Полимерные добавки. Подготовка образцов для анализа. Часть 7

Обычные экстракции растворителем могут применяться различными способами. Обычно этот метод разделения проводится в лаборатории путём встряхивания раствора растворённого вещества в одном растворителе с другим растворителем, который не смешивается с первым. Два растворителя затем разделяют. Самая простая схема допускает извлечение только определяемого компонента. В обратной схеме мешающие и другие элементы компаунда удаляются извлечением, а компонент аналита в водной фазе затем не концентрируется. Может быть использован другой метод, который включает как экстракцию, так и обратную экстракцию определяемого компонента. Тем не менее, LLE, который является традиционным методом обработки образцов перед газохроматографией, обычно более не приемлем по ряду причин (утомительные процедуры, сложная автоматизация, потребность в относительно большом объёме образца и дорогих высокоочищенных растворителях, большие объёмы, опасность).

Недавно была разработана микрообъёмная система LLE, для которой требуются небольшие объёмы образца и органического экстрагирующего растворителя. Кроме того, возможна интенсивная периодическая экстракция с помощью небольшого количества экстрагента, нанесённого на подходящий материал носителя. Другие методы, которые уменьшают или исключают использование (обычных) растворителей, включают статическое и динамическое свободное пространство (для летучих соединений) и SFE и SPME (для полулетучих веществ). Во многих случаях требуется некоторая форма содержащего растворитель аналита для уменьшения объёма. В настоящее время это часто принимает форму твердофазной экстракции (SPE). Эти подходы, а также уменьшение объёма растворителя и, следовательно, предварительного концентрирования аналита, могут также включать в себя собственные процессы очистки. Хотя LLE менее трудоёмки, чем LSE, добавки подвергаются большим потерям из-за улетучивания и / или разложения из-за (обычно) более высоких температур обработки.

Несмотря на разработку альтернативных методов подготовки образцов, таких как SPE, экстракция жидкость-жидкость (растворителем) остается очень популярным методом (например, в биоаналитической области). Выделение продуктов из сложных компаундов (например, полимера и воды, воздуха или почвы) часто является сложной задачей. В процессе тестирования стабильности (10 дней при температуре +40 °С и 1 час при температуре кипения) выбранных пластиковых добавок (DEHA, DEHP и Irganox 1076), образцы добавок после воздействия просто извлекались из воды с гексаном. Этап обработки ультразвуком был необходим для обеспечения максимальной экстракции контрольных образцов. Группа учёных разработала несколько методов пробоподготовки с использованием свободного пространства: GC-MS, LLE и SPE. Практическое руководство по LLE также доступно.

При экстракции жидкость-твёрдое вещество (LSE) аналит извлекается из твёрдого вещества жидкостью, которая отделяется фильтрацией. Описаны многочисленные процессы экстракции, представляющие различные типы и уровни энергии: перегонка с водяным паром, одновременная перегонка с водяным паром — экстракция растворителем (SDE), пассивная экстракция горячим растворителем, выщелачивание с принудительной подачей, (автоматизированное) извлечение по Сокслету, метод встряхивания в колбе, механически перемешиваемая рефлюксная экстракция, ультразвуковая экстракция, гамма-лучевая экстракция, микроволновая экстракция (MAE), микроволновая экстракция (Soxwave), микроволновая технология (MAP), газовая фаза MAE, экстракция с повышенной текучестью, извлечение горячей (подкритической) воды, извлечение сверхкритической жидкости (SFE), извлечение жидкости при сверхкритической поддержке, извлечение горячей воды под давлением, усиленная экстракция растворителем (ESE), раствор / осаждение и т. д. Наиболее успешные системы подробно описаны в специализированной литературе, и мы не будем на них останавливаться, поскольку наша цель — дать читателям (инженерам и другим техническим специалистам по пластикам) общее представление о добавках для полимеров и действиях с ними.

Другими, менее часто используемыми экстракторами являются устройства экстракции Underwriters, которые более эффективны, чем Soxhlet, из-за более высокой скорости рециркуляции растворителя, плотно закрытые бутылки, в которых образец и растворитель нагревают под давлением, экстракторы Wiley и колбы, в которых образец просто погружен в растворитель. Экстрактор Wiley был использован в методе определения 2,6-ди-трет-бутил-п-крезола в полиолефинах. Севини и Маркато упомянули использование экстрактора типа Кумагавы, а группа исследователей под руководством ещё одного итальянского специалиста, Фиоренцы, рассказала об устройстве для извлечения, разработанном в соответствии с международными стандартами. Однако эти более «экзотические» экстракторы почти не имели продолжения.

Классическая экстракция растворителем представляет собой фазовый переход растворённого вещества из твёрдой фазы в раствор. Все аналитические извлечения из твёрдых матриц проходят три процесса: транспортировка аналита через частицу образца, который может включать в себя преодоление энергии взаимодействия между аналитом и матрицей образца и / или диффузию аналита через частицу образца; перенос аналита с поверхности частицы образца в объёмную экстракционную жидкость, что может включать в себя преодоление энергии адсорбции на поверхности частицы; и транспортировка экстрагирующего раствора жидкости / аналита из частицы пробы. Эти транспортные процессы зависят от множества физических свойств, таких как диффузия, вязкость, распределение, растворимость и поверхностное натяжение. Эти свойства обычно становятся более благоприятными при более высоких температурах. В следующих частях продолжим рассказ о пробоподготовке для изучения состава полимерных компаундов.