RU2390765C1 - Method of detecting benzene - Google Patents
Method of detecting benzene Download PDFInfo
- Publication number
- RU2390765C1 RU2390765C1 RU2009119077/28A RU2009119077A RU2390765C1 RU 2390765 C1 RU2390765 C1 RU 2390765C1 RU 2009119077/28 A RU2009119077/28 A RU 2009119077/28A RU 2009119077 A RU2009119077 A RU 2009119077A RU 2390765 C1 RU2390765 C1 RU 2390765C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- benzene
- mixture
- sensor
- sample
- determination
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к аналитической химии органических соединений и может быть использовано для качественного и количественного определения бензола в различных средах, например в воздухе, в газовых смесях, в смешанных органических растворителях, применяемых в производственных целях и в быту, а также наличия бензола в различных твердых материалах, например в образцах полимеров.The invention relates to the analytical chemistry of organic compounds and can be used for the qualitative and quantitative determination of benzene in various environments, for example, in air, in gas mixtures, in mixed organic solvents used for industrial purposes and in everyday life, as well as the presence of benzene in various solid materials , for example, in polymer samples.
Известен способ определения бензола в газовой фазе, основанный на реакции превращения бензола в нитросоединения [1]. Недостатком этого метода является невозможность количественного определения бензола, сложность или невозможность определения бензола в присутствии других ароматических соединений, в частности его ближайшего гомолога - толуола.A known method for the determination of benzene in the gas phase, based on the reaction of conversion of benzene to nitro compounds [1]. The disadvantage of this method is the inability to quantify benzene, the complexity or inability to determine benzene in the presence of other aromatic compounds, in particular its closest homologue, toluene.
Для качественного и количественного определения бензола, в т.ч. в смесях с органическими соединениями, широко применяется газовая хроматография, которая позволяет быстро и достаточно чувствительно определять содержание каждого компонента в смеси. Недостатком газохроматографического метода является необходимость калибровки прибора даже для качественного определения соединения, а также относительно высокая стоимость оборудования и расходных материалов.For the qualitative and quantitative determination of benzene, incl. in mixtures with organic compounds, gas chromatography is widely used, which allows you to quickly and fairly sensitively determine the content of each component in the mixture. The disadvantage of the gas chromatographic method is the need to calibrate the device even for a qualitative determination of the compound, as well as the relatively high cost of equipment and consumables.
Кроме перечисленных методов в настоящее время используются химические сенсоры, позволяющие детектировать пары углеводородов различной природы в газовой фазе и в растворах. Наиболее перспективными из них являются сенсоры на основе пьезокварцевых резонаторов. Для проведения анализа смесей органических соединений применяют метод, основанный на использовании набора сенсоров с покрытиями различной природы, каждое из которых относительно селективно связывает определенный компонент. Такие сенсоры получили коммерческое распространение под названием «электронный нос». В этих наборах сенсоров обычно используют полимеры [2]. Недостатком методов, в которых используются такие сенсоры, является возможность определения только индивидуальных соединений или простых бинарных смесей, где компоненты существенно различаются по свойствам и известен качественный состав.In addition to the methods listed above, chemical sensors are currently being used to detect hydrocarbon vapors of various nature in the gas phase and in solutions. The most promising of them are sensors based on piezoelectric quartz resonators. For the analysis of mixtures of organic compounds, a method is used based on the use of a set of sensors with coatings of various nature, each of which relatively selectively binds a specific component. Such sensors are commercially available under the name "electronic nose." In these sets of sensors, polymers are commonly used [2]. The disadvantage of methods that use such sensors is the ability to determine only individual compounds or simple binary mixtures, where the components differ significantly in properties and the qualitative composition is known.
В известном способе [3] при анализе нафталина и антрацена в присутствии бензола в газовой фазе была показана на >2 порядка большая чувствительность сенсоров к нафталину и антрацену, чем к бензолу. При этом не учтено, что давление насыщенного пара нафталина примерно в 450 раз меньше давления насыщенного пара бензола, соответственно при одинаковой концентрации нафталина и бензола в паровой фазе активность нафталина будет выше, и чувствительность сенсора к нему должна быть больше примерно в такое же количество раз.In the known method [3], when analyzing naphthalene and anthracene in the presence of benzene in the gas phase,> 2 orders of magnitude greater sensitivity of the sensors to naphthalene and anthracene than to benzene was shown. It was not taken into account that the pressure of saturated naphthalene vapor is approximately 450 times lower than the pressure of saturated vapor of benzene, respectively, at the same concentration of naphthalene and benzene in the vapor phase, the activity of naphthalene will be higher, and the sensitivity of the sensor to it should be approximately the same number of times greater.
В патенте [4] при определении органических соединений в воде была показана высокая чувствительность пьезоэлектрических сенсоров на сшитых полимерах с молекулярным импринтингом (молекулярный импринтинг - метод получения молекулярных отпечатков на поверхности твердых тел) к гексахлорбензолу по сравнению с другими аналитами (циклогексан, бензол, хлорбензол и анизол). При этом не учитывается, что гексахлорбензол имеет наибольший коэффициент активности в воде, который в 100000 раз больше коэффициента активности ближайшего по величине гидрофобности циклогексана. Соответственно при равной концентрации этих аналитов в воде чувствительность сенсоров будет больше к гексахлорбензолу, имеющему большую активность, что существенно ограничивает применимость данного сенсора для определения бензола в присутствие второго компонента.When determining organic compounds in water, the patent [4] showed the high sensitivity of piezoelectric sensors on crosslinked polymers with molecular imprinting (molecular imprinting — a method of obtaining molecular imprints on the surface of solids) to hexachlorobenzene compared to other analytes (cyclohexane, benzene, chlorobenzene, and anisole). It does not take into account that hexachlorobenzene has the highest activity coefficient in water, which is 100,000 times higher than the activity coefficient of the closest hydrophobicity of cyclohexane. Accordingly, with an equal concentration of these analytes in water, the sensitivity of the sensors will be greater to hexachlorobenzene, which has a high activity, which significantly limits the applicability of this sensor for determining benzene in the presence of the second component.
Известна методика определения бензола в воздухе в присутствии ксилолов с применением детектора, работающего на принципе объемно-акустических волн (ОАВ-сенсор), модифицированного полиэтиленгликолем-2000. Аналитический сигнал представляет собой приращение частоты колебания ОАВ-сенсора в результате сорбции углеводородов модификатором. Методика позволяет определять бензол в присутствии ксилолов при заданном соотношении бензол: ксилол в анализируемой пробе воздуха 3:7. Диапазон определяемых концентраций бензола: 0,1-0,3 г/м3, погрешность не превышает 9% [5]. Недостатком метода является возможность определения бензола только при заданном соотношении компонентов, когда термодинамическая активность одного из компонентов (ксилола) в смеси значительно превышает активность другого (бензола). Фактически определяется именно ксилол, а содержание бензола рассчитывается исходя из заданного соотношения бензола и ксилола в смеси (косвенный метод).A known method for the determination of benzene in air in the presence of xylenes using a detector operating on the principle of volume-acoustic waves (OAV sensor), modified with polyethylene glycol-2000. The analytical signal represents the increment of the oscillation frequency of the OAV sensor as a result of sorption of hydrocarbons by the modifier. The method allows to determine benzene in the presence of xylenes at a given ratio of benzene: xylene in the analyzed air sample 3: 7. The range of determined concentrations of benzene: 0.1-0.3 g / m 3 , the error does not exceed 9% [5]. The disadvantage of this method is the ability to determine benzene only for a given ratio of components, when the thermodynamic activity of one of the components (xylene) in the mixture significantly exceeds the activity of the other (benzene). In fact, xylene is determined, and the benzene content is calculated based on the given ratio of benzene to xylene in the mixture (indirect method).
Известен способ определения бензола путем детектирования паров на сенсоре, выполненном в виде кварцевого резонатора, на электроды которого нанесен пленочный чувствительный слой из смеси кремнийорганических полимеров и олигогидридвинилорганосилоксана [6]. Также известен способ определения концентрации паров углеводородов, в том числе и бензола, и бензина в воздухе на сенсоре, выполненном в виде кварцевого резонатора на объемных акустических волнах с пленочным чувствительным слоем, нанесенным на электроды. В качестве чувствительного слоя использованы полимеры и сополимеры группы полисилилацетиленов с содержанием кремния 18-25% [7].There is a method of determining benzene by detecting vapors on a sensor made in the form of a quartz resonator, the electrodes of which are coated with a film sensitive layer of a mixture of organosilicon polymers and oligohydride vinylorganosiloxane [6]. Also known is a method for determining the concentration of hydrocarbon vapors, including benzene, and gasoline in air on a sensor made in the form of a quartz resonator on volumetric acoustic waves with a sensitive film layer deposited on the electrodes. As a sensitive layer, polymers and copolymers of the polysilylacetylene group with a silicon content of 18–25% were used [7].
Недостатком этих способов является отсутствие возможности определения отдельных соединений в смесях. Указанные сенсоры применяют для определения суммарного содержания группы углеводородов, включая ароматические углеводороды.The disadvantage of these methods is the inability to determine individual compounds in mixtures. These sensors are used to determine the total content of a group of hydrocarbons, including aromatic hydrocarbons.
Существенным недостатком известных пьезоэлектрических сенсоров, используемых для анализа смесей паров, является то, что их селективность к компонентам смеси основана на разности активностей (относительного давления пара) компонентов, задаваемой давлением их насыщенного пара при фиксированной концентрации [8], одноступенчатая форма кривой сенсорного отклика одинакова (неспецифична) для всех определяемых аналитов.A significant drawback of the known piezoelectric sensors used to analyze vapor mixtures is that their selectivity to the mixture components is based on the difference in activity (relative vapor pressure) of the components given by the pressure of their saturated vapor at a fixed concentration [8], the one-stage shape of the sensor response curve is the same (non-specific) for all analytes identified.
Наиболее близким к предлагаемому методу является способ детектирования бинарных смесей бензола и хлороформа с помощью пьезоэлектрических сенсоров, на поверхность которых нанесен слой трет-бутилкаликс [6]арена [9]. Способ основан на различной скорости десорбции связанных паров бензола и хлороформа. Однако способ применим только к смесям с заранее известным качественным составом, где физические и химические свойства компонентов существенно отличаются.Closest to the proposed method is a method for detecting binary mixtures of benzene and chloroform using piezoelectric sensors, the surface of which is coated with a layer of tert-butyl calix [6] arena [9]. The method is based on different rates of desorption of bound benzene and chloroform vapors. However, the method is applicable only to mixtures with a previously known qualitative composition, where the physical and chemical properties of the components differ significantly.
Задачей предлагаемого изобретения является разработка способа, позволяющего однозначно выявлять присутствие бензола в различных средах и определять его количественное содержание в смесях с другими веществами, даже при неизвестном качественном составе смеси.The objective of the invention is to develop a method that allows you to uniquely identify the presence of benzene in various environments and determine its quantitative content in mixtures with other substances, even with unknown qualitative composition of the mixture.
Поставленная задача решается тем, что определение бензола осуществляют путем детектирования сенсором, поверхность которого модифицирована каликсареном, при этом в качестве каликсарена используют трет-бутилтиакаликс[4]арен, тетразамещенный по нижнему ободу сложноэфирными группами.The problem is solved in that the determination of benzene is carried out by detection with a sensor whose surface is modified with calixarene, while tert-butylthiacalix [4] arenes tetrasubstituted with ester groups on the lower rim are used as calixarene.
Отличием предлагаемого изобретения от аналогов является то, что в качестве модификатора используют трет-бутилтиакаликс[4]арен, тетразамещенный по нижнему ободу сложноэфирными группами.The difference of the present invention from analogues is that tert-butylthiacalix [4] arenes used as a modifier are tetra-substituted by ester groups on the lower rim.
Возможность определения бензола заявляемым способом обусловлена тем, что трет-бутилтиакаликс[4]арен, тетразамещенный по нижнему ободу сложноэфирными группами, связывает пары бензола в две ступени в отличие от паров других веществ, для которых связывание происходит в одну ступень. Таким образом, присутствие в анализируемой смеси других компонентов не препятствует обнаружению бензола, что является неоспоримым преимуществом заявляемого способаThe possibility of determining benzene by the claimed method is due to the fact that tert-butylthiacalix [4] arenes, tetrasubstituted on the lower rim with ester groups, binds benzene vapors in two steps, unlike vapors of other substances for which binding occurs in one step. Thus, the presence in the analyzed mixture of other components does not prevent the detection of benzene, which is an indisputable advantage of the proposed method
Технический результат состоит в том, что возможно проведение качественного и количественного определения бензола в смесях с другими органическими соединениями, в том числе в пробах воздуха, парофазное определение бензола в образцах жидкостей и твердых веществ и материалов. Анализируемые парообразные пробы могут представлять собой смеси паров бензола и паров воды, толуола, гексана, пиридина, циклогексана или других органических соединений.The technical result consists in the fact that it is possible to conduct a qualitative and quantitative determination of benzene in mixtures with other organic compounds, including air samples, vapor-phase determination of benzene in samples of liquids and solids and materials. The vapor samples to be analyzed may be mixtures of benzene vapor and water vapor, toluene, hexane, pyridine, cyclohexane or other organic compounds.
По мере насыщения фазы каликсарена парообразным бензолом имеет место два фазовых (полиморфных) перехода в фазе каликсарена с последовательным образованием устойчивого промежуточного и насыщенного клатратов. Другие вещества в исследуемой смеси имеют одноступенчатый сенсорный отклик. Разность во времени появления ступеней сенсорного отклика связана с содержанием бензола в анализируемой смеси.As the calixarene phase is saturated with vaporous benzene, there are two phase (polymorphic) transitions in the calixarene phase with the successive formation of a stable intermediate and saturated clathrates. Other substances in the test mixture have a single-stage sensory response. The time difference between the appearance of sensory response steps is related to the benzene content in the analyzed mixture.
Трет-бутилтиакаликс[4]арен может быть замещен по нижнему ободу сложноэфирными группами, такими как (метоксикарбонил)метокси, (этоксикарбонил)метокси, (пропоксикарбонил)метокси, (изопропоксикарбонил)метокси.Tert-butylthiacalix [4] arenes can be substituted on the lower rim with ester groups such as (methoxycarbonyl) methoxy, (ethoxycarbonyl) methoxy, (propoxycarbonyl) methoxy, (isopropoxycarbonyl) methoxy.
В качестве сенсоров могут быть использованы сенсоры с пьезоэлектрическими кварцевыми резонаторами, включая резонаторы на поверхностных акустических волнах и резонаторы на объемно-акустических волнах или иные сенсоры, позволяющие регистрировать взаимодействие слоя модификатора с аналитом.As sensors, sensors with piezoelectric quartz resonators can be used, including resonators on surface acoustic waves and resonators on bulk acoustic waves or other sensors that allow the interaction of a modifier layer with an analyte to be recorded.
Для выполнения анализа предлагаемым способом может быть использовано сенсорное устройство типа кварцевых микровесов на основе пьезоэлектрических генераторов, описанное в статье [10]. В качестве рабочих сенсоров используют 10 МГц пьезоэлектрические кварцевые резонаторы. Сенсорное устройство содержит четыре резонатора, помещенных в цилиндрический стеклянный сосуд объемом 47 мл. Три резонатора покрывают слоем модификатора - каликсарена. Четвертый резонатор используют в качестве резонатора сравнения. Эксперимент проводят в атмосфере воздуха при 25°C. Дозирование жидкого образца осуществляют микрошприцем через специальное отверстие в крышке сенсорной ячейки. При связывании слоем модификатора органических соединений фиксируют изменение частоты ΔF пьезокварцевого резонатора от времени. Регистрация отклика сенсора ΔF на внесенную в измерительную ячейку пробу осуществляют с помощью преобразователя частоты под управлением компьютера. Точность определения величины ΔF составляет 1 Гц.To perform the analysis of the proposed method, a sensor device such as quartz microbalances based on piezoelectric generators described in [10] can be used. As working sensors, 10 MHz piezoelectric quartz resonators are used. The sensor device contains four resonators placed in a cylindrical glass vessel with a volume of 47 ml. Three resonators are coated with a modifier layer, calixarene. The fourth resonator is used as a comparison resonator. The experiment is carried out in an atmosphere of air at 25 ° C. The liquid sample is dosed using a microsyringe through a special hole in the cover of the sensor cell. When binding with a modifier layer of organic compounds, a change in the frequency ΔF of the piezoelectric crystal resonator with time is recorded. The response of the ΔF sensor to the sample introduced into the measuring cell is recorded using a frequency converter under computer control. The accuracy of determining ΔF is 1 Hz.
Одним из вариантов способа модификации резонатора чувствительным слоем каликсарена и способа регенерации покрытия может быть способ, описанный в работе [10]. Модификацию резонатора покрытием чувствительного слоя каликсарена осуществляют, например, следующим образом. Раствор каликсарена в растворителе наносят на поверхность электродов резонаторов с помощью микрошприца. Растворитель удаляют, например, продувкой горячим воздухом, что приводит к образованию на поверхности электродов резонатора тонкой пленки каликсарена массой приблизительно 1 мкг. Перед началом эксперимента и после эксперимента сенсорное покрытие продувают потоком горячего воздуха до постоянной массы. Сенсорное устройство термостатируют.One of the options for modifying the resonator with a sensitive calixarene layer and a method for regenerating the coating may be the method described in [10]. Modification of the resonator by coating the sensitive layer of calixarene is carried out, for example, as follows. A solution of calixarene in the solvent is applied to the surface of the resonator electrodes using a microsyringe. The solvent is removed, for example, by blowing with hot air, which leads to the formation on the surface of the resonator electrodes of a thin film of calixarene weighing approximately 1 μg. Before the experiment and after the experiment, the sensor coating is blown with a stream of hot air to constant mass. Touch device thermostat.
Регенерацию сенсорного покрытия проводят путем удаления связанных сорбатов из сенсорного покрытия, например, насыщением покрытия парообразным этанолом или бензолом с последующей продувкой горячим воздухом.The regeneration of the sensory coating is carried out by removing bound sorbates from the sensory coating, for example, by saturating the coating with vaporous ethanol or benzene, followed by purging with hot air.
Качественное определение бензола осуществляют по двухступенчатой форме кривой сенсорного отклика.Qualitative determination of benzene is carried out by a two-stage form of the curve of the sensory response.
Количественное определение содержания бензола в смеси проводят путем оценки величины характеристического времени Δt.The quantitative determination of the benzene content in the mixture is carried out by evaluating the characteristic time Δt.
В качестве характеристического времени Δt может быть выбрана:As the characteristic time Δt can be selected:
1. разность во времени между пиками дифференциальной кривой сенсорного отклика, Фиг.1.1. the time difference between the peaks of the differential curve of the sensory response, Figure 1.
2. разность во времени появления второй ступени на кривой сенсорного отклика и выхода кривой сенсорного отклика на насыщение.2. the time difference between the appearance of the second stage on the curve of the sensory response and the output of the curve of the sensory response to saturation.
3. разность во времени появления первой ступени на кривой сенсорного отклика и появления второй ступени.3. the time difference between the appearance of the first stage on the curve of the sensory response and the appearance of the second stage.
4. разность во времени выхода кривой сенсорного отклика на насыщение после первой ступени и появления второй ступени на кривой сенсорного отклика.4. the time difference between the output of the sensor response curve to saturation after the first stage and the appearance of the second stage on the sensor response curve.
Из исследованного уровня техники не выявлены сведения о признаках, характеризующих заявленный способ, что является доказательством соответствия заявленного технического решения критерию «новизна», предъявляемого к изобретениям, при этом заявленный способ не является очевидным для специалиста в анализируемой области техники, таким образом, заявленное техническое решение соответствует критерию «изобретательский уровень», предъявляемому к изобретениям.From the investigated prior art there is no information about the characteristics characterizing the claimed method, which is evidence of compliance of the claimed technical solution with the criterion of "novelty" presented to the invention, while the claimed method is not obvious to a person skilled in the analyzed field of technology, thus, the claimed technical solution meets the criterion of "inventive step" for inventions.
Заявленное техническое решение соответствует критерию «промышленная применимость», предъявляемому к изобретениям, т.к. проведены исследования и доказана возможность реализации заявленного способа.The claimed technical solution meets the criterion of "industrial applicability" to the invention, because Studies are conducted and the feasibility of the claimed method is proved.
Заявленное техническое решение поясняется следующими материалами, на фиг.1 приведен график, иллюстрирующий определение характеристического времени, на фиг.2 приведен график, иллюстрирующий проведение качественного анализа бензола (представлены сенсорные отклики на пробы бензола разной концентрации), в таблице представлены результаты измерений проб смесей бензола и толуола с различным содержанием компонентов, а также смесей неизвестного состава.The claimed technical solution is illustrated by the following materials, Fig. 1 is a graph illustrating the determination of the characteristic time, Fig. 2 is a graph illustrating a qualitative analysis of benzene (sensory responses to benzene samples of different concentrations are presented), the table shows the results of measurements of samples of benzene mixtures and toluene with different content of components, as well as mixtures of unknown composition.
Заявленный способ осуществляется следующим образом.The claimed method is as follows.
Качественное определение бензолаQualitative determination of benzene
Пример 1. Поверхность резонатора покрыта чувствительным слоем модификатора - трет-бутилтиакаликс[4]арен, тетразамещенный по нижнему ободу сложноэфирными группами: (5,11,17,23-тетра-трет-бутил-25,26,27,28-тетракис((изопропоксикарбонил)метокси)-2,8,14,20-тетратиакаликс[4]арен). После помещения сенсора в ячейку детектирования и установления стабильного нулевого сигнала микрошприцем вводят жидкую пробу бензола непосредственно в ячейку детектирования.Example 1. The surface of the resonator is covered with a sensitive layer of modifier - tert-butylthiacalix [4] arenes, tetrasubstituted on the lower rim with ester groups: (5,11,17,23-tetra-tert-butyl-25,26,27,28-tetrakis ( (isopropoxycarbonyl) methoxy) -2,8,14,20-tetrathiacalix [4] arene). After placing the sensor in the detection cell and establishing a stable zero signal, a liquid benzene sample is injected directly into the detection cell using a microsyringe.
Концентрация бензола в ячейке детектирования 0.31 г/л. Наличие на кривой сенсорного отклика двух ступеней свидетельствует о наличии бензола. Фиг.2.The benzene concentration in the detection cell is 0.31 g / l. The presence of two steps on the sensory response curve indicates the presence of benzene. Figure 2.
Пример 2. Подготовку сенсора осуществляют аналогично примеру 1.Example 2. The preparation of the sensor is carried out analogously to example 1.
Концентрация бензола в ячейке детектирования 0.33 г/мл. Наличие на кривой сенсорного отклика двух ступеней свидетельствует о наличии бензола. Фиг.2.The benzene concentration in the detection cell is 0.33 g / ml. The presence of two steps on the sensory response curve indicates the presence of benzene. Figure 2.
Пример 3. Подготовку сенсора осуществляют аналогично примеру 1.Example 3. The preparation of the sensor is carried out analogously to example 1.
Концентрация бензола в ячейке детектирования 0.49 г/л. Наличие на кривой сенсорного отклика двух ступеней свидетельствует о наличии бензола. Фиг.2.The benzene concentration in the detection cell is 0.49 g / l. The presence of two steps on the sensory response curve indicates the presence of benzene. Figure 2.
Количественное определение бензола.Quantification of benzene.
Анализ смесей бензола с толуолом.Analysis of mixtures of benzene with toluene.
Градуировочный график выполняют по приготовленным образцам с известным содержанием бензола со вторым компонентом, где концентрация второго компонента варьировалась от 0 до 20 объемных процентов. Градуировочный график представляет собой зависимость характеристического времени Δt от объемной концентрации бензола в жидкой пробе. Чувствительность метода количественного определения содержания бензола в смесях составляет 8,7 сек/об.%.The calibration schedule is performed on prepared samples with a known benzene content with a second component, where the concentration of the second component ranged from 0 to 20 volume percent. The calibration graph represents the dependence of the characteristic time Δt on the volume concentration of benzene in the liquid sample. The sensitivity of the method for the quantitative determination of benzene content in mixtures is 8.7 sec / vol.%.
Пример 4. Модификатор - трет-бутилтиакаликс[4]арен, тетразамещенный по нижнему ободу сложноэфирными группами: (5,11,17,23-тетра-трет-бутил-25,26,27,28-тетракис((изопропоксикарбонил)метокси)-2,8,14,20-тетратиакаликс[4]арен). После помещения сенсора в ячейку детектирования и установления стабильного нулевого сигнала шприцем вводят жидкую пробу бензола непосредственно в ячейку детектирования.Example 4. The modifier is tert-butylthiacalix [4] arenes tetrasubstituted on the lower rim with ester groups: (5,11,17,23-tetra-tert-butyl-25,26,27,28-tetrakis ((isopropoxycarbonyl) methoxy) -2.8,14,20-tetrathiacalix [4] arenes). After placing the sensor in the detection cell and establishing a stable zero signal, a liquid benzene sample is injected directly into the detection cell with a syringe.
Объем дозирования бензола в ячейку детектирования составляет 30 мкл, что соответствует его единичной активности (отношение парциального давления пара вещества в системе к давлению его насыщенного пара) после установления равновесия в ячейке. Характеристическое время и содержание бензола в жидкой пробе образца приведены в табл.1.The dosing volume of benzene in the detection cell is 30 μl, which corresponds to its unit activity (the ratio of the partial pressure of the vapor of the substance in the system to the pressure of its saturated vapor) after equilibrium is established in the cell. The characteristic time and benzene content in the liquid sample are shown in Table 1.
Пример 5. Модификатор - трет-бутилтиакаликс[4]арен, тетразамещенный по нижнему ободу сложноэфирными группами: (5,11,17,23-тетра-трет-бутил-25,26,27,28-тетракис((изопропоксикарбонил)метокси)-2,8,14,20-тетратиакаликс[4]арен). После помещения сенсора в ячейку детектирования и установления стабильного нулевого сигнала шприцем вводят пробу смеси бензола и толуола непосредственно в ячейку детектирования.Example 5. The modifier is tert-butylthiacalix [4] arenes tetrasubstituted on the lower rim with ester groups: (5,11,17,23-tetra-tert-butyl-25,26,27,28-tetrakis ((isopropoxycarbonyl) methoxy) -2.8,14,20-tetrathiacalix [4] arenes). After placing the sensor in the detection cell and establishing a stable zero signal, a sample of a mixture of benzene and toluene is injected directly into the detection cell with a syringe.
Объемная концентрация бензола в пробе образца 90%, концентрация толуола в пробе образца 10%. Объем дозирования жидкой смеси в ячейку детектирования составляет 40 мкл. Характеристическое время и содержание бензола в жидкой пробе образца приведены в табл.1.The volume concentration of benzene in the sample sample is 90%, the concentration of toluene in the sample sample is 10%. The volume of dosing of the liquid mixture into the detection cell is 40 μl. The characteristic time and benzene content in the liquid sample are shown in Table 1.
Пример 6. Подготовку сенсора проводили по аналогии с примером 5. Объемная концентрация бензола в пробе образца 85%, концентрация толуола в пробе образца 15%. Объем дозирования жидкой смеси в ячейку детектирования составляет 40 мкл. Результаты определения приведены в табл.1.Example 6. The preparation of the sensor was carried out by analogy with example 5. The volume concentration of benzene in the sample sample is 85%, the concentration of toluene in the sample sample is 15%. The volume of dosing of the liquid mixture into the detection cell is 40 μl. The results of the determination are given in table 1.
Пример 7. Подготовку сенсора проводили по аналогии с примером 5. Объемная концентрация бензола в пробе образца 80%, концентрация толуола в пробе образца 20%. Объем дозирования жидкой смеси в ячейку детектирования составляет 40 мкл. Результаты определения приведены в табл.1.Example 7. The preparation of the sensor was carried out by analogy with example 5. The volume concentration of benzene in the sample sample is 80%, the concentration of toluene in the sample sample is 20%. The volume of dosing of the liquid mixture into the detection cell is 40 μl. The results of the determination are given in table 1.
Пример 8. Подготовку сенсора проводили по аналогии с примером 5. Проба образца смеси бензола и толуола, концентрация компонентов смеси неизвестна. Объем дозирования жидкой смеси неизвестного состава в ячейку детектирования составляет 40 мкл. Определено характеристическое время Δt. Объемная концентрация смеси определена по градуировочному графику. Результаты определения приведены в табл.1.Example 8. The preparation of the sensor was carried out by analogy with example 5. Sample sample mixture of benzene and toluene, the concentration of the components of the mixture is unknown. The dosing volume of a liquid mixture of unknown composition in the detection cell is 40 μl. The characteristic time Δt is determined. The volume concentration of the mixture is determined by the calibration graph. The results of the determination are given in table 1.
Пример 9. Подготовку сенсора проводили по аналогии с примером 5. Проба образца неизвестного состава, концентрация компонентов смеси неизвестна. Объем дозирования жидкой смеси неизвестного состава в ячейку детектирования составляет 40 мкл. Наличие на кривой сенсорного отклика двух ступеней свидетельствует о наличии бензола. Определено характеристическое время Δt. Объемная концентрация смеси определена по градуировочному графику. Результаты определения приведены в табл.1.Example 9. The preparation of the sensor was carried out by analogy with example 5. A sample of a sample of unknown composition, the concentration of the components of the mixture is unknown. The dosing volume of a liquid mixture of unknown composition in the detection cell is 40 μl. The presence of two steps on the sensory response curve indicates the presence of benzene. The characteristic time Δt is determined. The volume concentration of the mixture is determined by the calibration graph. The results of the determination are given in table 1.
Пример 10. Подготовку сенсора проводили по аналогии с примером 5. Проба образца неизвестного состава, концентрация компонентов смеси неизвестна. Объем дозирования жидкой смеси неизвестного состава в ячейку детектирования составляет 40 мкл. Наличие на кривой сенсорного отклика двух ступеней свидетельствует о наличии бензола. Определено характеристическое время Δt. Объемная концентрация смеси определена по градуировочному графику. Результаты определения приведены в табл.1.Example 10. The preparation of the sensor was carried out by analogy with example 5. Sample of a sample of unknown composition, the concentration of the components of the mixture is unknown. The dosing volume of a liquid mixture of unknown composition in the detection cell is 40 μl. The presence of two steps on the sensory response curve indicates the presence of benzene. The characteristic time Δt is determined. The volume concentration of the mixture is determined by the calibration graph. The results of the determination are given in table 1.
Как видно из вышеприведенных примеров, предлагаемый способ позволяет качественно и количественно определять бензол в различных средах в смесях с органическими соединениями.As can be seen from the above examples, the proposed method allows to qualitatively and quantitatively determine benzene in various environments in mixtures with organic compounds.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫBIBLIOGRAPHY
1. В.Н.Dolin Detection and Determination of toluene, xylene and other Substances - Ind. Eng. Chem., Anal. Ed. - 1943. - T.15 - стр.242-247.1. B.H. Dolin Detection and Determination of toluene, xylene and other Substances - Ind. Eng. Chem., Anal. Ed. - 1943. - T.15 - p. 242-247.
2. Grate J.W. Acoustic Wave Microsensor Arrays for Vapor Sensing Chem. Rev. - 2000. - T.100 - стр.2627-2648.2. Grate J.W. Acoustic Wave Microsensor Arrays for Vapor Sensing Chem. Rev. - 2000. - T.100 - p. 2627-2648.
3. Патент РФ 2173849 МПК7 G01N 27/12, оп. 20.09.2001.3. RF patent 2173849 MPK7 G01N 27/12, op. 09/20/2001.
4. Патент США 6890486, МПК7 G 01N 27/00, оп. 13.03.2003.4. US patent 6890486, IPC7 G 01N 27/00, op. 03/13/2003.
5. С.А.Туникова, Я.И.Коренман, Л.В.Раякович, М.Б.Бастич. Определение бензола в присутствии ксилолов в воздухе с применением высокочувствительных частотных преобразователей // Определение органических веществ в объектах окружающей среды. Учебн. пособие. - М.: ОАО НИИТЭХИМ - 1997. - стр.1-2.5. S.A. Tunikova, Ya.I. Korenman, L.V. Rayakovich, M.B. Bastich. Determination of benzene in the presence of xylenes in air using highly sensitive frequency converters // Determination of organic substances in environmental objects. Training allowance. - M.: NIITEKHIM OJSC - 1997. - p. 1-2.
6. Патент РФ 2202780, МПК G01N 27/12, оп. 20.04.2003.6. RF patent 2202780, IPC G01N 27/12, op. 04/20/2003.
7. Патент РФ 2159671, МПК G01N 27/12, оп. 27.09.2000.7. RF patent 2159671, IPC G01N 27/12, op. 09/27/2000.
8. Grate J.W. Selective vapor sorption by Polymers and Cavitands on Acoustic Wave Sensors: Is This Molecular Recognition / Grate J.W., Patrash S.J., Abraham M.H., Du C.M. // Anal. Chem. - 1996. - T.68 - стр.913-917.8. Grate J.W. Selective vapor sorption by Polymers and Cavitands on Acoustic Wave Sensors: Is This Molecular Recognition / Grate J.W., Patrash S.J., Abraham M.H., Du C.M. // Anal. Chem. - 1996. - T.68 - p. 913-917.
9. Wang C. Kinetic detection of benzene/chloroform and toluene/chloroform vapors using a single quartz piezoelectric crystal coated with calix[6]arene / C. Wang, F. Chen, X.-W. He // Analytica Chimica Acta. - 2002. - T.464. - стр.57-64.9. Wang C. Kinetic detection of benzene / chloroform and toluene / chloroform vapors using a single quartz piezoelectric crystal coated with calix [6] arene / C. Wang, F. Chen, X.-W. He // Analytica Chimica Acta. - 2002. - T.464. - p. 57-64.
10. L.S.Yakimova, M.A.Ziganshin, V.A.Sidorov, V.V.Kovalev, E.A.Shokova, V.A.Tafeenko, and V.V.Gorbatchuk, Molecular Recognition of Organic Vapors by Adamantylcalix[4]arene in QCM Sensor Using Partial Binding Reversibility // J. Phys. Chem. B. - 2008. - T.112. - стр.15569-15575.10. L. S. Yakimova, M. A. Ziganshin, V. A. Sidorov, V. V. Kovalev, E. A. Shokova, V. A. Tafeenko, and V. V. Gorbatchuk, Molecular Recognition of Organic Vapors by Adamantylcalix [4] arene in QCM Sensor Using Partial Binding Reversibility // J. Phys. Chem. B. - 2008 .-- T.112. - p. 15569-15575.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009119077/28A RU2390765C1 (en) | 2009-05-20 | 2009-05-20 | Method of detecting benzene |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009119077/28A RU2390765C1 (en) | 2009-05-20 | 2009-05-20 | Method of detecting benzene |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2390765C1 true RU2390765C1 (en) | 2010-05-27 |
Family
ID=42680543
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2009119077/28A RU2390765C1 (en) | 2009-05-20 | 2009-05-20 | Method of detecting benzene |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2390765C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2504768C1 (en) * | 2012-09-26 | 2014-01-20 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский (Приволжский) Федеральный Университет" (ФГАОУ ВПО КФУ) | Method for quantitative determination of organic compounds in binary mixtures |
| RU2649038C1 (en) * | 2016-12-14 | 2018-03-29 | ООО "Люмисенсорные системы" | Method of determining the concentration of naphthalin steam in a gas mixture with use of fluorescent material |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2173849C1 (en) * | 2000-07-04 | 2001-09-20 | Липецкий государственный технический университет | Composition for coating of piezoquartz sensor for determining naphthalene or anthracene in air in the presence of benzene |
| RU2202780C1 (en) * | 2001-07-18 | 2003-04-20 | Закрытое акционерное общество "Бератех" | Hydrocarbon vapor sensor |
| JP2004340704A (en) * | 2003-05-15 | 2004-12-02 | Jfe Steel Kk | Analysis method and analyzer for air pollutants |
| US6890486B2 (en) * | 2001-07-26 | 2005-05-10 | University Of Massachusetts | MIP/QCM sensors for high sensitivity-fast sensing of small molecules in solution |
| RU2328727C1 (en) * | 2006-11-20 | 2008-07-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Воронежская государственная технологическая академия | Method for determining concentration limits of benzene vapor with air inflammation |
-
2009
- 2009-05-20 RU RU2009119077/28A patent/RU2390765C1/en active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2173849C1 (en) * | 2000-07-04 | 2001-09-20 | Липецкий государственный технический университет | Composition for coating of piezoquartz sensor for determining naphthalene or anthracene in air in the presence of benzene |
| RU2202780C1 (en) * | 2001-07-18 | 2003-04-20 | Закрытое акционерное общество "Бератех" | Hydrocarbon vapor sensor |
| US6890486B2 (en) * | 2001-07-26 | 2005-05-10 | University Of Massachusetts | MIP/QCM sensors for high sensitivity-fast sensing of small molecules in solution |
| JP2004340704A (en) * | 2003-05-15 | 2004-12-02 | Jfe Steel Kk | Analysis method and analyzer for air pollutants |
| RU2328727C1 (en) * | 2006-11-20 | 2008-07-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Воронежская государственная технологическая академия | Method for determining concentration limits of benzene vapor with air inflammation |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Wang С. Kinetic detection of benzene/chloroform and toluene/chloroform vapors using a single quartz piezoelectric crystal coated with calix[6]arene / C. Wang, F. Chen, X.-W. He // Analytica Chimica Acta, 2002, т.464, с.57-64. * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2504768C1 (en) * | 2012-09-26 | 2014-01-20 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский (Приволжский) Федеральный Университет" (ФГАОУ ВПО КФУ) | Method for quantitative determination of organic compounds in binary mixtures |
| RU2649038C1 (en) * | 2016-12-14 | 2018-03-29 | ООО "Люмисенсорные системы" | Method of determining the concentration of naphthalin steam in a gas mixture with use of fluorescent material |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Carey et al. | Chemical piezoelectric sensor and sensor array characterization | |
| Haghighi et al. | Formaldehyde detection using quartz crystal microbalance (QCM) nanosensor coated by nanoporous MIL-101 (Cr) film | |
| Kumar et al. | Tetra-tert-butyl copper phthalocyanine-based QCM sensor for toluene detection in air at room temperature | |
| Lin et al. | Determination of albumin concentration by MIP-QCM sensor | |
| Temel et al. | Calix [4] arene coated QCM sensors for detection of VOC emissions: Methylene chloride sensing studies | |
| US5076094A (en) | Dual output acoustic wave sensor for molecular identification | |
| Xu et al. | Quartz crystal microbalance sensor array for the detection of volatile organic compounds | |
| Mirmohseni et al. | Construction of a sensor for determination of ammonia and aliphatic amines using polyvinylpyrrolidone coated quartz crystal microbalance | |
| Dickert et al. | Imprinting with sensor development–On the way to synthetic antibodies | |
| Mascini et al. | Piezoelectric sensors for dioxins: a biomimetic approach | |
| Horrillo et al. | Detection of volatile organic compounds using surface acoustic wave sensors with different polymer coatings | |
| Guilbault | Uses of the piezoelectric crystal detector in analytical chemistry | |
| Cunningham et al. | Design, fabrication and vapor characterization of a microfabricated flexural plate resonator sensor and application to integrated sensor arrays | |
| Cakir | A molecularly imprinted nanofilm‐based quartz crystal microbalance sensor for the real‐time detection of pirimicarb | |
| Xu et al. | Ionic liquids used as QCM coating materials for the detection of alcohols | |
| He et al. | Analytical application of poly {methyl [3-(2-hydroxy-3, 4-difluoro) phenyl] propyl siloxane} as a QCM coating for DMMP detection | |
| RU2390765C1 (en) | Method of detecting benzene | |
| Hartmann et al. | Chemical sensing with cavitands: influence of cavity shape and dimensions on the detection of solvent vapors | |
| Mirmohseni et al. | Determination of chlorinated aliphatic hydrocarbons in air using a polymer coated quartz crystal microbalance sensor | |
| Tseng et al. | Chemoselective gas sensing ionic liquids | |
| Hartmann et al. | Using the quartz crystal microbalance principles for gas detection with reversible and irreversible sensors | |
| RU2156971C1 (en) | Sensor of vapors of hydrocarbons and gasolines | |
| Mirmohseni et al. | Analysis of transient response of single quartz crystal nanobalance for determination of volatile organic compounds | |
| Kim et al. | Fabrication and application of an activated carbon-coated quartz crystal sensor | |
| Mah et al. | Acoustic methods of detection in gas chromatography |