|
|
Metoda oznaczania propan-1-olu, butan-1-olu, 1-metoksypropan-2-olu, kumenu, n-propylobenzenu, izomerów ksylenu, trimetylobenzenu i etylotoluenu oraz benzyny lakowej (substancja reprezentatywna – dekan) w powietrzu na stanowiskach pracy
|
1. Zakres stosowania metody.
Metodę stosuje się do oznaczania zawartości propan-1-olu, butan-1-olu, 1-metoksypropan-2-olu, kumenu, n-propylobenzenu, izomerów ksylenu, trimetylobenzenu i etylotoluenu oraz benzyny lakowej (substancja reprezentatywna – dekan) w powietrzu na stanowiskach pracy w trakcie kontroli warunków sanitarno-higienicznych.
2. Oznaczalność.
Najmniejsze stężenia związków, jakie można oznaczyć w warunkach pobierania próbek powietrza wg p. 8 i wykonania oznaczania wg p. 11, są następujące:
butan-1-ol 1,6 mg/m3
propan-1-ol 1,5 mg/m3
1-metoksypropan-2-ol 11,5 mg/m3
kumen 3,2 mg/m3
n-propylobenzen j.w.
p- i m-ksylen (suma izomerów) 2,1 mg/m3
o-ksylen 1,1 mg/m3
1,2,3-trimetylobenzen j.w.
1,2,4-trimetylobenzen j.w.
1,3,5-trimetylobenzen j.w.
2-etylotoluen j.w.
3- i 4-etylotoluen 2,1 mg/m3
benzynalakowa 10 mg/m3
3. Zasada metody.
Metoda polega na adsorpcji par mieszaniny związków zawartych w powietrzu na węglu aktywnym, desorpcji 2-procentowym roztworem metanolu w disiarczku węgla i analizie chromatogaraficznej otrzymanego roztworu.
4. Wytyczne ogólne:
(4.1) czystość odczynników – należy stosować odczynniki o stopniu czystości co najmniej cz.d.a.
(4.2) dokładność ważenia – jeśli nie zaznaczono inaczej, należy stosować dokładność ważenia do 0,0002 g.
5. Odczynniki, roztwory i materiały:
(5.1) benzyna lakowa (benzyna do lakierów) – produkt techniczny stosowany do produkcji preparatu do impregnacji drewna lub innego, np. farby czy lakieru;
(5.2) n-dekan; roztwór o stężeniu 3 mg/ml (do identyfikacji piku n-dekanu na chromatogramie benzyny lakowej);
(5.3) kumen;
(5.4) n-propylobenzen;
(5.5) p-, o- i m-ksylen;
(5.6) 2-, 3- i 4-etylotoluen;
(5.7) 1,2,3-, 1,2,4- i 1,3,5-trimetylobenzen;
(5.8) propan-1-ol;
(5.9) butan-1-ol;
(5.10) 1-metoksypropan-2-ol;
(5.11) roztwór metanolu w disiarczku węgla o stężeniu 2% obj.
(5.12) gazy sprężone do chromatografu: hel jako gaz nośny, wodór i powietrze do detektora – o czystości wg instrukcji do aparatu;
(5.13) roztwór wzorcowy podstawowy mieszaniny związków: do zważonej kolby pomiarowej o pojemności 100 ml należy dodawać kolejno, za każdym razem ważąc kolbę z zawartością, po 0,25 ml p-, o- i m-ksylenu; 2-, 3- i 4-etylotoluenu; 1,2,3-, 1,2,4- i 1,3,5-trimetylobenzenu; po 0,75 ml kumenu i n-propylo-benzenu; 2,5 ml 1-metoksypropan-2-olu; 1,6 ml propan-1-olu oraz 0,4 ml butan-1-olu. Po dodaniu i zważeniu wszystkich substancji kolbę należy dopełnić do kreski roztworem wg p. 5.11, jej zawartość dokładnie wymieszać. Stężenia poszczególnych związków w tak sporządzonym roztworze wynoszą odpowiednio: 2,18; 2,17; 2,17; 2,21; 2,17; 2,17; 2,17; 2,22; 2,22; 6,43; 6,44; 23,03; 12,97; 3,22 mg/ml;
(5.14) roztwór wzorcowy pośredni mieszaniny związków do kolby pomiarowej o pojemności 50 ml odmierzyć 10 ml roztworu wzorcowego podstawowego wg p. 5.13, uzupełnić do kreski roztworem wg p. 5.11 i jej zawartość dokładnie wymieszać;
(5.15) roztwory wzorcowe robocze: do sześciu kolb pomiarowych o pojemności 10 ml odmierzyć kolejno: 0,5; 1,0; 2,0; 3,0; 5,0; 8,0 ml roztworu wzorcowego pośredniego wg p. 5.14, uzupełnić do kreski roztworem wg p. 5.11 i ich zawartość dokładnie wymieszać;
(5.16) roztwór wzorcowy podstawowy benzyny lakowej: do zważonej kolby pomiarowej o pojemności 50 ml odmierzyć 3,2 ml benzyny wg p. 5.1, kolbę z zawartością ponownie zważyć, uzupełnić do kreski roztworem wg p. 5.11 i jej zawartość dokładnie wymieszać. Stężenie benzyny lakowej w tak sporządzonym roztworze wynosi około 50 mg/ml;
(5.17) roztwór wzorcowy pośredni benzyny lakowej: do kolby pomiarowej o pojemności 50 ml odmierzyć 5 ml roztworu wg p. 5.16, uzupełnić do kreski roztworem wg p. 5.11 i jej zawartość dokładnie wymieszać;
(5.18) roztwory wzorcowe robocze benzyny lakowej: do 6 kolb o pojemności 10 ml odmierzyć kolejno: 0,4; 0,8; 1,6; 2,4; 4,8; 6,0 ml roztworu wg p. 5.17, uzupełnić do kreski roztworem wg p. 5.11 i ich zawartość dokładnie wymieszać;
Zakres stężeń poszczególnych składników w roztworach wzorcowych taki jak podano na str. 154-155.
Trwałość roztworów wg p. 5.11 oraz 5.13-5.18 jest stosunkowo krótka. Można je przechowywać nie dłużej niż 7 dni w chłodziarce, w szczelnie zamkniętych kolbach.
(5.19) węgiel aktywny do chromatografii, o uziarnieniu 0,7-1,0 mm. Bezpośrednio przed napełnieniem rurek pochłaniających węgiel należy wygrzewać przez 2 h w temperaturze 150oC. Stosowany węgiel nie powinien zawierać zanieczyszczeń przeszkadzających w oznaczaniu. Każdą partię węgla należy zbadać wg p. 12, ustalając warunki desorpcji dla oznaczanych związków;
(5.20) włókno szklane – należy je przed użyciem pociąć na kawałki o długości około 0,5 cm, a następnie przemyć dwukrotnie etanolem i pozostawić do wyschnięcia. Tak przygotowane włókno przechowywać w szczelnie zamkniętym naczyniu.
6. Aparatura i przyrządy:
(6.1) chromatograf gazowy z detektorem płomieniowo-jonizacyjnym i elektronicznym integratorem oraz komorą wstrzykową umożliwiającą dzielenie próbki;
(6.2) kolumna chromatograficzna pozwalająca uzyskać rozdział oznaczanych substancji od disiarczku węgla, metanolu i innych substancji występujących jednocześnie w badanym powietrzu, np: kolumna kapilarna HP 20M (Carbowax 20M) o średnicy wewnętrznej 0,32 mm (grubość filmu 0,3 mm);
(6.3) mikrostrzykawka szklana do cieczy o pojemności 10 ml;
(6.4) naczynka szklane do desorpcji o pojemności około 3 ml z nakrętkami i uszczelkami silikonowymi, wyposażone w zawory umożliwiające pobieranie roztworu bez ich otwierania;
(6.5) pipety szklane o pojemności 1 ml;
(6.6) pompa ssąca umożliwiająca pobieranie próbek powietrza ze stałym przepływem 20 l/h;
(6.7) rurki pochłaniające szklane o średnicy wewnętrznej 4 mm i długości około 70 mm z przewężeniem, przygotowane wg p. 7 i zaopatrzone w zatyczki z kauczuku silikonowego lub polichlorku winylu albo gotowe, dostępne w handlu.
7. Przygotowanie rurek pochłaniających.
Do rurek szklanych wg 6.7 wsypać węgiel aktywny wg 5.19 w taki sposób, aby utworzył dwie warstwy: krótszą zawierającą 50 mg i dłuższą 200 mg, rozdzielone i odgraniczone od strony wylotu powietrza przegródkami z włókna szklanego wg 5.20. Natychmiast po napełnieniu rurki szczelnie zamknąć zatyczkami.
8. Pobieranie próbek powietrza.
Próbki powietrza należy pobrać zgodnie z zasadami podanymi w PN-89/Z-04008/07. W miejscu pobierania próbek przez rurkę pochłaniającą wg 6.7 należy przepuścić 20 l powietrza przy stałym przepływie nie większym niż 20 l/h. Rurki z pobranymi próbkami przechowywane w chłodziarce są trwałe przez 7 dni.
9. Warunki pracy chromatografu należy dobrać tak, aby uzyskać rozdział oznaczanych substancji od metanolu, disiarczku węgla oraz substancji współwystępujących. Jeśli stosuje się kolumnę podaną jako przykład w 6.2, oznaczanie można wykonać w następujących warunkach:
temperatura kolumny programowana:
– temperatura początkowa 35oC przez 5 min
– przyrost temperatury 10oC/min
– temperatura końcowa 180oC
temperatura komory wstrzykowej 250oC
temperatura detektora 280oC
przepływ obj. helu (gaz nośny) przez kolumnę 2 ml/min
przepływ obj. gazu uzupełniającego (make up) 40 ml/min
przepływ obj. gazu omywającego membranę 3 ml/min
przepływ obj. powietrza 300 ml/min
przepływ obj. wodoru 35 ml/min
dzielnik próbki 10 : 1.
10. Sporządzanie krzywej wzorcowej.
Do chromatografu wstrzyknąć za pomocą mikrostrzykawki wg 6.3 po 1 ml roztworów wzorcowych roboczych wg 5.15. Należy wykonać dwukrotny pomiar dla każdego roztworu wzorcowego. Odczytać powierzchnie pików według wskazań integratora i obliczyć średnią arytmetyczną. Różnica między wynikami a wartością średnią nie powinna być większa niż ±5% tej wartości. Następnie wykreślić krzywe wzorcowe, odkładając na osi odciętych obliczone zawartości poszczególnych substancji w 1 ml roztworów wzorcowych roboczych w mg, a na osi rzędnych odpowiadające im średnie powierzchnie pików.
Identycznie postępować z roztworami wzorcowymi roboczymi benzyny lakowej wg 5.18. Wykreślając krzywą wzorcową, należy odłożyć na osi odciętych zawartości benzyny (w mg) w 1 ml roztworów wzorcowych roboczych, a na osi rzędnych odpowiadające im średnie powierzchnie piku o czasie retencji dekanu. Pik ten należy na wstępie zidentyfikować, wstrzykując do chromatografu – przy zachowaniu identycznych warunków jak podane wyżej – 1 ml roztworu n-dekanu wg 5.2.
11. Wykonanie oznaczania.
Po pobraniu próbki powietrza należy przesypać oddzielnie każdą warstwę węgla z rurki pochłaniającej do naczynek wg 6.4. Następnie za pomocą pipety wg 6.5 dodać po 1 ml 2-procentowego roztworu metanolu w disiarczku węgla wg 5.11, naczynka szczelnie zamknąć i pozostawić na 30 minut, wstrząsając co pewien czas ich zawartością. Następnie pobrać po 1 ml roztworu znad dłuższej oraz znad krótszej warstwy węgla i badać chromatograficznie w warunkach określonych w p. 9. Wykonać dwukrotny pomiar dla każdego roztworu. Odczytać z uzyskanych chromatogramów powierzchnie pików poszczególnych składników badanej mieszaniny według wskazań integratora i obliczyć średnie arytmetyczne dla każdej substancji. Z krzywych wzorcowych odczytać zawartości oznaczanych substancji w 1 ml badanego roztworu. Masy oznaczanych substancji w krótszej warstwie nie powinny przekraczać 10% ich mas w dłuższej warstwie. W przeciwnym razie wynik należy traktować jako orientacyjny.
Oznaczanie benzyny lakowej należy przeprowadzić w identyczny sposób, opierając się na polu powierzchni piku dekanu.
12. Wyznaczanie współczynnika desorpcji.
Do pięciu naczynek szklanych wg 6.4 dodać węgiel aktywny wg 5.19 w ilości odpowiadającej dłuższej warstwie w rurce pochłaniającej, tj. po 200 mg. Następnie dodać po 20 ml roztworu wg 5.13. Naczynka szczelnie zamknąć i pozostawić do następnego dnia. Następnie do naczynek dodać po 1 ml roztworu wg 5.11. Naczynka ponownie zamknąć i przeprowadzić desorpcję w ciągu 30 minut, wstrząsając co pewien czas ich zawartością. Jednocześnie sporządzić trzy próbki kontrolne (zawierające sam węgiel w ilości po 200 mg) i przeprowadzić desorpcję jak wyżej. Roztwór porównawczy przygotować przez dodanie 20 ml roztworu wg 5.13 do 1 ml roztworu wg 5.11. Wykonać oznaczanie badanych substancji w roztworach znad węgla oraz roztworze porównawczym, w identyczny sposób jak w badanych próbkach wg p. 11.
Po wykonaniu oznaczeń chromatograficznych obliczyć współczynniki desorpcji poszczególnych oznaczanych substancji według wzoru:
w którym:
Pd – średnia powierzchnia piku poszczególnej badanej substancji na chromatogramach roztworu po desorpcji
Po – średnia powierzchnia piku badanej substancji na chromatogramach roztworu kontrolnego
Pp – średnia powierzchnia piku badanej substancji na chromatogramach roztworu porównawczego.
Następnie obliczyć średnie wartości współczynników desorpcji oznaczanych substancji ( ) jako średnie arytmetyczne otrzymanych wartości (d).
W identyczny sposób przeprowadzić badania dla benzyny lakowej (z wykorzystaniem pola powierzchni piku dekanu), nanosząc na 200 mg węgla umieszczonego w naczynkach do desorpcji po 8 ml roztworu wg 5.15.
Współczynniki desorpcji należy wyznaczać dla każdej nowej partii węgla.
13. Obliczanie wyniku oznaczania.
Stężenia oznaczanych substancji oraz benzyny lakowej (Xn) w badanym powietrzu obliczyć, w mg/m3, według wzoru:
w którym:
m1– masa substancji n w roztworze badanej próbki znad dłuższej warstwy węgla, mg
m2 – masa substancji n w roztworze badanej próbki znad krótszej warstwy węgla, mg
V – objętość pobranego powietrza, l
– średnia wartość wyznaczonego współczynnika desorpcji.
|
|
