Využití separačních technik při monitorování toxických látek Ing. Pavla Vlasáková Průmyslová toxikologie a ekotoxikologie 2006 Kouty nad Desnou

Separační techniky Charakteristika vysoká selektivita široké použití různý způsob detekce Prezentované metody kapilární elforéza s vodivostní detekcí kapalinová RP chromatografie s UV detekcí

Toxické látky Matrice chemické produkty odpadní vody Typy ovzduší chemické produkty odpadní vody Typy anorganické anionty chlorované organické látky volné aromatické aminy

I. Stanovení azidů (N3- iontů) Výroba kyseliny azobarbiturové (ABK) Vlastnosti azidu: vysoce toxická látka nebezpečí exploze (náraz, zahřívání) Použité matrice: pracovní ovzduší při výrobě ABK pasty ABK Použité analytické metody: CE s vodivostní detekcí HPLC s UV detekcí

Ia. Stanovení azidů v pracovním ovzduší Typy odběrů: Krátkodobý  10min (osobní odběr) Dlouhodobý > 10 min a < 70% pracovní doby Celosměnový > 70 % pracovní doby Hygienické limity: PEL 0,2 mg HN3/m3, NPK 0,4mg HN3/m3 Odběr vzorků: absorpční trubičky (alkalicky impregnovaný silikagel) Desorpce azidů: směs 0.9 mM-Na2CO3 + 0.9 mM-NaHCO3 60 min, občasné třepání

Použitá metoda CE s vodivostní detekcí Podmínky separace Pufr: 50mM CHES, 20mM LiOH, 0,03% Triton X100 Kapilára: Con Cap, 65 cm/ 50 m Napětí: -25 kV Dávka: 25  0.4 mbar.s Detekce: vodivostní 1 – chloridy 2 – dusičnany 3 – sírany 4 - azidy Záznam vzorku pracovního ovzduší (celosměnový odběr)

Metoda externí kalibrace Y = 3,6563x – 0,4431 R2 = 0,9998 Ověření metody přesnost 6% rel. na konc. hladině 2 mg N3-/l linearita 0,7 – 13 mg N3-/l mez detekce 0,3mg N3-/l, 0.0008 mg HN3/ trubičku mez stanovení 0,5mg N3-/l, 0.0013 mg HN3/ trubičku účinnost desorpce 95 % (pomocí přídavku NaN3 do trubičky) účinnost absorpce 90 % (postup předúpravy past ABK)

Ib. Stanovení azidů v pastách ABK Předúprava vzorků 1. převedení azidů na HN3 okyselením suspenze vzorku 2. záchyt HN3 v absorpční trubičce (bazicky impregnovaný silikagel) Desorpce azidů 3 ml směsi 0,9 mM-Na2CO3 + 0,9 mM-NaHCO3 Použitá metoda Kapalinová chromatografie s UV detekcí Podmínky separace Kolona: Nucleosil C18, 125 x 4 mm, 5mm, 25 °C Mobilní fáze: 10 mM-hexylamín, pH=6,2 (H2SO4) Průtok: 1 ml/min Detekce: 220 nm

správnost 110% (výtěžnost na konc. 0,6 mg N3-/l ) HPLC záznam vzorku pasty ABK HPLC záznam vzorku pasty ABK + N3- Ověření metody přesnost 5 % rel. na konc. hladině 0,9 mg N3-/l správnost 110% (výtěžnost na konc. 0,6 mg N3-/l ) linearita 0,5 - 2 mg N3-/l mez detekce 0,16 mg N3-/l , resp. 0,3ppm N3- iontu/vzorek mez stanovení 0,57 mg N3-/l , resp. 1 ppm N3- iontu /vzorek azid N3-

II. Stanovení CrVI Stanovení ve formě CrO42- iontu Matrice šroubky Použitá analytická metoda CE s vodivostní detekcí Podmínky separace Pufr: 50mM CHES, 20mM LiOH, 0,03% Triton X-100 Kapilára: Con Cap, 65 cm/ 50 m Napětí: -25 kV Dávka: 25  0.4 mbar.s Detekce: vodivostní

Ověření metody – externí kalibrace CE záznam vzorku výluhu šroubků CE záznam vody použité k výluhu Ověření metody – externí kalibrace přesnost 5 % rel. na konc. hladině 0,9 mg Cr/l mez detekce 0,2 mg CrVI/l 1- chromany 1 1

III. Stanovení chlorftalových kyselin Výroba kypových barviv KF tvoří chlorační prostředí Kontaminace odpadních vod, popř. vlastního produktu vznik mono, dichlorftalových kyselin (AOX) Použitá metoda HPLC s UV detekcí Podmínky separace Kolona: Lichrospher RP18, 5 µm, 250 x 4 mm, 30 °C Mobilní fáze: vodný MeOH s H3PO4 - gradient Průtok: 1 ml/ min Detekce: 215 nm

Identifikované látky kyselina ftalová RT  7,0 min 1 kyselina 3-chlorftalová RT  8,7 min 2 ftalanhydrid RT ~ 10,4 min 3 kyselina 4-chlorftalová RT  11,4 min 4 Kyselina benzoová RT ~ 12,4 min 5 kyselina 4,5-dichlorftalová RT  14,7 min - Ukázka separace chlorovaných derivátů kyseliny ftalové 1 5 3 4 4 5 3 2

IV. Stanovení aromatických aminů Volné aromatické aminy Sada 22 sledovaných primárních aromatických aminů benzidin 2-naftylamin p-chloranilin 2-metylanilin o-anisidin 4-chloro-2-metylanilin p-kresidin 3,3´- dichlorbenzidin Aplikace Barvářské polotovary Pigmenty (polotovary, finální produkty) Metoda stanovení obvykle GC / MS

A) Iva.IVa. Barvářské polotovary Stanovení p-chloranilinu v PAFSES Limitní koncentrace 25 ppm p-ClAn Použitá metoda HPLC s UV detekcí Podmínky separace Kolona: Lichrospher RP18, 5 µm, 250 x 4 mm, 40 °C Mobilní fáze: 50% MeOH Průtok: 1 ml/ min Detekce: 240 nm

Ověření metody HPLC záznam vzorku PAFSES Metoda externí kalibrace přesnost 5 % rel. na konc. hladině 500 ppm p-ClAn linearita 1,2 – 12 mg pClAn/l mez detekce 11 ppm p-ClAn mez stanovení 38 ppm p-ClAn R2=0,99993 y = 20,284x + 0,08 p-ClAn

IVb. Pigmenty - polotovary Stanovení o-anisidinu v acetoacet-o-anisididu (AAoA) AAoA - pasivní komponenta při výrobě pigmentů Nelze použít metodu GC/MS (rozklad AAoA při nástřiku) Použitá metoda: HPLC s UV detekcí Rozpouštění vzorků: výběr rozpouštědla za účelem zvýšení stability roztoku vzorku Podmínky separace Kolona: Agilent Extended C18, 250x4 mm, 5mm, 40°C Mobilní fáze: 20% MeOH + 80% 25mM-citronanu sodného Průtok: 1,5 ml/min Detekce: 230 nm

Ověření metody HPLC záznam vzorku AAoA Metoda externí kalibrace přesnost 5 % rel. na konc. hladině 500 ppm o-anisidinu linearita 4 – 14 mg o-anisidinu/l mez detekce 130 ppm o-anisidinu/ vzorek mez stanovení 380 ppm o-anisidinu/ vzorek o-anisidin y = 168,14x + 0,21 R2=0,99979

A) IVc. Pigmenty – finální produkty Stanovení o-anisidinu v pigmentu P.Y. 74 Obvyklá metoda stanovení GC-MS po extrakci aminů do kyselého prostředí a poté do nepolárního rozpouštědla Problémy - rozklad pasivní komponenty za vzniku volných arom. aminů - povrchová extrakce Použitá metoda HPLC-UV Odstranění problémů - zamezení rozkladu pasivní komponenty - převedení pigmentu do roztoku

Příprava roztoku vzorku 1. rozpuštění pigmentu ve směsi DMF a NaOH 2. přídavek dest. vody (vysrážení pigmentu) 3. odstranění pigmentu filtrací 4. naředění do MeOH Podmínky separace Kolona: Zorbax Extended C18, 5 µm, 250x4 mm, 30 °C Mobilní fáze: 40% MeOH + 60% 25mM-citronanu Na Průtok: 1 ml/ min Detekce: 254 nm

HPLC záznam vzorku pigmentu P.Y. 74 Kalibrační přímka o-anisidinu Ověření metody přesnost 10% rel. na konc. hladině 0,1% hm. o-anisidinu linearita 3 – 16 mg o-anisidinu/l mez detekce 180 ppm o-anisidinu/ vzorek mez stanovení 540 ppm o-anisidinu/ vzorek o-anisidin AAoA

Závěry Separační metody jsou vhodným nástrojem v oblasti ekoanalýz Vhodná příprava vzorku k analýze