Методические рекомендации № 01.024-07

"Газохроматографическое определение гексана, гептана,
ацетальдегида, ацетона, метилацетата, этилацетата, метанола,
изо-пропанола, акрилонитрила, н-пропанола, н-пропилацетата,
бутилацетата, изо-бутанола, н-бутанола, бензола, толуола,
этилбензола, м-, о- и п-ксилолов, изопропилбензола, стирола,
α-метилстирола в водных вытяжках из материалов
различного состава"

(утв. Федеральной службой по надзору в сфере защиты прав потребителей и
благополучия человека 28 мая 2007 г.)

Введены впервые

1. Общие положения и область применения

1.1. Настоящие методические рекомендации устанавливают процедуру количественного газохроматографического анализа водных вытяжек из материалов различного состава для определения в них содержания гексана, гептана, ацетальдегида, ацетона, метилацетата, этилацетата, метанола, изо-пропанола, акрилонитрила, н-пропанола, н-пропилацетата, бутилацетата, изо-бутанола, н-бутанола, бензола, толуола, этилбензола, м-, о- и п-ксилолов, изопропилбензола, стирола, α-метилстирола в диапазоне концентраций 0,005 - 0,1 мг/дм³ для ароматических углеводородов, гексана и гептана и 0,05 - 1,0 мг/дм³ для кислородсодержащих соединений.

1.2. Настоящие методические рекомендации разработаны в связи с необходимостью усовершенствования методов газохроматографического анализа игрушек в целях гармонизации национальных методов исследования с современными международными стандартами.

1.3. Методические рекомендации предназначены для органов и организаций Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека, а также других испытательных лабораторий, аккредитованных в порядке, установленном Правительством Российской Федерации, осуществляющих деятельность по санитарно-эпидемиологической оценке игрушек.

1.4. Физико-химические свойства определяемых веществ представлены в табл. 1. Гигиенические нормативы определяемых веществ представлены в табл. 2.

Таблица 1

Физико-химические свойства веществ

Таблица 2

Гигиенические нормативы определяемых веществ

2. Погрешность измерений

Диапазон измерений, значение показателей точности, повторяемости и правильности приведены в табл. 3.

Таблица 3

3. Метод измерения

Измерение концентраций летучих органических веществ в водных вытяжках основано на газохроматографическом анализе равновесной паровой фазы на двух параллельных кварцевых капиллярных колонках, идентификации веществ по их временам удерживания и количественному определению методом абсолютной градуировки.

Нижний предел измерения в анализируемом объеме пробы и границы диапазона измерения концентраций указаны в табл. 4.

Таблица 4

На первой колонке* (ZB-Wax) определению этилацетата мешает винилацетат, метанола - изо-пропилацетат, бензола - этанол (в больших количествах), н-бутанола - м-ксилол.

На второй колонке** (DB-624) определению изо-пропанола мешает ацетонитрил (в больших количествах), н-пропанола - толуол, а изо-бутанола - бензол (в больших количествах), пара веществ м- и п-ксилолы, а также пара стирол и о-ксилол выходят одним пиком.

Примечания:

* Используемая в первой колонке неподвижная фаза карбовакс 20М позволяет полностью разделить о-, м- и п-ксилолы и пару стирол - о-ксилол.

** Выбранная неподвижная фаза наиболее подходит для решения подобной задачи, так как она обеспечивает оптимальное разделение компонентов смеси.

При использовании в качестве второй колонке ZB-1 или ZB-5 разделяется меньшее число компонентов: определению ацетальдегида мешает метанол, ацетона - изо-пропанол, стирола - о-ксилол.

Продолжительность проведения хроматографического анализа составляет 39 минут.

4. Средства измерений, вспомогательные устройства, материалы, растворы

При выполнении измерений применяют следующие средства измерений, вспомогательные устройства, материалы, реактивы.

4.1. Средства измерений

Хроматограф газовый лабораторный серии "Кристалл-2000М" с двумя ПИД (пламенно-ионизационными детекторами), дозатор равновесного пара (ДРП) из комплекта хроматографа и программное обеспечение Хроматек Аналитик 2.5.

4.2. Вспомогательные устройства

Кварцевая капиллярная колонка ZB-Wax (фирмы "Phenomenex") длиной 60 м, внутренним диаметром 0,53 мм, со слоем неподвижной жидкой фазы карбовакс 20М (аналоги - Supelcowax-10, DB-Wax, HP-Wax, HP-INNOWax, PEG 20M, CP-Wax 52 CB, AT-WAX) толщиной 1,0 мкм, диаметр каркаса 7 дюймов.

Кварцевая капиллярная колонка DB-624 (фирмы "Agilent Technologies") длиной 60 м, внутренним диаметром 0,53 мм, со слоем неподвижной жидкой фазы - 6 % цианопропил-фенил - 94 % диметилполисилоксан (аналоги - СР-624, НР-624, АТ-624, РЕ-624, 007-624) толщиной 3,0 мкм, диаметр каркаса 5 дюймов.

4.3. Материалы

4.4. Реактивы*

Примечания:

* Указанные средства измерения, вспомогательное оборудование и другие материалы могут быть заменены другими с аналогичными техническими и метрологическими характеристиками.

** В позициях, где приведены реактивы иностранных фирм, указан их каталожный номер из каталога данной фирмы.

5. Требования безопасности

5.1. При выполнении измерений необходимо соблюдать требования техники безопасности при работе с реактивами по ГОСТ 12.1.007-76 и по ГОСТ 12.1.005-88.

5.2. Электробезопасность при работе с электроустановками по ГОСТ 12.1.019-79.

5.3. Организация обучения работающих безопасности труда по ГОСТ 12.0.004-90.

5.4. Помещение лаборатории должно соответствовать требованиям пожарной безопасности по ГОСТ 12.1.004-91 и иметь средства пожаротушения по ГОСТ 12.4.009-83.

5.5. К обслуживанию хроматографа допускаются лица, прошедшие производственное обучение, проверку знаний и инструктаж по безопасному обслуживанию хроматографа.

5.6. При установке, монтаже и эксплуатации хроматографа следует соблюдать "Правила устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением (ПБ 10-115-96)", утвержденные Госгортехнадзором России 18.04.95 № 20.

6. Требования к квалификации операторов

К выполнению измерений и обработке результатов могут быть допущены лица, имеющие высшее или среднее техническое образование, опыт работы в химической лаборатории и с газовым хроматографом. Оператор должен быть знаком с устройством хроматографа и операциями, проводимыми при выполнении измерений и обработке результатов.

7. Условия измерений

При выполнении пробоподготовки и измерений в лаборатории соблюдают следующие условия:

7.1. Приготовление растворов и подготовку проб к анализу, осуществляют в следующих условиях (категория работ IIа по СанПиН 2.2.4.548-96):

температура окружающей среды 19 - 22 °C;

относительная влажность от 40 до 60 %.

7.2. Выполнение измерений на газовом хроматографе производят в условиях, рекомендованных технической документацией к прибору.

8. Подготовка к выполнению измерений

Перед выполнением измерений проводят следующие работы: подготовку хроматографа и дозатора равновесного пара, капиллярных колонок, приготовление градуировочных растворов, установление градуировочных характеристик.

8.1. Подготовка хроматографа и капиллярных колонок

Подготовку хроматографа и дозатора равновесного пара проводят в соответствии с инструкцией по его эксплуатации.

После установки каркасов с капиллярными колонками и соединительного капилляра в термостат колонок с помощью полиимидного клея склеивают капиллярные колонки, универсальный Y-коннектор и соединительный капилляр. Технология склеивания и режим последующей термической обработки системы приведены в инструкции по эксплуатации полиимидного клея и универсального Y-коннектора.

Кварцевые капиллярные колонки предварительно кондиционируют, не соединяя выходные концы колонок с детекторами, нагревая в термостате хроматографа с программированием температуры от 50 до 230 °С со скоростью 10 °С/мин и выдерживая при этой температуре в течение 2 ч. Вход в детектор при этом заглушают графитовой прокладкой из комплекта хроматографа. После охлаждения термостата колонок хроматографа выходные концы колонок подсоединяют к пламенно-ионизационным детекторам. После подсоединения колонок к детекторам устанавливают расход газа-носителя (гелия) через капиллярные колонки при начальной рабочей температуре (45 °С). Проверяют герметичность соединений. Устанавливают необходимый режим работы хроматографа.

8.2. Проверка чистоты дистиллированной воды, газового тракта дозатора равновесного пара и хроматографа

Перед началом серии анализов следует убедиться в отсутствии следовых количеств анализируемых веществ в газовых магистралях ДРП и хроматографа при заглушенном обогреваемом трубопроводе, а также проверить чистоту газохроматографической системы в целом, проведя анализ кипяченой дистиллированной воды.

8.3. Приготовление градуировочных растворов

Исходный раствор № 1 ацетальдегида, ацетона, метанола, изо-пропанола, н-пропанола, метилацетата, этилацетата, н-пропилацетата, н-бутилацетата, изо-бутанола, н-бутанола (с = 1 мг/см³). По 100 мг ацетальдегида, ацетона, метанола, изо-пропанола, н-пропанола, метилацетата, этилацетата, н-пропилацетата, бутилацетата, изо-бутанола, н-бутанола вносят в одну мерную колбу вместимостью 100 см³, доводят уровень дистиллированной водой до метки и тщательно перемешивают, используя ультразвуковую ванну. Срок хранения исходного раствора № 1 - 1 неделя при 4 °С.

Исходный раствор № 2 гексана, гептана, бензола, толуола, этилбензола, п-, м- и о-ксилолов, изопропилбензола, стирола, α-метилстирола, акрилонитрила (с = 1 мг/см³). По 100 мг гексана, гептана, бензола, толуола, этилбензола, п-, м-, о-ксилола, изопропилбензола, стирола, α-метилстирола, акрилонитрила вносят в одну мерную колбу вместимостью 100 см³, доводят уровень метиловым спиртом до метки и тщательно перемешивают, используя ультразвуковую ванну. Срок хранения исходного раствора № 2 - 1 мес. при 4 °С.

8.4 Установление градуировочных характеристик

Градуировочные характеристики устанавливают с помощью градуировочных растворов определяемых веществ в воде. Градуировочная характеристика выражает зависимость площади пика (мВ×с) от концентрации (мг/дм³) каждого вещества и строится по 6 сериям градуировочных растворов.

Градуировку хроматографа проводят сначала с помощью градуировочных растворов, приготовленных из исходного раствора № 1, а затем с помощью градуировочных растворов, приготовленных из исходного раствора № 2.

Градуировочные растворы ацетальдегида, ацетона, метанола, изо-пропанола, н-пропанола, н-пропилацетата, изо-бутанола, н-бутанола, метилацетата, этилацетата, бутилацетата готовят в мерных колбах вместимостью 100 см³. Для этого в каждую мерную колбу вместимостью 100 см³, вносят исходный раствор № 1 в соответствии с табл. 5, доводят объем охлажденной до 20 °С кипяченой дистиллированной водой до метки и тщательно перемешивают.

Таблица 5

Растворы для установления градуировочных характеристик при определении концентраций ацетальдегида, ацетона, метилацетата, этилацетата, н-пропилацетата, бутилацетата, метанола, изо-пропанола, н-пропанола, изо-бутанола, н-бутанола

Градуировочные растворы гексана, гептана, ароматических углеводородов и акрилонитрила готовят в мерных колбах вместимостью 100 см³. Для этого микрошприцем вносят в каждую колбу исходный раствор № 2 в соответствии с табл. 6, доводят объем до метки охлажденной до 20 °С кипяченой дистиллированной водой и тщательно перемешивают.

Таблица 6

Растворы для установления градуировочных характеристик при определении концентраций гексана, гептана, акрилонитрила и ароматических углеводородов

По 5* см³ каждого градуировочного раствора помещают в стеклянный флакон, содержащий 1 г безводного сернокислого натрия, герметизируют специальной крышкой из комплекта ДРП, помещают флакон в водяной термостат ДРП.

Примечание:

* Для снижения в два раза предела обнаружения ароматических углеводородов, гексана и гептана можно использовать 10 см³ градуировочного раствора и флакон, вместимостью 20 см³. Но для этого надо увеличить на 2 см высоту стенок водяного термостата дозатора равновесного пара.

По окончании времени термостатирования вводят иглу трубопровода отбора пробы во флакон и одновременно нажимают клавишу "Старт" на хроматографе. При этом ДРП переходит на этап "Наддув", в течение которого давление в трубопроводе и дозирующей петли повышается до давления наддува. По истечении времени наддува открывается клапан сброса и происходит отбор пробы. По окончании отбора пробы хроматограф переходит на этап "Анализ", который совершается при следующих условиях:

Условия работы дозатора равновесного пара:

Условия проведения газохроматографического анализа:

Времена удерживания (мин) веществ на первой колонке (ZB-Wax):

Времена удерживания (мин) веществ на второй колонке (DB-624):

После перехода на этап "Анализ" вынуть иглу трубопровода отбора пробы из флакона с анализируемой пробой и оставить его открытым для продувки трубопровода и иглы от остатков пробы.

8.5. Идентификация на двух каналах детекторов

Данный способ идентификации используется в программе Хроматэк Аналитик 2.5.

Идентификация компонентов на двух каналах детекторов применяется для более надежной и достоверной идентификации при анализе многокомпонентных проб, когда одного параметра - времени удерживания компонента на одной колонке - недостаточно.

Идентификация каждого компонента пробы проводится по двум параметрам: 1) "Название вещества"; 2) "Номер детектора". Пик на первом канале (ПИД-1) имеет статус "Основной". Пик на втором канале (ПИД-2) имеет статус "Подтверждающий".

Способ идентификации с применением двух колонок различной полярности основан на различии в разделительной способности двух неподвижных фаз, имеющих разную полярность. Парообразная проба попадает в испаритель, соединительный капилляр и Y-коннектор, в котором поток газа-носителя делится пополам и попадает в две капиллярные колонки большого диаметра с нанесенными на их стенки неподвижными жидкими фазами разной полярности. Зоны компонентов перемещаются по капиллярным колонкам с различной скоростью. На выходе каждой колонки один и тот же компонент имеет разное время удерживания. В некоторых случаях изменяется и порядок выхода компонентов. В этом варианте идентификации обычно используется сочетание двух одинаковых детекторов.

При проведении идентификации на двух каналах создаются компоненты с одинаковым именем на каждом канале детектора. При этом в столбце "Идентификация" для компонента на первом канале устанавливается признак "Обычный" а на втором - "Подтверждающий". Если для компонента не создается одноименный компонент на втором канале, его идентификация будет проведена по обычному алгоритму.

При проведении анализа с применением двух колонок различной полярности процесс идентификации становится достаточно сложным и требует от оператора проведения правильных настроек при создании таблицы компонентов. Чтобы избежать ошибок при интерпретации хроматограмм, необходимо соблюдать следующие правила:

- времена удерживания компонентов должны указываться максимально точно (три знака после запятой). Окна поиска должны быть небольшие (1 % или меньше) с целью минимизации временных областей поиска, в которых возможно присутствие двух или более компонентов;

- признак "Обычный" для компонента следует выбирать на том канале, где этот компонент лучше отделяется от других анализируемых компонентов и посторонних пиков. На втором канале, где пересечение областей поиска с другими компонентами более вероятно, данный компонент будет носить признак "Подтверждающий";

- если различие заданного времени удерживания двух компонентов от реального времени удерживания пика одинаково, предпочтение в идентификации будет отдано компоненту с меньшим окном поиска. Это может быть использовано оператором, как искусственный прием, например, если присутствие одного компонента в анализируемой пробе более вероятно, чем второго. Для использования этого приема, двум близко элюируемым компонентам назначается одинаковое время удерживания и незначительно отличающиеся окна поиска (например, 1 и 0,9 %).

Первичную идентификацию веществ, содержащихся в анализируемой пробе, на каждом канале программа проводит путем сравнения времени удерживания каждого определяемого компонента, полученного на каждой колонке, с усредненным временем удерживания вещества, полученным на каждой капиллярной колонке при градуировке, и содержащимся в файле созданной методики. Окончательный этап идентификации оператор проводит самостоятельно. Процесс идентификации заключается в сравнении времен удерживания веществ, идентифицированных программой, со временами удерживания веществ, содержащимися в табл. 7. При этом необходимо следить за тем, чтобы площади пиков, соответствующие одному веществу на разных каналах, были близки друг к другу.

Таблица 7

Таблица времен удерживания веществ на двух параллельных колонках (создается на этапе воспроизведения методики)

На полученной хроматограмме измеряют площади пиков определяемых веществ и по средним результатам из пяти измерений строят градуировочные характеристики, выражающие зависимость площади пика на хроматограмме от концентрации вещества в воде. Проверку времен удерживания компонентов проводят ежемесячно. Градуировку проводят раз в три месяца или после ремонта хроматографа.

8.6. Подготовка пробы водной вытяжки для анализа

Водную вытяжку из материалов различного состава готовят в соответствии действующими с нормативно-методическими документами (СанПин, МУ, МУК, MP или другой НТД) на соответствующие виды изделий и материалов.

Водная вытяжка из материала хранится в стеклянной емкости с притертой пробкой, заполненной под пробку, в защищенном от света месте. Объем пробы для з анализа - 5 см³. Для получения одного результата измерения отбирают две одинаковые пробы одной водной вытяжки. Срок хранения пробы - не более 1 суток в холодильнике в герметично закрытой стеклянной таре, заполненной под пробку. Если проба воды хранилась в холодильнике сутки, то перед анализом ее надо выдержать 2 часа при комнатной температуре.

9. Выполнение измерений

После выхода хроматографа и дозатора равновесного пара на режим 5 см³ пробы воды помещают во флакон и проводят все операции, описанные в п. 8.4. По окончании времени термостатирования вводят иглу трубопровода отбора пробы во флакон и одновременно нажимают клавишу "Старт" на хроматографе. По окончании хроматографического анализа производят определение времен удерживания, расчет площадей пиков, идентификацию и количественный расчет обнаруженных соединений на каждом канале.

Для получения результата измерений концентраций веществ проводят анализ двух параллельных проб одной водной вытяжки.

Если концентрации одного или нескольких веществ превышают верхний предел диапазона измерений, то анализируемый раствор необходимо разбавить и провести анализ разбавленного раствора.

Перед подготовкой водных вытяжек необходимо проверить чистоту используемой для их приготовления дистиллированной воды, проведя ее анализ.

10. Обработка результатов измерений

Концентрацию (С) каждого определяемого вещества, содержащегося в пробе, рассчитывают по установленным по п. 8.4 с помощью системы обработки данных индивидуальным градуировочным зависимостям.

За результат измерения принимают среднее арифметическое значение двух параллельных определений.

11. Контроль точности результатов измерений

11.1. Оперативный контроль погрешности

Проводится при смене реактивов, после ремонта прибора. Образцами для контроля являются реальные водные вытяжки материалов, к которым делаются добавки измеряемых веществ в виде раствора. Отбирают две пробы водной вытяжки и к одной из них делают добавку таким образом, чтобы содержание определяемых веществ увеличилось по сравнению с исходным на 50 - 150 %, но так, чтобы концентрация вещества в пробе не выходила за верхний предел диапазона градуировки. Анализируя каждую пробу в точном соответствии с прописью методики, получают результат анализа исходной рабочей пробы - С_исх и рабочей пробы с добавкой - С'. Результаты анализа исходной рабочей пробы - С_исх и рабочей пробы с добавкой - С' получают по возможности в одинаковых условиях, т.е. их получает один аналитик с использованием одного набора мерной посуды, одной партии реактивов и т.д.

Результаты контроля признаются удовлетворительными, если выполняется условие:

│С' - С_исх - С│ < K_g, где

C - добавка вещества, мкг/дм³;

K_g - норматив оперативного контроля погрешности, мг/дм³;

При внешнем контроле (Р = 0,95) принимают:

ΔС' и ΔС_исх - характеристика погрешности исходной пробы и пробы с добавкой, мг/дм³:

ΔС_исх = 0,01∙δ_отн∙С_исх и

ΔС' = 0,01∙δ_отн∙С'.

При внутрилабораторном контроле (Р = 0,90) принимают:

K'_g = 0,84K_g.

При превышении норматива оперативного контроля погрешности эксперимент повторяют.

При повторном превышении указанного норматива выясняют причины, приводящие к неудовлетворительным результатам контроля, и устраняют их.

12. Оформление результатов измерений

Результаты измерений анализируемых веществ в водной вытяжке оформляют в виде протокола, в котором содержатся полученные результаты измерений, дата и время получения результата измерений, вид носителя полученной измерительной информации и при необходимости сведения о применяемых средствах измерений.

СОДЕРЖАНИЕ