zldmЗаводская лаборатория. Диагностика материаловIndustrial laboratory. Diagnostics of materials1028-68612588-0187ООО «Издательство «ТЕСТ-ЗЛ»10.26896/1028-6861-2020-86-12-5-14zldm-1330Research ArticleАНАЛИЗ ВЕЩЕСТВАSUBSTANCES ANALYSISМикроэкстракционно-цветометрическое определение анионных пав в природных и сточных водахMicroextraction-colorimetric determination of anionic surfactants in natural and waste watersАмелинВ. Г.AmelinV. G.

Василий Григорьевич Амелин

600000, г. Владимир, ул. Горького, д. 87

600901, г. Владимир, мкр. Юрьевец

Vasily G. Amelin

87, Gor’kogo ul., Vladimir, 600000

Yur’evets, Vladimir, 600901

amelinvg@mail.ruЧалави ШаокаШаока Зин АлабдинShogahZen Alabden C.

Шаока Зин Алабдин Чалави Шаока

600000, г. Владимир, ул. Горького, д. 87

Zen Alabden C. Shogah

87, Gor’kogo ul., Vladimir, 600000

БольшаковД. С.BolshakovD. S.

Дмитрий Сергеевич Большаков

600901, г. Владимир, мкр. Юрьевец

Dmitry S. Bolshakov

Yur’evets, Vladimir, 600901

Владимирский государственный университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых; Федеральный центр охраны здоровья животных (ФГБУ «ВНИИЗЖ»)РоссияAlexander and Nikolay Stoletov Vladimir State University; Federal Centre for Animals Health (ARRIAH)Russian FederationВладимирский государственный университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича СтолетовыхРоссияAlexander and Nikolay Stoletov Vladimir State UniversityRussian FederationФедеральный центр охраны здоровья животных (ФГБУ «ВНИИЗЖ»)РоссияFederal Centre for Animals Health (ARRIAH)Russian Federation2020161220208612514Copyright © Амелин В.Г., Чалави Шаока Ш.З., Большаков Д.С., 20202020Амелин В.Г., Чалави Шаока Ш.З., Большаков Д.С.Amelin V.G., Shogah Z.C., Bolshakov D.S.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.zldm.ru/jour/article/view/1330

Разработан экологичный, простой, экспрессный и дешевый способ определения анионных поверхностно-активных веществ в природных и сточных водах микроэкстракционно-цветометрическим методом. Суть предложенного подхода заключалась в извлечении и концентрировании аналитов в кислой среде в форме ассоциатов с органическими реагентами (метиленовый синий и акридиновый желтый) методом дисперсионной жидкостно-жидкостной микроэкстракции при использовании в качестве экстрагирующего и диспергирующего растворителей смеси хлороформ-ацетонитрил, последующей агрегации микрочастиц экстрагента центрифугированием и измерении цветометрических характеристик экстракта с помощью смартфона. В качестве аналитического сигнала использовали значения базисных компонентов цветометрической системы RGB с последующим расчетом итогового цвета: Оптимальные условия микроэкстракционного концентрирования АПАВ из вод (природа экстрагирующего и диспергирующего растворителей, объем диспергирующего растворителя) определяли для системы додецилсульфат натрия — метиленовый синий. Для изучения цветометрических характеристик подготовленных экстрактов в качестве цветорегистрирующего устройства использовали смартфон iPhone X, оснащенный специализированным программным продуктом RGBer. В целях минимизации погрешности измерения, связанной с изменением расстояния до анализируемого объекта и условий его освещения, предложена простая установка. Определяли суммарное содержание наиболее распространенных компонентов моющих средств: додецилсульфата натрия, сульфонола, лауретсульфата и динатрий лаурет-3-сульфосукцината. Пределы обнаружения находятся в диапазоне 0,01 – 0,02 мг/л. Правильность методики проверена методом «введено – найдено». Диапазон определяемых содержаний для всех аналитов составил 0,05 – 1,0 мг/л. Относительное стандартное отклонение результатов анализа не превышает 0,13, продолжительность анализа составляет 20 – 30 мин.

An eco-friendly, simple, rapid and cheap method for determining anionic surfactants in natural and waste waters by microextraction-colorimetric method has been developed. The essence of the proposed approach consisted in extraction and concentration of analytes in an acidic medium in the form of associates with organic reagents (methylene blue and acridine yellow) by dispersion liquid-liquid microextraction using a mixture of chloroform-acetonitrile as an extracting and dispersing solvent, followed by aggregation of extractant microparticles by centrifugation and subsequent measurements of color characteristics using a smartphone. The values of the basic components of the RGB colorimetric system were used as an analytical signal to calculate the final color: The selection of optimal conditions for microextraction concentration of anionic surfactants from natural waters (the nature of the extracting and dispergating solvents, the volume of the dispergating solvent) was performed for the sodium dodecyl sulfate — methylene blue system. To study the colorimetric characteristics of the prepared extracts, a smartphone «iPhone X» was used as a color-registering device equipped with a specialized software product «RGBer». To minimize the measurement error by fixing the distance to the object under study and lighting conditions, we propose an installation that increases the accuracy and sensitivity of the determination and makes the method more mobile. The total content of the most common components of detergents was determined: sodium dodecyl sulfate, sulfonol, laureth sulfate and disodium laureth-3-sulfosuccinate. The detection limits ranged within 0.01 – 0.02 and 0.05 mg/liter. The range of detectable contents for all analytes was 0.05 – 1.0 mg/liter. For the determined surfactants, the equations of the relationship between the analytical signal and the concentration were obtained. The calibration graphs are linear with coefficients of the approximation reliability ≤0.98. The correctness of the method was tested on samples of natural water using the spike test procedure. The relative standard deviation of the analysis results does not exceed 0.13. The analysis duration is 20 – 30 min.

цифровая цветометриясмартфондисперсионная жидкостно-жидкостная микроэкстракцияанионные ПАВприродные и сточные водыdigital colorimetrysmartphonedispersive liquid-liquid microextractionanionic surfactantsnatural and waste watersReferencesМоногарова О. В., Осколок К. В., Апяри В. В. Цветометрия в химическом анализе / Журн. аналит. химии. 2018. Т. 73. № 11. С. 857 – 867.Monogarova O. V., Oskolok K. V., Apyari V. V. Colorimetry in chemical analysis / J. Anal. Chem. 2018. Vol. 73. N 11. P. 1076 – 1084. DOI: 10.1134/S106193481811006O.Апяри В. В., Горбунова М. В., Исаченко А. И. и др. Использование бытовых цветорегистрирующих устройств в количественном химическом анализе / Журн. аналит. химии. 2017. Т. 72. № 11. С. 963 – 977.Apyari V. V., Gorbunova M. V., Isachenko A. I., et al. Use of household color-registering devices in quantitative chemical analysis / J. Anal. Chem. 2017. Vol. 72. N 11. P. 1127 – 1137. DOI: 10.1134/S106193481711003X.Иванов В. М., Кузнецова О. В. Химическая цветометрия: возможности метода, области применения и перспективы / Успехи химии. 2001. Т. 70. № 5. С. 411 – 428.Ivanov V. M., Kuznetsova O. V. Chemical chromaticity potential of the method, applications areas and future prospects / Rus. Chem. Rev. 2001. Vol. 70. N 5. P. 357 – 372. DOI: 10.1070/ RC2001v070n05ABEH000636.Крылов В. А., Крылов А. В., Мосягин П. В., Маткивская Ю. О. Жидкофазное микроэкстракционное концентрирование примесей / Журн. аналит. химии. 2011. Т. 66. № 4. С. 341 – 360.Krylov V. A., Krylov A. V., Mosjagin P. V., Matkiwsky J. O. Microextraction Liquid-phase concentration of the impurities / J. Analyt. Chem. 2011. Vol. 66. N 4. Article 331. DOI: 10.1134/S1061934811040101.ГОСТ 31857–2012. Вода питьевая. Методы определения содержания поверхностно-активных веществ. — М.: Стандартинформ, 2014. — 21 с.Standard GOST 31857–2012. Drinking water. Methods for determination of surfactants content. — Moscow: Standartinform, 2014. — 21 p. [in Russian].Leon V. M., Gonzalez-Mazo E., Gomez-Parra A. Handling of marine and estuarine samples for the determination of linear alkylbenzene sulfonates and sulfophenylcarboxylic acids / J. Chromatogr. A. 2000. Vol. 889. P. 211 – 219. DOI: 10.1016/S0021-9673(00)00569-0.Leon V. M., Gonzalez-Mazo E., Gomez-Parra A. Handling of marine and estuarine samples for the determination of linear alkylbenzene sulfonates and sulfophenylcarboxylic acids / J. Chromatogr. A. 2000. Vol. 889. P. 211 – 219. DOI: 10.1016/ S0021-9673(00)00569-0.Alzaga R., Pena A., Ortiz L., Bayona J. M. Determination of linear alkylbenzensulfonates in aqueous matrices by ion-pair solid-phase microextraction-in-port derivatization — gas chromatography — mass spectrometry / J. Chromatogr. A. 2003. Vol. 999. P. 51 – 60. DOI: 10.1016/S0021-9673(03)00493-X.Alzaga R., Pena A., Ortiz L., Bayona J. M. Determination of linear alkylbenzensulfonates in aqueous matrices by ion-pair solid-phase microextraction-in-port derivatization — gas chromatography — mass spectrometry / J. Chromatogr. A. 2003. Vol. 999. P. 51 – 60. DOI: 10.1016/S0021-9673(03)00493-X.Eichhorn P., Lopez O., Barcelo D. Application of Liquid Chromatography-Electrospray-Tandem Mass Spectrometry for the Identification and Characterisation of Linear Alkylbenzene Sulfonates and Sulfophenyl Carboxylates in Sludge-Amended Soils / J. Chromatogr. A. 2005. Vol. 1067. N 2. P. 171 – 179. DOI: 10.1016/j.chroma.2005.01.014.Eichhorn P., Lopez O., Barcelo D. Application of Liquid Chromatography-Electrospray-Tandem Mass Spectrometry for the Identification and Characterisation of Linear Alkylbenzene Sulfonates and Sulfophenyl Carboxylates in Sludge-Amended Soils / J. Chromatogr. A. 2005. Vol. 1067. N 2. P. 171 – 179. DOI: 10.1016/j.chroma.2005.01.014.Wangkarn S., Soisungnoen P., Rayanakorn M., Grudpan K. Determination of Linear Alkylbenzene Sulfonates in Water Samples by Liquid Chromatography — UV Detection and Confirmation by Liquid Chromatography — Mass Spectrometry / Talanta. 2005. Vol. 67. N 4. P. 686 – 695. DOI: 10.1016/j.talanta.2005.03.011.Wangkarn S., Soisungnoen P., Rayanakorn M., Grudpan K. Determination of Linear Alkylbenzene Sulfonates in Water Samples by Liquid Chromatography — UV Detection and Confirmation by Liquid Chromatography — Mass Spectrometry / Talanta. 2005. Vol. 67. N 4. P. 686 – 695. DOI: 10.1016/j.talanta.2005.03.011.Hirayama Y., Ikegami H., Machida M., Tatsumoto H. Simple and Rapid Determination of Linear Alkylbenzene Sulfonates by In-Tube Solid-Phase Microextraction Coupled with Liquid Chromatography / J. Health Sci. 2006. Vol. 52. P. 228 – 236. DOI: 10.1248/jhs.52.228.Hirayama Y., Ikegami H., Machida M., Tatsumoto H. Simple and Rapid Determination of Linear Alkylbenzene Sulfonates by In-Tube Solid-Phase Microextraction Coupled with Liquid Chromatography / J. Health Sci. 2006. Vol. 52. P. 228 – 236. DOI: 10.1248/jhs.52.228.Jiménez J. R., Luque de Castro M. D. Lab-on-valve for the Automatic Determination of the Total Content and Individual Profiles of Linear Alkylbenzene Culfonates in Water Samples / Electrophoresis. 2008. Vol. 29. N 5. P. 590 – 596. DOI: 10.1002/elps.200700361.Jiménez J. R., Luque de Castro M. D. Lab-on-valve for the Automatic Determination of the Total Content and Individual Profiles of Linear Alkylbenzene Culfonates in Water Samples / Electrophoresis. 2008. Vol. 29. N 5. P. 590 – 596. DOI: 10.1002/elps.200700361.Villar M., Fernández-Torres R., Callejón M., et al. Application of Probe Sonication Extraction for the Determination of Linear Alkylbenzene Sulfonates from Sewage Sludge. Comparison with Other Extraction Methods / Microchem. J. 2008. Vol. 90. N 2. P. 164 – 170. DOI: 10.1016/j.microc.2008.05.005.Villar M., Fernández-Torres R., Callejón M., et al. Application of Probe Sonication Extraction for the Determination of Linear Alkylbenzene Sulfonates from Sewage Sludge. Comparison with Other Extraction Methods / Microchem. J. 2008. Vol. 90. N 2. P. 164 – 170. DOI: 10.1016/j.microc.2008.05.005.Moldovan Z., Avram V., Marincas O., et al. The Determination of the Linear Alkylbenzene Sulfonate Isomers in Water Samples by Gas-Chromatography/Mass Spectrometry / J. Chromatogr. A. 2011. Vol. 1218. N 2. P. 343 – 349. DOI: 10.1016/j.chroma.2010.11.043.Moldovan Z., Avram V., Marincas O., et al. The Determination of the Linear Alkylbenzene Sulfonate Isomers in Water Samples by Gas-Chromatography/Mass Spectrometry / J. Chromatogr. A. 2011. Vol. 1218. N 2. P. 343 – 349. DOI: 10.1016/j.chroma.2010.11.043.Cantarero S., Zafra-Gomez A., Ballesteros O., et al. Matrix Effect Study in the Determination of Linear Alkylbenzene Sulfonates in Sewage Sludge Samples / Environ. Toxicol. Chem. 2011. Vol. 30. N 4. P. 813 – 818. DOI: 10.1002/etc.447.Cantarero S., Zafra-Gomez A., Ballesteros O., et al. Matrix Effect Study in the Determination of Linear Alkylbenzene Sulfonates in Sewage Sludge Samples / Environ. Toxicol. Chem. 2011. Vol. 30. N 4. P. 813 – 818. DOI: 10.1002/etc.447.Guo P., Guan Z., Wang W., et al. Determination of Linear Alkylbenzene Sulfonates by Ion-Pair Solid-Phase Extraction and High-Performance Liquid Chromatography / Talanta. 2011. Vol. 84. N 2. P. 587 – 592. DOI: 10.1016/j.talanta.2011.01.014.Guo P., Guan Z., Wang W., et al. Determination of Linear Alkylbenzene Sulfonates by Ion-Pair Solid-Phase Extraction and High-Performance Liquid Chromatography / Talanta. 2011. Vol. 84. N 2. P. 587 – 592. DOI: 10.1016/j.talanta.2011.01.014.Arvand M., Bozorgzadeh E., Shariati S., Zanjanchi M. A. Trace Determination of Linear Alkylbenzene Sulfonates Using Ionic Liquid Based Ultrasound-Assisted Dispersive Liquid — Liquid Microextraction and Response Surface Methodology / Anal. Methods. 2012. Vol. 4. N. 8. P. 2272 – 2277. DOI: 10.1039/C2AY25302J.Arvand M., Bozorgzadeh E., Shariati S., Zanjanchi M. A. Trace Determination of Linear Alkylbenzene Sulfonates Using Ionic Liquid Based Ultrasound-Assisted Dispersive Liquid — Liquid Microextraction and Response Surface Methodology / Anal. Methods. 2012. Vol. 4. N. 8. P. 2272 – 2277. DOI: 10.1039/C2AY25302J.Martín J., Camacho-Munoz D., Santos J. L., et al. Determination of Priority Pollutants in Aqueous Samples by Dispersive Liquid – Liquid Microextraction / Anal. Chim. Acta. 2013. Vol. 773. P. 60 – 67. DOI: 10.1061/j.aca.2013.02.032.Martín J., Camacho-Munoz D., Santos J. L., et al. Determination of Priority Pollutants in Aqueous Samples by Dispersive Liquid – Liquid Microextraction / Anal. Chim. Acta. 2013. Vol. 773. P. 60 – 67. DOI: 10.1061/j.aca.2013.02.032.Bergé A., Giroud B., Wiest L., et al. Development of a Multiple-Class Analytical Method Based on the Use of Synthetic Matrices for the Simultaneous Determination of Commonly Used Commercial Surfactants in Wastewater by Liquid Chromatography-Tandem Mass Spectrometry / J. Chromatogr. A. 2016. Vol. 1450. P. 64 – 75. DOI: 10.1016/j.chroma.2016.04.078.Bergé A., Giroud B., Wiest L., et al. Development of a Multiple-Class Analytical Method Based on the Use of Synthetic Matrices for the Simultaneous Determination of Commonly Used Commercial Surfactants in Wastewater by Liquid Chromatography-Tandem Mass Spectrometry / J. Chromatogr. A. 2016. Vol. 1450. P. 64 – 75. DOI: 10.1016/j.chroma.2016.04.078.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.