Введение к работе
Актуальность проблемы. Проведение эффективного мониторинга объектов окружающее среды связано с исследованием сложных, многокомпонентных смесей, в которых определяемые токсичные соединения находятся па уровне микропримесей. Приборный анализ следовых количеств ве-. шести с использованием хроматографнческих методов - новая, интенсивно развивающаяся научная область. Высокая чувствительность и экспрессивность таких методов определяет принципиальную разрешимость большинства возникающих аналитических задач, основная трудность которых -сконцентрировать мнкроприиеск интересующих компонентов в детектируемых, количествах.
Проблемы детектирования мнкроколичеств соединений разнообразного химического строения требуют использования сорбентов, обладающих повышенной селективностью по сравнению с товаркопроизводи-мымя в настоящее время полимерными сорбентами. Это обусловлскэ тем, что селективность определяется не только физическое структуре^, но, в основном, химической природой поверхности сорбента.
В связи с этим особую актуальность приобретает разработка хрома-тографического метода контроля, базирующегося иа использовании новой технологии получения пористых полимерных сорбентов (ППС) с регулируемым соотношением структурных параметров, что обеспечивает повышенную дсчловерность полученных результатов.
Работа выполнена в рамках тематического алана научных иссле-дованиЁ НИИ строительных материалов при Томской государственной архитектурно-строительной академии; Прикладные аспекты диссертация использовалисьврн выполвеиин НИР NN ГР 4023790; 01840080044; 0188007898 0І91002899І; 01910041441 "
Цепь диссертационных доследований состояла в развития газохроияо* графического метода контроля по ; критерию ; увеличения информативности при максимуме представительности пробы путем использования сорбентов с регулируемым сочетанием химической природы и физя-
4 _.-..- ..
ческой структуры поверхности и разработке способов получения таких сорбентов.
Для достижения челн были определены следующие задачи:
исследовать структурно - поверхностные, хроиатографические
свойства и термодинамические параметры адсорбции молекул анализи
руемой среды пористыми полимерными материалами," полученными ме
тодом радиацношю-химического (РХ) модифицирования, и установить на
этой основе способы и режимы воздействия на исходные полимерные
матрицы для обеспечения оптимального функционирования систсны сор-
багг-сорбент при проведении газохроматографичесхого контроля; .
разработать технологию газохронатографнческого контроля«учетом специфики РХ - модифицированных пористых структур;
обеспечить набор статистических данных, необходимые Для корректной оценки предлагаемого метода.
Методологи^ работы, достоверности полученных результатов. ,Ме-тодопогия работы основывается на использовании н развитии теории газохроматографичесхого контроля, изложенной в классических трудах А.В. Киселева, М.С. Вигдергауза, К.И, Сакодынского и В.Г. Березкива, Результаты исследования по концентрированию и анализу органических микропримесей в окружающей среде являются развитием идей и истодов Ю.С. Другова, В.Г. Бережина, В.А. Исндорова и И.Г. Зенкевича,
Достоверность результатов работы обеспечена использованием ком-плекса современных физико-химическихметодов исследования.
Воспроизводимость результатов измерения содержания компоненто! в модельных смесях обеспечивается с относительной суммарной погреш ностыо, не превышающей 5.;. 6%. -
- Определены и научно обоснованы условия расширения диапазон; анализируемых веществ, повышения чувствительности, селективности і надежности газохроматографическогб контроля путем радиационно химического модифицирования полимерных сорбентов, обеспечивающеп
заданные геометрические параметры структуры и химическую природу поверхности при одновременном повышении термической устойчивости непорнстой части полимера за счет более полной внутри- и межмолеку-лярной сшивки фрагментов макромолекул;
- установлено, что по мере увеличения энергии фотонов диапазон регистрируемых иикропримесей в анализируемой среде расшіфяется за счет увеличения вклада эффекта возбуждения фрагментов макромолекул сорбента в сравнении с эффектом ионизации среды, что в конечном итоге, приводит к расширению распределения пор по размерам и увеличению термостабилыюсти без заметного ухудшения селективности адсорбции;
-показано, что максимальная чувствительность газохроматографн-ческого определения микропринесей спиртов, альдегидов и кислот достигается применением сорбентов* облученных в среде минеральных кислот и прививкой непредельных полярзых мономеров (епкртов, кислот, нитрилов); для среднеполярных веществ (кетояы, эфиры) - применением сорбентов, облученных на воздухе; чувствительность определения слабо- н но-полярных молекул максимальна при использовании сорбентов, модифицированных в несодержащей полярных мономеров инертной среде.
Автор защищает совокупность положений, экспериментально установленных закономерностей и теоретических обобщений, которугз, на взгляд диссертанта, можно квалифицировать как корректное научное обоснование нового перспективного метода гшохроматографнческого контроля, реализующего эффекты взаимодействия определяемых мнкро-примесей с пористыми полимерными структурами, специфичность свойств которых обусловлена предварительным воздействием на них потока проникающей радиации. Разработанный метод и обеспечивающая его аппаратура существенно дополняют арсенал технических средств и ме. годов экологического мониторинга, способствуя повышению,его полноты и качества.
Значимость результатов работы, Установленные закономерности изменения хроиатографических свойств пористых полиароматических структур
под влиянием потока проникающего излучения различной природы (фотоны, ускоренные электроны) являются научной основой для получения новых поколений полимерных сорбентов, обеспечивающих более эффективное функционирование хроматографических систем контроля окружающей среды, веществ к материалов. Полученные результаты позволяют специалистам в области неразрушающего контроля проектировать и рационально использовать измерительные установки как общего (для экологического мониторинга), так и специального назначения (например, для технологического контроля на Сибирском- химической комбинате).
Реализация результатов. Разработанный метод контроля среды веществ » материалов использовался для выполнения производственных анализов сточных вод и рабочих атмосфер на п/о'Томский нефтехимический комбинат" (Томск) и заводе "АООТ Мстил" (Всеволоде - Вильза); для контроля качества воздуха жилых и промышленных зон г. Кемерово в рамках ОНТП ГКНТ СССР 035.04 "Контроль природной среды", этап 95.02.07; при комплексном экологическом мониторинге воздуха жилых и производственных зон г. Павлодар и г. Нижний Тагил; при определении содержания тстраметилолова в производственных помещениях -"Сибирского химического комбината".
Апробация работы. Основные положения диссертации доложены і
обсуждены на: ''''.
- I н 2 Международных симпозиумах И10ПАК по химии поверх
пости, адсорбции и хроматографии (Москва, 1988 и 1992);
- IS и 19 Международных симпозиумах по хроматограф»»
(Амстердам, 1990 и Париж, 1992);
3 Симпозиуме Дунайских стран по хроматографии (Варшава, 1991);
9 Международном симпозиуме "Достижения »s применения хре матографни в промышленности" (Братислава, 1993);
Всесоюзных конференциях; "Развитие производительных сил Сибі ри" (Томск, 1985); 'Экология производства и применения пластмасс
їздеянй кз ній" (Ленинград, 1989); "Анализ - 90" (Ижевск, iSSO);
'Методы концентрирования- з аігашггаческоЗ . зиыаа" (Черноголовка, 990); "Экология яшнчесхнх прсі.пзодстз" (Сезеродонецк, 19SQ); Всерос-їїйскоЗ кокферелння по ссрбйггаїї (Мсссео, 1992).
^ - Региональных конференциях: "Аналитика Сибири" (Красноярск, 985; Иркутск !S90; То«сх, 1993).
- Отраачегыхксщфереяцйяя. "Проблемы а пгрспекхжш развитая я/о 'оис:пй нефтехимический кокб:інат" (Touck, І937 а 1594).
'- Международной гсонференцяа иФуг?дааеатапьньге и прихладныг рооягиы охраны окружающей среды" (Тонек, JSS5).
О пезіпне, зиачкносяі it актуальности гыпсднегшоЗ работы езндз-гяьйгзуазт публикация з научных журналам (з тс:.і тесле дзе в журнале Дефектоскопия"), -патенты я авторские езндететі-еггз і:з изобретения. Іублігкз:пщ. По материалам диссертации опубликована 75 пзучьяяс рабо-', вклззчая одну * обзорного характера и !б авторских сглгдетсяьсгз, па-яггоз к реи&'шй о вмддчз кзгептоз РФ..
'-Под руководством автора защищена одна кандидатская дчее^хи-ST. .
Структура г; сбт.ен дт-ксертапии. -Работа состоит из "ведення, \зіж саз, выеодоз, библиография и приложения. Диссертация изясжепа nz Тт9 раницая, содержит 50 таблиц, 40 рисунков и список цитируемой ялгера-ры на 274 гшгкєйогзвкя. .
Во введення обосновала актуальность темы диссертации, освещена епеяь разработанности проблемы, изложены целевая устаиовха, задачи иетодологня работы; в вида краткой аннотации описаны новые, полу-иные автором результаты, определена их достоверность ц положення, [носимые па защиту..-.
Первая глаза noair обзорный характер и cocroirr га четырех разде-в. В ней отражен уровень раззития я задачи совершенствования ысто-в газохроыатографичесхого контроля объектов окружающей среды, ществ и материалов; дан критический анализ научной литературы по
8
вопросам синтеза и использования пористых сорбентов в газоадсорбцион
ной хроматографии для разделения смесей веществ и концентрирования
ыихропринесей; рассмотрены вопросы изучения структурно-
поверхностных свойств и способов модифицировании, а также применение метода радиационного модифицирования для регулирования к управления свойствами сорбентов; обоснованы выбор объекта исследования, метода радиацнонно-хїшического воздействия, методов физико-химического анализа для изучения свойств н характеристик модифицированных сорбентов.
Вторая глава посвящена изучению возможности регулирования структурно-поверхностных свойств сорбентов методами радиаішоїша-хиынческого кодифицирования исходной полимерной матрицы действием высохоэнергегичеехих излучений в различных средах н условиях облучения. Приведены результаты измерения структурных свойств всех серйі новых материалов, изучения химической природы поверхности, хрокато. графические характеристики и термодинамические параметры: адсорбцш" соединений различного строения,
В третьей главе представлены и обсуждены результаты прцменаш* модифицированных полимерных сорбентов в контроле объектов окну жзющей среды, веществ и материалов, а также обсужден вопрос их ііс пользования для иедико-биолопіческих исследований в качестве иммуно сорбентов для очистки физиологических жидкостей от токсичных состав ляющих.
В заключении сформулированы основные результаты и ээызоды ра боты. В приложении представлены документы, подтаержд;і.'оіаиеирах тическую значимость и завершенность диссертационной работы.
