ГОСТ 20843.2-2023 Продукты фенольные каменноугольные. Газохроматографический метод определения компонентного состава дикрезола, трикрезола и ксиленолов

        ГОСТ 20843.2-2023

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

ПРОДУКТЫ ФЕНОЛЬНЫЕ КАМЕННОУГОЛЬНЫЕ

Газохроматографический метод определения компонентного состава дикрезола, трикрезола и ксиленолов

Coal tar phenol products. Gas chromatographic method for determination of composition of dicresol, tricresol and xylenols

МКС 71.080.90

Дата введения 2024-02-01

Предисловие

Цели, основные принципы и общие правила проведения работ по межгосударственной стандартизации установлены ГОСТ 1.0 "Межгосударственная система стандартизации. Основные положения" и ГОСТ 1.2 "Межгосударственная система стандартизации. Стандарты межгосударственные, правила и рекомендации по межгосударственной стандартизации. Правила разработки, принятия, обновления и отмены"

Сведения о стандарте

1 РАЗРАБОТАН Акционерным обществом "Восточный научно-исследовательский углехимический институт" (АО "ВУХИН"), Техническим комитетом по стандартизации ТК 395 "Кокс и продукты коксохимии"

2 ВНЕСЕН Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии

3 ПРИНЯТ Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол от 25 сентября 2023 г. № 165-П)

За принятие проголосовали:

4 Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 29 января 2024 г. № 151-ст межгосударственный стандарт ГОСТ 20843.2-2023 введен в действие в качестве национального стандарта Российской Федерации с 1 февраля 2024 г.

5 ВЗАМЕН ГОСТ 20843.2-89

Информация о введении в действие (прекращении действия) настоящего стандарта и изменений к нему на территории указанных выше государств публикуется в указателях национальных стандартов, издаваемых в этих государствах, а также в сети Интернет на сайтах соответствующих национальных органов по стандартизации.

В случае пересмотра, изменения или отмены настоящего стандарта соответствующая информация будет опубликована на официальном интернет-сайте Межгосударственного совета по стандартизации, метрологии и сертификации в каталоге "Межгосударственные стандарты"

1 Область применения

Настоящий стандарт устанавливает газохроматографический метод определения компонентного состава каменноугольных дикрезола, трикрезола и ксиленолов.

Метод заключается в газохроматографическом разделении компонентов смеси на насадочной колонке и расчете массовой доли компонентов методом "внутренней нормализации".

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие межгосударственные стандарты:

ГОСТ 427 Линейки измерительные металлические. Технические условия

ГОСТ 1770 (ИСО 1042-83, ИСО 4788-80) Посуда мерная лабораторная стеклянная. Цилиндры, мензурки, колбы, пробирки. Общие технические условия

ГОСТ 3022 Водород технический. Технические условия

ГОСТ 4453 Уголь активный осветляющий древесный порошкообразный. Технические условия

ГОСТ 5789 Реактивы. Толуол. Технические условия

ГОСТ 5869 Ангидрид фталевый. Технические условия

ГОСТ 8136 Оксид алюминия активный. Технические условия

ГОСТ 8728 Пластификаторы. Технические условия

ГОСТ 9147 Посуда и оборудование лабораторные фарфоровые. Технические условия

ГОСТ 9410 Ксилол нефтяной. Технические условия

ГОСТ 9805 Спирт изопропиловый. Технические условия

ГОСТ 9880 Толуол каменноугольный и сланцевый. Технические условия

ГОСТ 9949 Ксилол каменноугольный. Технические условия

ГОСТ 11311 Фенол каменноугольный. Технические условия

ГОСТ 11312 Ортокрезол каменноугольный технический. Технические условия

ГОСТ 12026 Бумага фильтровальная лабораторная. Технические условия

ГОСТ 17433 Промышленная чистота. Сжатый воздух. Классы загрязненности

ГОСТ 17567 Хроматография газовая. Термины и определения

ГОСТ 18995.4 Продукты химические органические. Метод определения интервала температуры плавления

ГОСТ 20015 Хлороформ. Технические условия

ГОСТ 25336 Посуда и оборудование лабораторные стеклянные. Типы, основные параметры и размеры

ГОСТ 25706 Лупы. Типы, основные параметры. Общие технические требования

ГОСТ OIML R 76-1 Государственная система обеспечения единства измерений. Весы неавтоматического действия. Часть 1. Метрологические и технические требования. Испытания

_______________

В Российской Федерации также действует ГОСТ Р 53228-2008 "Весы неавтоматического действия. Часть 1. Метрологические и технические требования. Испытания".

Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов и классификаторов на официальном интернет-сайте Межгосударственного совета по стандартизации, метрологии и сертификации (www.easc.by) или указателям национальных стандартов, издаваемым в государствах, указанных в предисловии, или на официальных сайтах соответствующих национальных органов по стандартизации. Если на документ дана недатированная ссылка, то следует использовать документ, действующий на текущий момент, с учетом всех внесенных в него изменений. Если заменен ссылочный документ, на который дана датированная ссылка, то следует использовать указанную версию этого документа. Если после принятия настоящего стандарта в ссылочный документ, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение применяется без учета данного изменения. Если ссылочный документ отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.

3 Аппаратура, посуда и реактивы

3.1 Хроматограф газожидкостный аналитический с двойным пламенно-ионизационным детектором и непосредственным (без соединительных капилляров) подсоединением колонок к испарителю и детектору.

3.2 Колонка газохроматографическая из нержавеющей стали внутренним диаметром 3 мм (2 шт.). Общая длина каждой колонки - 4 м. Для соединения секций (в любом наборе) используют переходники из запасных частей к хроматографу или специально изготовленные.

3.3 Микрошприц типа "Газохром" вместимостью 1 мкл по нормативному документу государства, принявшего настоящий стандарт

.

_______________

В Российской Федерации действуют ТУ 4215-005-17244249-99 "Микрошприц "Газохром 101".

3.4 Линейка измерительная металлическая по ГОСТ 427.

3.5 Лупа измерительная общего назначения по ГОСТ 25706 или электронный интегратор.

3.6 Шкаф сушильный, обеспечивающий температуру нагрева (100±10)°C.

3.7 Баня водяная по нормативному документу государства, принявшего настоящий стандарт

.

_______________

В Российской Федерации действуют ТУ 10-23-103-88 "Бани водяные лабораторные. Технические условия".

3.8 Чашка выпарительная фарфоровая по ГОСТ 9147 вместимостью 100 или 250 см

.

3.9 Неподвижная фаза - диментилфталат по ГОСТ 8728, изготовленный централизованно или в лабораторных условиях (приложение А) и имеющий температуру плавления 130,5°C-134,5°C, удельное вращение - минус 110.

3.10 Твердый носитель: хроматон N-AW-HMDS или хроматон N-AW-TMDS с фракцией 0,16-0,20 или 0,20-0,25 мм.

3.11 Растворитель для неподвижной фазы - ксилол по ГОСТ 9949 или ГОСТ 9410.

3.12 Вещества для приготовления калибровочной смеси:

- фенол по ГОСТ 11311;

- о-крезол по ГОСТ 11312;

-

м

-крезол с массовой долей основного вещества не менее 98%; -

п

-крезол с температурой кристаллизации не менее 32,5

°C

по нормативному документу государства, принявшего настоящий стандарт

;

_______________

В Российской Федерации действуют ТУ 6-09-2444-77 "П-Крезол (п-Метилфенол) чистый. Технические условия".

- газ-носитель: гелий сжатый по нормативному документу государства, принявшего настоящий стандарт

;

_______________

В Российской Федерации действуют ТУ 0271-135-31323949-2005 "Гелий газообразный (сжатый). Технические условия".

- водород технический по ГОСТ 3022;

- воздух сжатый по ГОСТ 17433 для питания пневматических приборов и средств автоматизации.

Допускается применение газохроматографической аппаратуры и другого оборудования по классу точности, реактивов и твердых носителей по качеству не ниже указанных в настоящем стандарте.

4 Подготовка к испытанию

4.1 Приготовление сорбента

Неподвижную фазу, составляющую 10%-15% массы носителя, взвешивают (результат взвешивания в граммах записывают с точностью до второго десятичного знака) и растворяют в избытке растворителя.

В полученный раствор при перемешивании добавляют твердый носитель. Растворитель удаляют кипячением на водяной бане. Затем полученный сорбент сушат в сушильном шкафу в течение 3 ч при температуре (100±10)°C.

4.2 Две хроматографические колонки заполняют сорбентом, устанавливают в термостат хроматографа и, не подсоединяя к детекторам, выдерживают в токе газа-носителя, повышая температуру от комнатной до 145°C, пока не установится стабильная нулевая линия в рабочих условиях измерения.

4.3 Монтаж, наладку и вывод хроматографа на режим по двухколоночной схеме работы проводят в соответствии с инструкцией, прилагаемой к прибору.

5 Проведение испытания

5.1 Пробу отбирают микрошприцем, вводят в хроматограф и хроматографируют при условиях, указанных в таблице 1.

Таблица 1 - Условия проведения испытания

Параметр	Норма
Температура термостата, °C	140±1
Температура испарителя, °C	220±5
Температура детектора, °C	220±10
Скорость газа-носителя, см /мин	50-70
Скорость диаграммной ленты, мм/ч	200-240
Объем вводимой пробы, мм	0,2-0,4

Параметры чувствительности пламенно-ионизационного детектора подбирают экспериментально так, чтобы массовой доле компонента 1% соответствовал пик высотой не менее 10 мм (применяют переключение шкалы самописца на усилителе).

5.2 Порядок выхода основных компонентов фенольных продуктов и относительное время удерживания компонентов указаны в таблице 2.

Таблица 2 - Относительное время удерживания компонентов

1 - фенол; 2 - о-крезол; 3 - 2,6-ксиленол; 4 - п-крезол; 5 - м-крезол; 6 - 2,4-ксиленол+о-этилфенол; 7 - 2,5-ксиленол; x - изменение чувствительности

Рисунок 1 - Типовая хроматограмма дикрезола

5.3 Типовые хроматограммы дикрезола, трикрезола и ксиленолов представлены на рисунках 1-3.

1 - фенол; 2 - о-крезол; 3 - 2,6-ксиленол; 4 - п-крезол; 5 - м-крезол; 6 - 2,4-ксиленол+о-этилфенол; 7 - 2,5-ксиленол; 8 - 2,3-ксиленол+п-этилфенол; 9 - 3,5-ксиленол+м-этилфенол; x - изменение чувствительности

Рисунок 2 - Типовая хроматограмма трикрезола

1 - фенол; 2 - о-крезол; 3 - п-крезол; 4 - м-крезол; 5 - 2,4-ксиленол+о-этилфенол; 6 - 2,5-ксиленол; 7 - 2,3-ксиленол+п-этилфенол; 8 - 3,5-ксиленол+м-этилфенол; 9 - 3,4-ксиленол; 10-14 - неидентифицированные примеси

Рисунок 3 - Типовая хроматограмма ксиленолов

6 Обработка результатов

6.1 Хроматограммы рассчитывают методом "внутренней нормализации" с применением электронного интегратора или вручную.

Площадь пика каждого компонента

в квадратных миллиметрах вычисляют по формуле

, (1)

где

- высота пика, мм;

- ширина пика, измеренная на середине его высоты, мм;

- масштаб записи сигнала пика.

6.2 Высоту пика измеряют линейкой, а ширину - измерительной лупой.

При неполном разделении за ширину пика принимают удвоенную полуширину, измеренную на половине высоты пика.

Степень разделения для м- и п-крезола R по ГОСТ 17567 должна быть не ниже 0,5.

6.3 Массовую долю каждого компонента

в процентах вычисляют по формуле

, (2)

где

- площадь пика каждого компонента, мм

;

- сумма площадей пиков, мм

;

K - относительный градуировочный коэффициент (для определяемых компонентов K=1).

6.4 Для проверки правильности результатов анализа проводят хроматографирование искусственных смесей, близких по составу анализируемым продуктам. Готовят не менее трех искусственных смесей. Результат взвешивания каждого компонента записывают с точностью до четвертого десятичного знака.

Снимают не менее трех хроматограмм для каждой искусственной смеси, вычисляя массовую долю каждого компонента в соответствии с 6.3.

6.5 Для каждого компонента смеси за результат определения принимают среднее арифметическое результатов всех определений.

Относительную погрешность определения

в процентах вычисляют по формуле

, (3)

где

- массовая доля

i

-го компонента искусственной смеси, рассчитанная по хроматограмме, %;

q - массовая доля компонента в искусственной смеси, %.

6.6 Полученный результат определения считается правильным, если погрешность определения массовой доли компонентов менее 20% не превышает 10%, массовой доли компонентов 20%-60% не превышает 5%.

6.7 Если погрешность определения превышает допускаемые значения, готовят новую калибровочную смесь, повторяя процедуры хроматографирования и расчета.

Если погрешность определения, полученная с помощью новой искусственной смеси, также превышает допускаемые значения, применяемый сорбент подлежит замене.

6.8 Проверка результатов анализа осуществляется периодически по плану при ежедневных определениях не реже одного раза в два месяца и вне плана в следующих случаях:

- на вновь приготовленном сорбенте перед серийными определениями;

- при степени разделения, близкой или равной 0,5;

- при разногласиях в оценке результатов анализа.

6.9 За результат анализа принимают среднее арифметическое результатов двух параллельных определений.

6.10 Прецизионность метода

6.10.1 Предел воспроизводимости

Результаты двух определений, выполненных в разных лабораториях, с использованием представительной пробы, отобранной из одной аналитической пробы, при доверительной вероятности P=0,95 не должны превышать значений, указанных в таблице 3.

Таблица 3 - Абсолютные допускаемые расхождения между результатами двух параллельных определений

6.11 Предел повторяемости

6.12 Результаты двух параллельных измерений, выполненных в условиях повторяемости (в одной лаборатории, одним оператором, на одном и том же оборудовании, в течение короткого промежутка времени, с использованием представительной пробы) не должны превышать допускаемых значений, указанных в таблице 4.

Таблица 4 - Абсолютные допускаемые расхождения между результатами анализа одной пробы

Приложение А

(рекомендуемое)

Получение диментилфталата

Диментиловый эфир фталевой кислоты (диментилфталат) получают путем синтеза фталевого ангидрида и ментола.

Эмпирическая формула -

.

Молекулярная масса - 442,64.

А.1 Аппаратура, посуда, реактивы

А.1.1 Мешалка механическая с частотой вращения 100-120 об/мин.

А.1.2 Шкаф сушильный, обеспечивающий температуру (50±5)°C.

А.1.3 Весы лабораторные общего назначения по ГОСТ OIML R 76-1, класса точности II с наибольшим пределом взвешивания 200 г, с поверочной ценой деления 0,001-0,1 г

А.1.4 Баня глицериновая с электрообогревом, обеспечивающая температуру нагрева 110°C-150°C.

А.1.5 Установка для проведения синтеза: круглодонная колба с тремя горловинами по ГОСТ 25336 вместимостью 500 см

, приемник-ловушка вместимостью 2 см

с холодильником и термометром по ГОСТ 400 типа ТН4 исполнения 1, с пределами измерений в диапазоне от 0

°C

до 150

°C

А.1.6 Установка для проведения очистки диментилфталата:

- стеклянная колонка высотой 150 мм, диаметром 30-40 мм с конической или плоскодонной колбой вместимостью 1000 см

по ГОСТ 25336;

- колба круглодонная для перегонки вместимостью 1000 см

с холодильником, алонжем и плоскодонной или конической колбой по ГОСТ 25336 вместимостью 50-100 см

;

- колба с тубусом по ГОСТ 25336.

А.1.7 Установка для перекристаллизации диментилфталата состоит из: колбы круглодонной с двумя горловинами по ГОСТ 25336 вместимостью 250 см

, холодильника по ГОСТ 25336 и термометра.

А.1.8 Воронка Бюхнера по ГОСТ 9147 диаметром 65 мм.

А.1.9 Воронка лабораторная по ГОСТ 25336.

А.1.10 Колба плоскодонная или коническая по ГОСТ 25336 вместимостью 250 см

.

А.1.11 Цилиндр исполнений 1 и 3 - 100 и 500 см

соответственно по ГОСТ 1770.

А.1.12 Ангидрид фталевый по ГОСТ 5869.

А.1.13 Ментол натуральный фармакопейный кристаллический с температурой плавления 41°C-44°C.

А.1.14 н-Толуолсульфокислота, моногидрат.

А.1.15 Толуол по ГОСТ 9880 или ГОСТ 5789.

А.1.16 Спирт изопропиловый по ГОСТ 9805.

А.1.17 Окись алюминия по ГОСТ 8136 для хроматографии первой степени активации.

А.1.18 Уголь активный по ГОСТ 4453.

А.1.19 Фильтры бумажные по ГОСТ 12026 и бязевые.

Допускается применение аппаратуры и оборудования, имеющих аналогичные метрологические характеристики, и реактивов по качеству не ниже указанных.

А.2 Синтез диментилфталата

А.2.1 В круглодонную колбу загружают 9,90 г фталевого ангидрида, 20,90 г ментола, 0,27 г

н

-толуолсульфокислоты и 268 см

толуола. Колбу устанавливают на бане, пропускают через холодильник воду нагревают реакционную массу до кипения (110

°C)

и кипятят при этой температуре 140 ч.

В процессе синтеза получается около 260 см

реакционной смеси и выделяется 0,7 см

воды.

А.2.2 Очистка диментилфталата

В конец стеклянной колонки помещают ватный тампон и затем 50 г окиси алюминия. Через содержимое колонки пропускают 100 см

толуола, а затем калибровочную смесь, полученную в соответствии с А.2.1.

После этого пропускают еще 400 см

толуола и присоединяют его к основному раствору в приемнике.

Затем раствор из приемника переливают в перегонную колбу, устанавливают ее на баню, подают воду в холодильник, нагревают баню до температуры 130°C-140°C и отгоняют толуол. В конце отгонки смесь переливают в колбу с тубусом и подключают к системе вакуум.

После отгонки толуола должно получиться 20-21 г технического диментилфталата.

А.2.3 Первая ступень перекристаллизации

В круглодонную колбу с очищенным в соответствии с А.2.2 диментилфталатом добавляют 58,6 см

изопропилового спирта и 0,9 г активного угля. Колбу устанавливают на баню, подают воду в холодильник, содержимое колбы нагревают до кипения (120

°C)

и кипятят в течение 30 мин. Затем раствор отфильтровывают от угля на воронке Бюхнера через два бумажных фильтра.

Фильтрат охлаждают вначале на воздухе до температуры 20°C-30°C. Затем фильтрат с выпавшим осадком охлаждают в емкости со льдом до температуры 5°C-10°C.

Осадок диментилфталата фильтруют через бязевый фильтр и промывают 13 см

изопропилового спирта, охлажденного до 5

°C-10°C.

Продукт сушат в сушильном шкафу при температуре 50°C.

Масса диментилфталата после первой ступени перекристаллизации составляет 12-13 г.

А.2.4 Вторая ступень перекристаллизации

Вторую ступень перекристаллизации диментилфталата проводят в той же последовательности и на той же установке, но при этом берут полученный после первой ступени перекристаллизации диметилфталат, 62,5 см

изопропилового спирта и 0,9 г активного угля.

Выход готового диментилфталата после второй ступени составляет 10-11 г.

А.3 Проверка качества готового продукта

А.3.1 По физико-химическим показателям диментилфталат должен соответствовать требованиям и нормам, указанным в таблице А.1.

Таблица А.1 - Физико-химические показатели

А.3.2 Определение удельного вращения

А.3.2.1 Удельное вращение диментилфталата измеряют в растворе хлороформа массовой концентрации диментилфталата 0,04 г/см

.

А.3.2.2 Приборы и реактивы:

- сахариметр типа СУ-4 с пределами измерения от минус 40

°C

до 120

°C

по нормативному документу государства, принявшего настоящий стандарт

;

_______________

В Российской Федерации действуют ТУ 25-05.2417-78 "Сахариметр универсальный СУ-4".

- кювета поляриметрическая по ГОСТ 25336 длиной 1 дм;

- хлороформ фармакопейный по ГОСТ 20015 с температурой кипения 59,5°C-62°C;

- цилиндры по ГОСТ 1770 вместимостью 25 или 50 см

;

- весы лабораторные общего назначения по ГОСТ OIML R 76-1, класса точности II с наибольшим пределом взвешивания 200 г, с поверочной ценой деления 0,001-0,1 г.

А.3.2.3 Приготовление раствора диментилфталата

1,000 г продукта растворяют в 25 см

хлороформа. Готовят три раствора для параллельных определений.

А.3.2.4 Определение проводят в поляриметрической кювете в соответствии с инструкцией к прибору. Кювету с раствором препарата помещают в сахариметр и показания шкалы регистрируют 11 раз.

А.3.2.5 Обработка результатов

Удельное вращение

вычисляют по формуле

, (А.1)

где

- показание шкалы,

°S;

2,88 - коэффициент перехода от шкалы сахарных градусов к угловым градусам;

c

- концентрация раствора, г/см

;

l - длина кюветы, дм.

Допускаемая абсолютная суммарная погрешность результата анализа составляет ±10 при доверительной вероятности P=0,95.

А.4 Требования безопасности

А.4.1 Синтез диментилфталата проводят в вытяжном шкафу, соблюдая общие правила безопасной работы с химическими веществами и применяя индивидуальные средства защиты.

А.4.2 Все рабочие помещения должны быть оборудованы приточно-вытяжной вентиляцией.

А.4.3 В рабочем помещении должны быть средства пожаротушения: асбестовое полотно, огнетушители типов ОХП и ОУ.

А.5 Хранение

А.5.1 Диментилфталат хранят в упакованном виде вдали от нагревательных приборов.

А.5.2 Срок хранения продукта - 1 год со дня изготовления.

А.5.3 По истечении срока хранения диментилфталат может быть использован при условии соответствия его качества требованиям, указанным в таблице А.1.