63. № 7. С. 690-697.

103. Крель, Э. Руководство по лабораторной1 перегонке Текст. / Э. Крель ; пер. с нем. В.И. Чернышева, А.В. Шафрановского; под ред. В.М. Олевского. М.: Химия; 1980. 520 с.

104. Уэйлес; С. Фазовые равновесия в химической технологии: В 2-х ч. Текст., / С. У эй лес ; пер с англ. A.B. Беспалова, А.П; Жукова;, В®., Паукова ; иод ред. B.C. Бескова ; Ч. 2. М.: Мир, 1989. 664 с. ■ .

105. Иоффе, Б.В. О терминологии газохроматографических методов анализа, • основанных; на внеколоночных фазовых равновесиях; и распределениях

106. Текст.; / Б.В. Иоффе // Журн. аналит. химии: 1981. Т. 36. №'81 С. 1663-1665; : . .

107. Виттенберг, А.Г. О газовой -экстракции летучих компонентов из растворов, и ее применениях в. газовой; хроматографии Текст. / А.Г. Виттенберг, Б.В. Иоффе // Докл. АН СССР. 1978. Т. 238, № 2. С. 352-355.

108. Определение содержания летучих галогенорганических соединений : газожидкостной хроматографией Текст. // ГОСТ Р 51392-99. 21 с.

109. Виттенберг, А.Г. Использование равновесия жидкость-пар для газохроматографического определения, микропримесей- (Обзор) Текст. / А.Г. Виттенберг, Б.В. Иоффе, В.И. Борисов // Журн. аналит. химии. 1974. Т. 29.№9. С. 1795-1804.

110. Виттенберг, А.Г. Равновесная модель в описании газовой экстракции и парофазного анализа Текст. / А.Г; Виттенберг // Ж. аналит. химии: 2003. Г. 58; № 1.С. 6-21, '

111. Виттенберг, А.Г. Применение, непрерывной экстракции для газохроматографического измерения коэффициентов распределения и для> анализа летучих примесей в растворах Текст. / А.Г. Виттенберг, Б.В. Иоффе //Докл. АН СССР. 1977: Т. 235. № 5. С. 1071-1074.

112. Kolb, В. Headspace sampling with capillary columns Текст. / В. Kolb //J. of chromatography A. 1999: Y. 842; P. 163-205.

113. Смит, А. Прикладная ИК-спектроскопия Текст. / А. Смит ; пер. с англ. Б.Н. Тарасевича ; под ред. A.A. Мальцева. М: : Мир, 1982. 328 с.

114. Кузьмин, Н;М.'Концентрирование в органическом анализе Текст. / Н.М. Кузьмин // Концентрирование, следов органических соединений : Проблемы аналитической химии, М.: Наука, 1990. Т. X. С. 5-27.

115. Grob;, K. Splitless Injection on Capillary Columns; Part 1. The; Basic Technique; SteroidiAnalysis as omExample Текст.'/ К. Grob, G. Grob // J;л Chromatogr. Sci; 1969; Vol- 7, P:.584-591.

116. Vargas-Vasquez, S.M. The Vapor,ExtractiomProcess: Review рекет.;/ S.M. Vargas-Vasquez, L.B. Romero-Zeron- // Petroleum Science and Technology. 2007. V. 25. P. 1447-1463.

117. Химическая энциклопедия. В 5 т. Текст. / M. : БСЭ, 1990. Т. 2. 671 с.

118. Касаткин, А.Г. Основные процессы m аппараты химической технологии Текст.7 А.Е. Касаткин; Ml,: Химия, 1973. 752 с.143 . Терминологический1 справочник; по неорганической технологии Текст. ; / под ред. М;Е. Жозинаг СПб; : Химия; 1996/528;с.

119. Степии, Б.Д. Техника лабораторного эксперимента в химии: учеб; пособие для вузов Текст. / Б.Д. Степии. М. : Химия, 1999. 600 с.

120. Методические указания по определению концентраций химических« веществ в воде централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения: сб. метод; указаний Текст. / М. : Информационно-издательский центр Минздрава России, 1997- 112с.

121. Бунакова, Г.В. Методы анализа органических веществ, подземных минеральных вод Текст. / Г.В! Бунакова ; метод, реком. Пятигорск : ИГИКиФ'МЗ РСФСР, 1969.41 с.

122. Руководство по методам* анализа качества и безопасности пищевых продуктов Текст. / под ред. И.М. Скурихина, В.А. Тутельяна. М. : Брандес, Медицина, 1998. 340 с.

123. Ceccon, L. Fatty matter in cheese characterization. Free volatile fatty acids Текст. / L. Ceccon, B. Stancher, C. Calzolari // Riv. Ital. Sostanze Grasse. 1981'. V. 58. P. 132-138.

124. Изделия ликероводочные. Правила приемки и методы анализа Текст. // ГОСТ Р 51135-98. М. : Госстандарт России. 1999. 28 с.

125. Орлов, Д.С. Гумусовые кислоты почв и общая теория гумификации Текст. / Д.С. Орлов. М. : Изд.-во МГУ, 1990. 325 с.

126. Zeitsch, К J. Extractive condensation: A new Separation Process Текст. / K.J. Zeitsch//Ind. Eng. Chem. Res. 1999. V. 38. P. 4123-4124.

127. Джентри, Дж.К. Применение экстрактивной дистилляции для упрощения нефтехимических процессов Текст. / Дж.К. Джентри, С. Кьюмер, Р. Райт-Уитчерли // Нефтегазовые технологии. 2004. № 6. С. 83-86.

128. Jimenez, L. The production of Butyl Acetate: and Methanol via Reactive andI

129. Extractive Distillation. Г Chemical Equilibrium, Kinetics, and Mass-Transfer Issues Текст. / L. Jimenez, A. Garvin, J. Costa-Lopez // Ind. Ghem. Res. 2002. V. 41'. P. 6663-6669.

130. Fu, J. Simulation ,of Salt-Containing Extractive Distillation for the System .of Ethanol/Water/Ethanediol/KAc. 1. Calculation of the Vapor-Liquid Equilibrium for the Salt-Containing System Текст.1/ J. Fu // Ind. Chem. Res. 2004. V.43. P. 1274-1278.

131. Furser, Y.A. Optimization of Wastewater System Containing the Ternary Homogeneous Azeotropic System Ethyl Acetate-Ethanol-Water Текст. / Y.A. Furser // Ind. Eng. Chem. Res. 2000. V. 39. P. 1539-1545.

132. Огородников, C.K. Азеотропные смеси. Справочник Текст. / С.К. Огородников, Т.М. Лестева, В.Б. Коган ; под ред. В.Б. Когана. Л. : Химия, 1971.848 с.

133. Гордон, А., Спутник химика: Физико-химические свойства, методики, библиография Текст. / А. Гордон, Р. Форд ; пер. с англ. Е.Л. Розенберга, С.И. Коппель. М. : Мир, 1976. 541 с.

134. Roop, R.K. Entraîner Effect for Supercritical Extraction of Phenol from Water Текст. / R.K. Roop, A. Akgerman // Ind. Eng. Chem. Res. 1989. V. 28. P. 1542-1546.

135. Roop, R.K. Distribution of Complex Phenolic Mixture between Water and Supercritical Carbon Dioxide Текст. / R.K. Roop, A. Akgerman // J. Chem. Eng. Data. 1990. V. 35. P. 257-260.

136. Bekhterev, V.N. Extractive ireezing-out in the analysis of organic compounds in the aqueous mediums Текст. / V.N. Bekhterev. // Mendeleev Communications. 2007. V. .17. P.241-243. / . .

137. Бехтерев, В.Н. Новые экстракционные методы в анализе водорастворимых органических веществ Текст.; / В.Н: Бехтерев, К.А. Георгиади-Авдйенко // XVI11 Менделеевский съезд по общей и прикладной химии ; тез. докл. М:, 2007. Т. 4. С. 84.

138. Ахманов, М. Вода, которую мы пьем. Качество питьевой: 'воды и ее-, очистка? с помощью^ бытовых; фильтров*'Текст.] / ,М1 Ахманов; М1 : «Нёвскишпроспект»^ 20021 192с:. .

139. Вест, А. Химия твердого тела. Теория и приложения: В 2-х ч. Текст. / А; Вест ; пер. с англ. А.Р: Кауля, И.Б. .Куценка ; под; ред. акад.; Ю.Д. Третьякова ; Ч; 1. М; : Мир;; 1988.,588 с.

140. Вест, А. Химия твердого тела; Теория и приложения: В 2-х ч. Текст. / А. Вест ; пер; с англ. А.Р. Кауля; И.Б. Куценка ; под ред. акад. Ю-Д. Третьякова; Ч. 2. М. : Мир, 1988. 336 с.

141. Эксперандова, Л.П. Низкотемпературная направленная кристаллизация -альтернатива: определению, сухого- остатка в природных и питьевых водах

142. Текст. / Л.П! Эксперандова, И.Б. Щербаков, А.Е. Васюков // Журн. аналит. химии. 2005. Т. 60. № 10. С. 1110-1114. 184.Де Бур, И.Х. Динамический характер адсорбции Текст] / И.Х. Де Бур.

143. М: -Л;: Изд. иносгранной литературы, 1962. 282 с. 185: Cornford, P.V. Adsorption from'solution: Thicknessof the Adsorbedi Layer Текст., / P.V. Cornford, J.J. Kipling, E.HiM. Wright // Trans. Faraday Soc. 1962! V. 58. № 469(1). P. 74-85.

144. Физическая адсорбция из многокомпонентных фаз. Труды Второй Всесоюзной конференции по^теоретическим.вопросам адсорбции Текст. / под ред. М.М. Дубинина и В.В. Серпинского. М. : Наука, 1972. 252 с.

145. Wright, Е.Н.М. Comparison of the Adsorption Behaviour of Solutions of Dicarboxylic Acids on Carbon Blacks Текст. / E.H.Mf Wright // J. Chem. Soc. (B). 1966. №3.P: 355-360.

146. Бехтерев, B:H. Выделение фенолов из воды экстракционным вымораживанием Текст. / В'.Н. Бехтерев // Журн. аналит. химии. 2008. Т. 63. № 10. С. 1045-1049.

147. Дерягин, Б.В. Поверхностные силы Текст. / Б.В*. Дерягин, Н.В. Чураев, В.М. Муллер М: : Наука, 1985. 398 с.

148. Эткинс, П. Молекулы Текст. / П. Эткинс ; пер. с англ. А.А. Кирюшкина. М.: Мир, 1991. 216 с.

149. Sherma, J. Handbook of Thin-Layer Chromatography Текст. / J. Sherma, B. Fried ; 3-rd Edition, Revised and Expanded. Marcel Dekker, New York Basel, 2003. 1016 p.

150. Bekhterev, V.N. Vapour phase extraction for the isolation of organic compounds from aqueous solutions Текст. / V.N. Bekhterev, E.A. Kabina // Mendeleev Communications. 2007. V. 17. Issue 1. P. 45-47.

151. Киселев, A.B. Адсорбционная газовая и жидкостная хроматография Текст. / А.В: Киселев, Я.И. Яшин. М.: Химия, 1979. 288 с.

152. Тимербаев, А.Р. Жидкостная адсорбционная хроматография хелатов Текст. / А.Р. Тимербаев, О.М. Петрухин. М. : Наука, 1989. 288 с.

153. Петере, Д. Химическое'разделение и-измерение. Теория и практика аналитической химии Текст. / Д. Петере, Дж. Хайес, Г. Хифье:; пер: с англ. И.Б. Зорова ; под ред. П.К. Агасяна-; Кн. 2. М.: Химия; 1978i 815 с.

154. Экспериментальные методы в* адсорбции^ и молекулярной* хроматографии-Текст. / под ред. А.В! Киселева® BJE Древинга-. Мг.: Изд. МЕУ, 1973. 447 с.

155. Шатц, В:Д. Высокоэффективная жидкостная хроматография: Основы теории. Методология. Применение в лекарственной^ химии Текст. / В:Д. Шатц, О.В. Сахартова. Рига : Зинатне, 1988. 390 с.

156. Сычев, C.H. Методы совершенствования', хроматографических систем и механизмы удерживания в ВЭЖХ: Монография» Текст.- / С.Н. Сычев. Орел, 2000. 212 с.

157. Альберт, А. Избирательная, токсичность. Физико-химические основы терапии,Текст. / А. Альберт ; пер. с англ. М.А. Думпис, М.Б. Ганиной ; под ред. В.А. Филова. Т.2. М.: Медицина; ! 989. 432 с.

158. Бехтерев, B.H: Парофазная экстракция органических веществ из водных сред Текст. / В.Н. Бехтерев, Е.А. Кабина, К.А. Георгиади-Авдиенко // Журн. аналит. химии. 2007. Т. 62. № 4. С. 342-349.

159. Бехтерев, В.Н. Парофазная экстракция органических веществ в исследовании минеральных вод Текст. / В.Н. Бехтерев, К.А. Георгиади

160. Авдиенко, Е.А. Кабина, Т-.М. Чехова*// Вопр. курортологии, физиотерапии и лечебной физической культуры. 2006; № 4. С. 38-42.

161. Сийрде Э.К. Дистилляция Текст. / Э.К. Сийрде, Э.Н. Теаро, В .Я. Миккал. М.: Химия, 1971. 216 с.

162. Физические величины: Справочник Текст. / под ред. И.С. Григорьева, К.З. Мейлихова. М. : Энергоатомиздат. 1991. 1232 с.

163. Справочник химика Текст. / под ред. Б.П. Никольского, О.Н. Григорова, М.Е. Позина, Б,А. Порай-Кошица, В.А. Рабиновича, Ф.Ю. Рачинского, П.Г. Романкова, Д1А. Фридрихсберга ; T.I. JL: Химия, 1966: 1072 с.

164. Keith, L.H. Identification»and analysis of organic pollutants in water Текст.'/ L.H. Keith. Ann. Arbor: Science, 1977. 718 p.

165. Столяров, Б.В. Практическая газовая и жидкостная хроматография: Учеб. пособие Текст. / Б.В. Столяров, И.М. Савинов, А.Г. Витенберг, JI.A. Карцова, И.Г. Зенкевич, В.И. Калмановский, Ю.А. Каламбет. СПб. : Изд-во СпбГУ, 2002. 616с.

166. Бехтерев, В.Н. Технология парофазной экстракции* Текст. / В.Н. Бехтерев, Е.А. Кабина // Журн. прикл.химии. 2007. Т.80. Вып.5. С.737-742.

167. Бехтерев, В.Н. Закономерности парофазной экстракции карбоновых кислот и фенолов из водных растворов Текст. / В.Н. Бехтерев // Журн. физич. химии. 2008. Т.82. № 6. С.1100-1104.

168. McAullife, С. GC-gas-chromatographic. determination of solutes by multiple phase equilibration [Текст] / С. McAullife // Chem. Technol. 1971. V. 1. P. 46-51.

169. Kheawhom, S. Environmentally Being Separation Process Synthesis Текст. / S. Kheawhom, M. Hirao // J. of Chem. Eng. of Japan. 2004. V. 37. № 2. P. 243

170. Aelion, С. M. Physical versus Biological Hydrocarbon Removal during Air Sparging aiukSoiFVapor Extraction^Текст. / С. M. Aelion, B.C. Kirtland //

171. Environ. Sci. Technol. 2000. V. 34. P: 3167-3173.

172. Johnson; R.L. Helium Tracer Tests for Assessing Contaminant Vapor: Recovery and Air Distribution; During In Situ Air: Sparging^ Текст.' / R.L. Johnson; P.C. Johnson, T.L. Johnson; A. Leeson // Bioremediation Journal2001. V. 5(4). P. 321-336. , • '•',

173. Tsai, Yih-Jin. Air Sparging Tracer Test to Investigate the Flow Path Текст. / Yih-Jin. .Tsai, Ming-Ching Tom Kuo, Edward T.S. Huang // J: Environ. Sci. Health. 2001. V. A36(6). P. 999-1014.

174. Юхневич, F.B. Инфракрасная спектроскопия воды Текст. / I'.B. Юхневич. М. : Наука, 1973. 208 с.

175. Коган, В.Б. Равновесие между жидкостью и паром. Справочное пособие Текст. / В.Б. Коган, В.М. Фридман, В.В: Кафаров. М.-Л. : Наука,.1966. Т.1642 с. ": ••■• " ''•

176. Резибуа, П. Классическая кинетическая теория жидкостей и газов Текст. / П. Резибуа, М- Де Лснер. ; пер. с англ. М.Ю Новикова и А.Д. Хонькина ;под ред. Ю.Л. Климонтовича и А.И: Осипова. М. : Мир, 1980. 423 с.

177. Физическая энциклопедия. М.: БСЭ, 1992.Т. 3. С. 527-528.

178. Пилипенко,, А.Т. Концентрирование органических соединений при анализе вод Текст. / А.Т. Пилипенко, А.В. Терлецкая, О.С Зульфигаров // Концентрирование следов органических соединений (Проблемы аналитической химии ; Т. X. М.: Наука, 1990. С. 191-211.

179. Бехтерев; В.Н: Устройство* для^ проточной« парофазнош экстракции? органических; веществ из жидких сред- Текст.; / В.Н. Бехтерев // XI Московский международный; салон, промышленной? собственности«Архимед» ; Каталог. М. : 2008. С. 154.

180. Бехтерев, В.Н: Способ определения, одноосновных карбоновых кислот С2-С6 в воде. Патент РФ № 2364864. Заявл. 21.04.2008. Опубл. 20.08;2009. Бюл. № 23. ' .

181. Сакодынский;. K.Hi Аналитическая? хроматография; Текст. / K.HL Сакодынский, В В. Бражников, С.А. Волков;, В.Ю. Зельвенский, Э;С. Ранкинщ ВгД^ Шатц^М^: Химия; 1993; 464^с: 23313енин;/ А.А. Гидрохимический* словарь. Рёкст]; / А.А. Зенин; Н®1

182. Park, G. Laboratory and Pilot Study of Thermally Enhanced Soil Vapor Extractiont Method for Removal of Semy-Volatile Organic Contaminants Текст. / G. Park, H.-S. Chin; S.-O. Ко // J. of Environmental Science and Health. 2005. V. 40. P. 881-897.

183. Park, S.-J. Fractionation of Aromatic Heavy Oil by Dynamic Supercritical Fluid Extraction. Текст. / S.-J. Park, C.-Ji Kim, B.-S.Rhee // IndLEng. Chem. Res. 2000. V. 39. P: 4897-4900.

184. Руководство по методам анализа качества и безопасности пищевых продуктов, Текст. / Под ред. И.М. Скурихина, В.А. Тутельяна. М. : Брандес, Медицина, 1998. 340 с.

185. Березин, Б.Д. Основные законы химии Текст. / Б.Д. Березин, F.A. Крестов. М; : Наука; 1999^ 95 с:

186. Демидов, В.Н. Свойства «решеточных» трансляционных колебательных переходов в жидких средах как кластерных квазифазовых переходов первого рода Текст. / В.Н. Демидов, В.Г. Пузенко // Докл. АН. 2006. Т. 411. № 41 С. 488-492.

187. Михеев, JÍ.B. Структура;поверхностных.слоев и тонких пленок плотной простой жидкости: область слабой упорядоченности Текст. / JI.B.

188. Михеев^ A.A. Чернов//Журн. эксперим: и теоретич. физики. 1987. Т. 92.1. Вып. 5. С. 1732-1744.

189. Jhon, Y.I'., Features of orientational order at the temperature of maximum density for various water model: molecular dynamic study Текст.;/ Y.I. Jhon, K.T. No, M.S. Jhon.// J. Phys. Chem. B. 2007. V. 1 11. P. 9897-9899.

190. Русанов, А.И. Новый подход к уравнению состояния флюидных систем, основанный на-концепции фактора^ исключения Текст. / А.И: Русанов г// Усп. химии. 2005. Т. 74. № 2. С. 126-137.

191. Бесков, B.C. Общая химическая технологиями основы промышленной экологии: Учеб. для вузовгТекст. / B.C. Бесков, B.C. Сафонов. М.: Химия, 1999. 472 с.

192. Виттенберг, А.Г. О различных моделях непрерывной, равновесной газовой экстракции летучих веществ из нелетучего растворителя Текст. / А.Г. Виттенберг, М.И. Косткина // Журн. аналит. химии. 1979'. Т. 34. С. 1800-1808.

193. Кирюхин, В.К. Определение органических веществ в подземных водах Текст. / В.К. Кирюхин, С.Г. Мелькановицкая, В.М. Швец. М. : Недра, 1976. 186 с.

194. Исследования в области органической гидрогеохимии нефтегазоносных бассейнов Текст. / под ред. Е.А. Барс, В:М. Швец. М. : Наука; Г982. 224 с.

195. Бандман, A.JT. Вредные химические вещества. Углеводороды. Галогенпроизводные углеводородов; Справ, изд. Текст. / A.JI. Бандман, Г.А. Войтенко, Н.В. Волкова и др.; Под ред. В.А. Филова и др. JI. : Химия, 1990. 732 с.

196. Сотников, Е.Е. Определение хлорпикрина в питьевой воде методом статического парофазного анализа Текст. / Е.Е. Сотников, A.C. Московкин // Журн. аналит. химии. 2005. Т. 60, № 2'. С. 171-173.

197. Чертков, И.Н. Изучение свойств и строения органических веществ. Метод, пособие для учителей Текст. / И.Н. Чертков. М. : Просвещение, 1972. 190 с.

198. Бахшиев, Н.Г. Спектроскопия . межмолекулярных взаимодействий Текст. / Н.Г. Бахшиев. Л.: Наука, 1972. 172с. :.

199. Бахшиев, Н.Г. Влияние:растворителя на. силы осцилятора интенсивных ' . вибропных полос поглощения многоатомных органических молекул

200. Текст. / Н;Е. Бахшиев; М.В1 Готинящ А.Ю; Кирилова // Оптический журн. 2006. Т; 73. № 10. С. 9-13.

201. Чарыков, А.К. Карбоновые кислоты и карбоксилатные комплексы, в химическом анализе Текст. / А.К. Чарыков, Н.Н. Осипов. Л. : Химия, 1991.240 с.

202. Краткий справочник по химии; Текст. / под ред. О.Д; Куриленко. Изд. 4-е испр. и доп. . Киев : Науковіа думка, 1974. 991 с. .

203. Олефиренко, В.Т. Водолечение Текст. / В .Т. Олефиренко. 3-е изд. М. : Медицина, 1986. 288 с.

204. Иосифова, Е.В. Минеральные воды и лечебные грязи Кубани Текст. / Е.В. Иосифова, Ф.И. Головин, С.И. Довжанский. Краснодар: Кн. изд-во,1978. 144 с.

205. Романов, Н:Е. Курорты Кубани Текст. / Н.Е. Романов. Краснодар: Кн. изд-во, 19,83. 112 с. . . .

206. Яновский, П.Л. Минеральные воды СССР (Бутылочный розлив заводов Министерства промышленности; продовольственных товаров) Текст. / П.Л. Яновский ; под ред. Л.Г. Гольдфайль. М. : Союзприродоформление, 1954. 95 с.

207. Крайнов, С.Р. Гидрохимия: Учеб. для вузов Текст. / С.Р. Крайнов, В.М. Швец. М.: Недра, 1992. 463 с.

208. Т.К. Федорова. М.: Недра, 1985. 181 с. ; : ' : V271Барс; Е;А!.г0рганическая<гидрохимиящефтегазоносных,бассейнов^екст.;

209. Е;А? Б^с; Ш : Недра;-1981. 300Jc;! .

210. Аскеров;. АШ. Гидрогеологические условия- формирования;; минеральных вод» ' Азербайджана? типа- «Нафтуся»;!: Р'екст.? ••'/. Аскеров^ '//

211. Левченко; Т-Ф. Минеральные воды курорта Трускавещ Текст.; / Т.Ф. Левченко // Гидрохимические материалы. 'Л; :: Гидрометеоиздат, 1-960!'Т., 30> С: 138-150; ' ;

212. Перельман, А.И. Геохимия природных вод Текст. / А.И. Псрельман. М. :

213. Наука, 1982. 154 с. " . . ' ■ •1 . ■ ' ' ' *

214. Кадастр минеральных вод СССР Текст. / М. : ЦС по управлениюкурортами профсоюзов, 1987. 111 с. 278: Воды минеральные питьевые лечебные1 и лечебно-столовые Текст.; /

215. Асатуров, И;Б. К фармакологии сероводорода (Работы физиологической лаборатории). Труды института Текст., / И.Б. Асатуров, С.Я. Каплун, B.W. Сухарев, М.М. Шихов, F.A. Черных ; под ред. Н.П. Нехорошева. Сталинград, 1940. 161 с.

216. Гавриков, H.A. Лечение на курортах краснодарского Черноморья Текст. / H.A. Гавриков. Краснодар: Краснодарское кн. изд., 1989. 207 с.

217. Рыжков, Н.Т. Сочинские питьевые минеральные воды Текст. / Н.Т. Рыжков, В.Н. Бехтерев // Медицинская сестра. 2004. № 7. С. 9-11.

218. Иосифова, Е.В. Выявление фонового содержания биологически активных компонентов в минеральных водах курорта Сочи и разработка методик их исследования Текст. / Е.В. Иосифова, Н.Т. Рыжков // Отчет о НИР. Сочи, 1982. 20 с.

219. Невраев, Г.А. Схемы и методы анализа минеральных вод Текст. / Г.А. Невраев. М.: ЦНИИ курортологии и физиотерапии МЗ СССР, 1964. 32 с.

220. Руководство по газовой хроматографии: В 2-х ч. Текст. / под ред. Э. ' Лейбница, Х.Г. Штруппе ; пер. с нем. В.В. Соболя ; под ред. В.Г. Березкина. Ч. 1. М. : Мир, 1988. 480 с.

221. Руководство по газовой хроматографии: В 2-х ч. Текст. / под ред. Э. Лейбница, Х.Г. Штруппе ; пер. с нем. О.В. Альтшулер, Б.В. Рассадина, А.Ф. Шляхова ; под ред. В.Г. Березкина. Ч. 2. М.: Мир, 1988. 510 с.

222. Вигдергауз, М.С. Автоматизированная^ система: групповой идентификации органических соединений на основе хроматографических спектров Текст. / М.С. Вигдергауз, С .В . Курбатова // Жури, аналит. химии. 1991. Т. 46. № 4. С. 683-694.

223. Карасек, Ф. Введение в хромато-масс-спектрометрию Текст. / Ф. Карасек, Р. Клемент / Пер. с англ. И.А Ревельского, Ю.С. Яшина. М. : Мир, 1993.237 с.

224. Хмельницкий, P.A. Хромато-масс-спектрометрия Текст. / Р:А. Хмельницкий, Е.С. Бродский. М.: Химия^ 1984. 212'с.

225. Шрайнер, Р. Идентификация органических соединений Текст. / Р. Шрайнер, Р. Фьюзон, Д. Кёртин, Т. Моррилл ; пер: с, англ. С.С. Юфита ; под ред: Б.А. Руденко. М. : Мир, 1983. 704 с.

226. Березкин, В.Г. Химические методы в газовой хроматографии Текст. / В.Г. Березкин. М. : Химия, 1980. 286 с.

227. Свердлова, O.B. Электронные спектры в органической химии Текст. /

228. О.В. Свердлова. JI. : Химия, 1973. 246 с. 298: Миронов, В.А. Спектроскопия в органической химии. Сб: задач: учеб; пособ. для вузов Текст. / В.А. Миронов, С.А. Янковский. М; : Химия, 1985.232 с.

229. Курорты. Энциклопедический словарь Текст. / под. ред. Е.И. Чазова. М.: Совет, энциклопедия, 1983. 592 с.

230. Машковский, М.Д. Лекарственные средства Текст. / М.Д. Машковский. М.: Новая волна, 2007. 1206 с.

231. Лекарственные средства, применяемые в медицинской практике в СССР' Текст. / под ред. М.А. Клюева-. М. : Медицина, 1991. 512 с.

232. Регистр лекарственных средств России. Ежегодный* сборник Текст. / Вып. 5. Можайск: ООО «РЛС-2002», 2002. 960 с.

233. Государственная фармакопея СССР. Вып. 1. Общие методы анализа. Лекарственное растительное сырье Текст. / МЗ СССР ; 11-е изд., доп. М.: Медицина, 1987. 336 с.

234. Государственная фармакопея СССР. Вып. 2. Общие методы анализа. Лекарственное растительное сырье Текст. / МЗ СССР ; 11-е изд., доп. М.: Медицина, 1989. 400 с.

235. Популярная медицинская энциклопедия Текст. / под ред. Б.В. Петровского ; В 1-м томе. М. : Совет, энциклопедия, 1987. 704 с.

236. Колоколова, Т.Н. Метаболический анализ биологических жидкостей человека с помощью спектроскопии ЯМР 'Н Текст. / Т.Н. Колоколова, О.Ю. Савельев, Н.М. Сергеев // Журн. аналит. химии. 2008. Т. 63.'№ 2. С. 118-136.

237. Бехтерев, В.Н. Аналитический комплекс для определения спиртов' в биологических жидкостях. Патент РФ № 2110795. Заявл. 03.09.1993. Опубл. 10.05.1998. Бюл. №13.

238. Туманов, А.К. Основы судебно-медицинской экспертизы вещественных доказательств Текст. / А.К. Туманов. М. : Медицина, 1975. 408 с.

239. Лейстнер, Л. Химия в криминалистике Текст. / Л. Лейстнер, П. Буйташ ; пер. с венг. И.В. Мишина, Н.М. Кузьмина. М.: Мир, 1990. 302 с.

240. Бидлингмейер, Б. Препаративная жидкостная хроматография Текст.* / Б. Бидлингмейер, Б. Фрайд, Г. Хегнауер, Б. Хемпер, У. Хэнкок, П. Макдональд и др. ; под ред. Б. Бидлингмейера ; пер. с англ. О.Г. Ларионова. М.: Мир, 1990. 360 с.

241. Харкевич, Д.А. Фармакология Текст. / Д.А. Харкевич. М. : Медицина, 1980.416 с.

242. Богатский, A.B.' Транквилизаторы (1,4-Бенздиазепины и родственные структуры) Текст. / A.B. Богатский, С.А. Андронати, Н.Я. Головенко. Киев : Наук, думка, 1980. 280 с.

243. Бехтерев, В.Н. Использование экстракционного вымораживания для анализа 1,4-бензодиазепинов в моче Текст. / В.Н. Бехтерев, С.Н. Гаврилова, И.В. Маслаков // Судебно-медицинская экспертиза. 2007. № 2. С. 32-35.

244. Голубицкий, Г.Б. Возможности градиентной ВЭЖХ при анализе некоторых многокомпонентных лекарственных форм- Текст. / Г.Б. Голубицкий, Е.М. Басова, В.М. Иванов // Журн. аналит. химии. 2008. Т. 63. № 9. С. 962-968.

245. Краснова, P.P. Методы обнаружения и определения бензодиазепинов в биологическом материале. Практическое пособие Текст. / P.P. Краснова. М.: МЗ РФ, РЦ судебно-медицинской экспертизы, 2000, 119 с.

246. Зенкевич, И.Г. Применение метода стандартной добавки для количественного хроматографического анализа Текст. / И.Г. Зенкевич, И.О. Климова//Журн. аналит. химии. 2006. Т. 61. № 10. С. 1048-1054.

247. Швайкова, М.Д. Токсикологическая химия Текст. / М.Д. Швайкова. М. : Медицина, 1975. 376 с.

248. Альберт, А. Избирательная токсичность. Физико-химические основы терапии Текст. / А. Альберт ; пер. с англ. М.А. Думпис, М.Б. Ганиной ; под ред. В .А. Филова. Т.1. М. : Медицина, 1989. 400 с.

249. Столяров, В.Г. Лекарственные психозы и психотомимические средства Текст. / В.Г. Столяров. М. : Медицина, 1964. 454 с.

250. Харкевич, Д:А. Фармакология:. Учебник Текст. / Д.А. Харкевич. 4 изд., перераб; ивдош ML::Медицина; 19931 544:с;.

251. Граник, В .Г. Основы медицинской химии Текст. / В.Г. Граник. Ml : Вузовская книга, 2001. 384 с.

252. Машковский; MlД. Лекарства^XX века Текст. / М;Д. Машковский: М: : ООО «Издательство Новая волна», 1998. 320 с.

253. Машковский, М.Д. Лекарственные:средства. В 2-х частях Текст. / М.Д1 Матковский. Ч. 1. 12-е изд., перераб. и доп. М.: Медицина, 1998. 736 с.

254. Родченков, Г.М. Борьба с допингом: лето 2003 года Текст. / F.M. Родченков // Легкая атлетика; 2003. № 9-10. С. 47-48.

255. Getränke-Welt // Getränkeindustrie. 2007. V. 61. № 3. P. 6-7.

256. Kililman, R.A. Caffeine and Chromosomes Текст. / R.A. Kihlman. Amsterdam : Elsevier Scientific Publishing Company, 1977. C. 138-151.

257. Pizarro, Г. Esteban-Diez, JIM. Gonzales-Saiz, M. Forina // J. Agr. And Food Chem. 2007. V. 55. № 18. P. 7477-7488.

258. Крамаренко, В.Ф; Токсикологическая химия Текст. / В'.Ф. Крамаренко. Киев-: Вища школа, 1989: 447 с.

259. Дополнения* к, «Медико-биологическим требованиям и санитарным нормам» качества продовольственного сырья и- пищевых продуктов». Пищевые добавки Текст. // Вопросы питания. 1994. №5. С. 38-48.

260. Гигиенические требования по применению пищевых добавок: Санитарно-эпидемиологические правила и нормативы Текст. / М. : Федеральный центр Госсанэпиднадзора МЗ России, 2003. 416 с.

261. Химическая энциклопедия. В 5 т. Текст. / Т.4. М. : Большая Российская энциклопедия, 1995. 639 с.

262. Люк, Э. Консерванты В5 пищевой промышленности Текст.' / Э. Люк, М.i

263. Ягер ; пер. с нем. Л.А. Сафановой ; под ред. М.Н. Пульцина. 3-е изд. СПб.:1. ГИОРД, 1998. 256 с.

264. Булдаков; А.С. Пищевые добавки. Справочник Текст. / А.С. Булдаков. СПб.: «Ut», 1996. 240 с.

265. Продукты перереботки плодов и овощей. Газохроматографический метод определения содержания сорбиновой кислоты Текст. / ГОСТ 30670-2000. Минск : Межгосударственный совет по стандартизации, метрологии и сертификации, 2001. 8 с.

266. Онищенко, Г.Г. Проблемы питьевого водоснабжения населения России в системе международных действий по проблеме «Вода и здоровье. Оптимизация путей решения» Текст. / Г.Г. Онищенко // Гигиена и санитария: 2005. № 5. С. 3-8.

267. Абрамзон, A.A. Поверхностно-активные вещества Текст. / A.A. Абрамзон. М.: Химия, 1979. 375 с.352!.Щукин, Е;А. Коллоидная химия*Текст.?/ Е.А. Щукин. МІ :. Высш; шк., 2004. 445 с.

268. Гусев, С.А. Мониторинг поверхностно-активных загрязнений в природных водах Текст.:/ С.А. Гусев, В.А. Тимошенко, Е.В. Лазарева, П.В. Проценко // Сб. тезисов «Выставка инновационных пректов». М. : МГУ, 2008. С. 8-9.

269. Котельникова, Т.С. Газохроматографическое определение муравьиной кислоты в продуктах окисления органических веществ Текст. / Т.С. Котельникова, О.В. Вдовенко, С.Г. Воронина, A.JT. Перкель // Журн. аналит. химии. 2006. Т. 61. № 4. С. 370-374.

270. Роберте, Дж. Основы органической химии Текст. / Дж. Роберте, М. Кассерио ; пер. с англ. Ю.Г. Бунделя ; под ред. А.Н. Несмеянова. 2-е изд., доп. Т. 2. М.: Мир, 1978. 888 с.

271. Липик, В.Т. Определение фталевой, терефталевой и изофталевой кислот при совместном присутствии методом газовой хроматографии Текст. / В.Т. Липик, Н.С. Черкес, В.Н. Марцуль // Журн. аналит. химии. 2007. Т. 62. № 5. С. 505-509.

272. Лап, В.Х. Separation and determination of organic acids and inorganic anions in Bayer liquors by ion chromatography after solid-phase extraction Текст. / В.Х. Jian, YJ. Xin, Q.C. Xiao //Журн. аналит. химии. 2007. Т. 62. № 8. С. 839-844.

273. Гавриленко, М.А. Концентрирование фенолов на полиметакрилатном сорбенте для газохроматографического определения в воде Текст. / М.А. Гавриленко, Н.А. Гавриленко, Г.М. Мокроусов // Журн. аналит. химии. 2006. Т. 61. № 3. С. 234-237.

274. ЗбЗ.Чуйкин, А.В. Определение микропримесей нефти в водных образцах хроматографией в потоке водяного пара Текст. / А.В. Чуйкин, С.В. Григорьев, А.А. Беликов // Журн. аналит. химии. 2008. Т. 63. № 7. С. 738744.

275. Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater. 5560 D. Gas Chromatographic Method Текст. 121-ad., USA-EPA. P. 5-59 5-61.

276. Hill, D.C. Waste Remediation: Issues and Technologies for the Future. Текст.'/ D;G:HilM ProQuest ScienceiJournals (ProfessionalfSafety). 1996. V.: 4i: № 3: P. 28^31> • ■' ■.'. ■.;•: ■■ •• V ' ' ' ' •

277. Бехтерев, В.Н. Устройство для экстракционного вымораживания органических веществ из жидких сред; // Заявка № 2010140549 на получение патента РФ. 04.10:2010:

278. Purge-and-Trap for aqueous sampples. Method 5030C. Текст. / USA-EPA. 2003. Revision 3. 28 p.

279. XI МЕЖДУНАРОДНЫЙ САЛОН ПРОМЫШЛЕННОЙ СОБСТВЕННОСТИ

280. ИЗОБРЕТЕНИЯ, ПРОМЫШЛЕННЫЕ ОБРАЗЦЫ ТОВАРНЫЕ ЗНАКИ20081. АЛЯ -ч Ч(/гшеиием Международного Жюринаграждается 11. Щ Ц ШяНШ

281. Руководитель Федеральной службы по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам1. Российская академия наукмЛ М к\1. Pleiades Publishing, Inc.1. ДИПЛОМямитмщь»,,. .ІІІЖ. «Ірт .«ЯК. „т., Т JML.1в журналах РАН.

282. Премии учреждены "Международной академической издательской компанией "Наука/Интерпериодика * 14 марта 1995 года

283. Решением Комиссии по присуждению Премий от 15 декабря 200В года, Протокол заседания N9 2,

284. Бехтереву Виктору Николаевичуприсуждена Премия "Международной академической издательской компании "Наука/Интерпериодика" за лучшую публикацию в журналах Российской академии наук.1. Президент

285. Российской академии наук академик1. Президент1. Плеадсс Паблишинг, Инк."доктор права, магистр экономики управления1. W&oJLA^1. Осипов Ю.С.15» декабря 2008 г.г. Москва1. Шусторович А.Е.

286. QMSION OF MEMBERSHSP AND SCIENTIFIC ADVANCEMENT ASSISTANT DIRECTOR Debora J. FBrech1166 SIXTEENTH STREET. нж WASHINGTON, DC 200361. May 29, 20081. VICTOR BEKHTEREV

287. Now, I invite "you to discover the vital role ACS will play in your professional life by becoming a member of this prestigious society today.

288. To expedite admission, we have pre-approved your application.

289. Networks that expand your reach.

290. Publishing articles in ACS journals helps introduce you — and your work — to others in your field. Membership in ACS will help you expand and deepen those relationships.

291. What's more, as a member, you not only expand your professional contacts, you do so at a savings, including:

292. One FREE Technical Division membership to first-time, new members for one year.• Subscriptions to up to 5 ACS Journals at low member rates.

293. Resources that expand your knowledge.

294. As a regular weekly reader of C&EN, you'll become alert to emerging trends that could spark new ideas or opportunities for you. The online edition will give you another advantage: a two-week preview of C&EN's job listings before non-members have access.

295. NEW in 2008 — ACS Members living outside of North America may choose to receive their copy of C&EN electronically and save the 58usd shipping charge on print delivery. Indicate your C&EN delivery method choice on the enclosed application.

296. Recognition that expands your options.

297. ACS is the world's largest scientific society dedicated to the chemical sciences. Our community is particularly qualified to recognize and acknowledge the very best and brightest scientists worldwide.

298. Please take a moment to review the enclosed brochure to explore all the benefits you'll enjoy once you've joined.

299. Simply complete and mail the enclosed application in the envelope provided.

300. Debora J. Fillinich Assistant Director, Division of Membership and Scientific Advancement

301. P.S. Do you plan to attend the August 17-21, 2008, ACS National Meeting in Philadelphia, PA? Join today and the money you'll save on registration will more than pay your dues!

302. ACS. Improving people's lives through the transforming power of chemistry («JAinti

303. ПРАВИТЕЛЬСТВО СЛНКТ-ПЕТЕРБУРГЛ КОМИТЕТ НО ЗДРАВООХРАНЕНИЮ

304. Внедрения в практическую деятельность химико-токсикологической лаборатории ГУ СПб НИИ СП им. И.И. Джанелидзе методики обнаружения 1,4-бснзод иазепинов в биологических жидкостях при острых отравлениях.

305. Данная методика используется для токсикомегрической оценки степени острого отравления 1,4-бензодиазепинами и отличается простотой выполнения, пониженной испаряемостью органических растворителей, улучшенными экономическими показателями.

306. Председатель комиссии Члены комиссии1. РЯИ!,.,-,,.- А/л ^д.м.н. проф. .;. -В В- ^иловивняка1. Л.Е. Андрианова1111п||{Н{||Н111д|||Н:1. Н.С. Охотина1ЛР1.■.

307. II «|1 II«IIIII $ 115II и I ¡|р|||1. ИиВЯШ!1. ВВЁ I * ««йЛ |--г.