МУК 4.1.3086-13. 4.1. Методы контроля. Химические факторы. Газохроматографическое определение гексаметилендиамина в водных вытяжках из полимерных материалов, применяемых в пищевой промышленности. Методические указания

(утв. Роспотребнадзором 29.07.2013)

29 июля 2013 года

4.1 МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ. ХИМИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ

ГАЗОХРОМАТОГРАФИЧЕСКОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГЕКСАМЕТИЛЕНДИАМИНА В ВОДНЫХ ВЫТЯЖКАХ ИЗ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ, ПРИМЕНЯЕМЫХ В ПИЩЕВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ МУК 4.1.3086-13

1. Разработаны ФБУН «Федеральный научный центр гигиены им. Ф.Ф. Эрисмана» Роспотребнадзора (В.Н. Ракитский, Т.В. Юдина, Н.Е. Федорова, О.Е. Егорченкова).

2. Рекомендованы к утверждению Комиссией по государственному санитарно-эпидемиологическому нормированию при Федеральной службе по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека (Протокол от 30 мая 2013 г. № 1).

3. Утверждены Руководителем Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека, Главным государственным санитарным врачом Российской Федерации Г.Г. Онищенко 29 июля 2013 г.

4. Введены впервые.

Свидетельство об аттестации от 09.10.2012 № 01.00282-2008/0144.09.10.12.

Настоящие методические указания устанавливают порядок применения метода газохроматографического количественного анализа водных вытяжек из изделий и материалов на основе гексаметилендиамина (полиамиды) и гексаметилендиизоцианата (полиуретаны) для определения в них гексаметилендиамина в диапазоне 0,005 — 0,5 мг/дм3.

Методические указания носят рекомендательный характер.

Название действующего вещества по ИСО: гексаметилендиамин.

Название действующего вещества по ИЮПАК: гексан-1,6-диамин; 1,6-диаминогексан.

Структурная формула:

Эмпирическая формула: \text{С}_{6}H_{16}N_{2} .

Молекулярная масса: 116,21 г/моль.

Бесцветное кристаллическое вещество с характерным аминным запахом, похожим на пиперидин. Плотность 0,84 г/см3. Температура плавления 42 °C, кипения — 205 °C. Хорошо растворим в большинстве органических растворителей. Растворимость воде — 96 г/100 см3. Перегоняется с водяным паром. Устойчив на воздухе, горюч, температура вспышки 93 °C.

1. Метрологические характеристики

При соблюдении всех регламентированных условий проведения анализа в точном соответствии с данной методикой погрешность (и ее составляющие) результатов измерений при доверительной вероятности P = 0,95 не превышает значений, приведенных в табл. 1 для соответствующих диапазонов концентраций.

Полнота извлечения вещества, стандартное отклонение, доверительный интервал среднего результата для всего диапазона измерений (n = 20) приведены в табл. 2.

Таблица 2

доверительный интервал среднего результата

2. Метод измерений

Методика основана на определении гексаметилендиамина с помощью капиллярной газожидкостной хроматографии (ГЖХ) с электронозахватным (ЭЗД) или масс-селективным детектором (МСД) после извлечения вещества из анализируемых образцов толуолом, обработки экстракта трифторуксусным ангидридом с образованием соответствующего диамида.

Количественное определение проводится методом абсолютной калибровки.

3. Средства измерений, вспомогательные устройства, реактивы и материалы

3.1. Средства измерений

Примечание. Допускается использование средств измерения с аналогичными или лучшими характеристиками.

3.2. Реактивы

Примечание. Допускается использование реактивов с более высокой квалификацией, не требующих дополнительной очистки растворителей.

3.3. Вспомогательные устройства, материалы

Примечание. Допускается использование вспомогательных средств измерений, устройств и материалов с аналогичными или лучшими техническими характеристиками.

4. Требования безопасности

4.1. При выполнении измерений необходимо соблюдать требования техники безопасности при работе с химическими реактивами по ГОСТ 12.1.007-76, требования по электробезопасности при работе с электроустановками по ГОСТ Р 12.1.019-09, а также требования, изложенные в технической документации на газовый хроматограф.

4.2. Помещение должно соответствовать требованиям пожаробезопасности по ГОСТ 12.1.004-91 и иметь средства пожаротушения по ГОСТ 12.4.009-83. Содержание вредных веществ в воздухе не должно превышать ПДК (ОБУВ), установленных ГН 2.2.5.1313-03 и 2.2.5.2308-07. Организация обучения работников безопасности труда — по ГОСТ 12.0.004-90.

4.3. При работе с газами, находящимися в баллонах под давлением до 15 МПа (150 кгс/см2), необходимо соблюдать «Правила устройства и безопасной эксплуатации стационарных компрессорных установок, воздухопроводов и газопроводов под давлением», ПБ 03-576-03. Запрещается открывать вентиль баллона, не установив на нем понижающий редуктор.

5. Требования к квалификации оператора

К выполнению измерений допускают специалиста, прошедшего обучение, освоившего методику, владеющего техникой, имеющего опыт работы на жидкостном хроматографе и подтвердившего соответствие получаемых результатов нормативам контроля погрешности измерений по п. 13.

6. Условия измерений

При выполнении измерений соблюдают следующие условия:

• процессы приготовления растворов и подготовки проб к анализу проводят при температуре воздуха (20 +/- 5) °C и относительной влажности не более 80%;
• выполнение измерений на газовом хроматографе проводят в условиях, рекомендованных технической документацией к прибору.

7. Подготовка к выполнению измерений

Измерениям предшествуют следующие операции: приготовление раствора гидроксида натрия, фосфатного буферного раствора, градуировочных растворов, растворов внесения, установление градуировочной характеристики.

7.1. Приготовление раствора гидроксида натрия с молярной концентрацией 1 моль/дм3 (1М раствор)

В мерную колбу вместимостью 250 см3, содержащую 100 — 150 см3 бидистиллированной воды, помещают (10 +/- 0,1) г натрия гидроксида, доводят водой до метки, тщательно перемешивают.

7.2. Приготовление 1М фосфатного буферного раствора (pH 7)

В мерную колбу вместимостью 250 см3, содержащую 100 — 150 см3 бидистиллированной воды, помещают (34 +/- 0,1) г калия фосфорнокислого однозамещенного, доводят водой до метки, тщательно перемешивают. Контролируют pH раствора с помощью pH-метра, при необходимости доводят его значение до 7 с применением 1М раствора гидроксида натрия.

7.3. Приготовление градуировочных растворов

7.3.1. Исходный раствор гексаметилендиамина для градуировки (концентрация 100 мкг/см3). В мерную колбу вместимостью 100 см3 помещают 0,0100 г гексаметилендиамина, растворяют в 50 — 60 см3 толуола, доводят толуолом до метки, тщательно перемешивают.

Раствор хранят в темноте в холодильнике при температуре 4 — 6 °C в течение 3 месяцев.

7.3.2. Раствор № 1 трифторуксусного производного гексаметилендиамина для градуировки (концентрация гексаметилендиамина 5 мкг/см3). В градуированную пробирку с пришлифованной пробкой вместимостью 10 см3 помещают 5 см3 исходного раствора гексаметилендиамина с концентрацией 100 мкг/см3 (п. 7.3.1), вносят 50 мм3 трифторуксусного ангидрида (с помощью микрошприца), перемешивают, помещают на 1 ч в термостат при 55 °C. Пробирку вынимают из термостата, охлаждают до комнатной температуры. Вносят 4 см3 фосфатного буферного раствора, приготовленного по п. 7.2, перемешивают встряхиванием. После разделения слоев отбирают с помощью пипетки около 4 см3 верхнего толуольного слоя, переносят его в чистую градуированную пробирку на 10 см3, вносят в нее около 0,100 г безводного сульфата натрия для удаления следов влаги, оставляют на 4 — 5 мин.

Затем с помощью пипетки на 5 см3 отбирают 2,5 см3 раствора, переносят его в мерную колбу на 50 см3, содержащую 20 — 30 см3 толуола, доводят толуолом до метки. Получают раствор трифторуксусного производного гексаметилендиамина с концентрацией гексаметилендиамина 5 мкг/см3.

Раствор хранят в морозильной камере при температуре -18 °C в течение месяца.

7.3.3. Рабочие растворы № 2 — 8 производного гексаметилендиамина для градуировки (концентрация гексаметилендиамина 0,01 — 1,0 мкг/см3).

В мерную колбу вместимостью 25 см3 помещают 5,0 см3 градуировочного раствора производного гексаметилендиамина № 1 с концентрацией 5 мкг/см3 (п. 7.3.2), доводят до метки толуолом, тщательно перемешивают, получают рабочий раствор № 2 с концентрацией гексаметилендиамина 1,0 мкг/см3.

В 4 мерные колбы вместимостью 50 см3 помещают по 5,0; 2,0; 1,0 и 0,5 см3 градуировочного раствора производного гексаметилендиамина № 1 с концентрацией 5 мкг/см3 (п. 7.3.2), доводят до метки толуолом, тщательно перемешивают, получают рабочие растворы № 3 — 6 с концентрацией гексаметилендиамина 0,5; 0,2; 0,1 и 0,05 мкг/см3 соответственно.

В 2 мерные колбы вместимостью 50 см3 помещают по 1,0 и 0,5 см3 градуировочного раствора производного гексаметилендиамина № 2 с концентрацией 1 мкг/см3, доводят до метки толуолом, тщательно перемешивают, получают рабочие растворы № 7 — 8 с концентрацией гексаметилендиамина 0,02 и 0,01 мкг/см3 соответственно.

Рабочие растворы хранят в морозильной камере при температуре -18 °C в течение месяца.

7.4. Приготовление растворов внесения

7.4.1. Исходный раствор гексаметилендиамина для внесения (концентрация 100 мкг/см3). В мерную колбу вместимостью 100 см3 помещают 0,0100 г гексаметилендиамина, растворяют в 50 — 60 см3 бидистиллированной воды, доводят водой до метки, тщательно перемешивают.

7.4.2. Рабочий раствор гексаметилендиамина для внесения (концентрация 5 мкг/см3). В мерную колбу вместимостью 100 см3 помещают 5,0 см3 раствора внесения с концентрацией 100 мкг/см3 (п. 7.4.1), доводят до метки бидистиллированной водой, тщательно перемешивают.

Этот раствор используют для приготовления проб с внесением при оценке полноты извлечения вещества методом «внесено-найдено», а также контроле точности измерений методом «добавок».

7.5. Установление градуировочной характеристики

Градуировочную характеристику, выражающую зависимость площади пика трифторуксусного производного гексаметилендиамина от концентрации гексаметилендиамина в растворе, устанавливают методом абсолютной калибровки по 7 растворам для градуировки № 2 — 8 (условия хроматографирования по п. 9.1) или 5 растворам для градуировки № 2 — 6 (условия хроматографирования по п. 9.2).

В инжектор хроматографа вводят по 1 (анализ по п. 9.1) или 2 мм3 (анализ по п. 9.2) каждого градуировочного раствора и анализируют в условиях хроматографирования по пп. 9.1 или 9.2. Осуществляют не менее 3 параллельных измерений. Устанавливают площади пиков производного гексаметилендиамина, на основании которых строят градуировочную зависимость.

8. Подготовка пробы водной вытяжки для анализа, хранение

Водную вытяжку из изделий и материалов на основе гексаметилендиамина (полиамиды) и гексаметилендиизоцианата (полиуретаны) готовят в соответствии с технической документацией на получение каждого вида полимерной продукции.

Вытяжку из полимерного материала хранят в химически чистой емкости с притертой пробкой в защищенном от света месте. Объем отобранной пробы должен быть не менее 15 см3. Срок хранения проб — 10 дней в холодильнике (в темноте) в герметично закрытой таре, заполненной под пробку.

При исследовании вытяжек на основе разбавленных водных растворов кислот (уксусной, лимонной, молочной) пробу перед анализом нейтрализуют 1М раствором гидроксида натрия до pH 8 — 9 (контроль по индикаторной бумаге).

9. Выполнение определения

Пробу водной вытяжки объемом 4 см3 помещают в делительную воронку вместимостью 10 см3, вносят 0,5 г хлористого натрия, перемешивают до полного растворения соли. Вносят в воронку 2 см3 толуола, интенсивно встряхивают в течение 3 мин. После разделения фаз верхний толуольный слой переносят в градуированную пробирку на 10 см3. Экстракцию гексаметилендиамина повторяют еще дважды порциями толуола по 2 см3 и встряхивают в течение 3 мин.

В пробирку с объединенным толуольным экстрактом вносят 20 мм3 трифторуксусного ангидрида (с помощью микрошприца), перемешивают, помещают на 1 ч в термостат при 55 °C. Пробирку вынимают из термостата, охлаждают до комнатной температуры. Вносят 4 см3 фосфатного буферного раствора, приготовленного по п. 7.2, перемешивают встряхиванием вверх-вниз в течение 1 мин. После разделения слоев отбирают с помощью пипетки около 5 см3 верхнего толуольного слоя, переносят его в чистую градуированную пробирку на 10 см3, вносят в нее около 0,100 г безводного сульфата натрия для удаления следов влаги, оставляют на 4 — 5 мин.

Затем с помощью пипетки на 5 см3 отбирают 3 см3 раствора (1/2 часть толуольного экстракта), переносят его в круглодонную колбу для упаривания вместимостью 10 см3, упаривают на ротационном вакуумном испарителе при температуре 40 — 45 °C до влажного остатка. Остаток растворяют в 1 см3 толуола и анализируют на содержание гексаметилендиамина по п. 9.1. При анализе по п. 9.2 остаток растворяют в 0,2 см3 толуола.

Условия хроматографирования

9.1. Газовый хроматограф, снабженный электронно-захватным детектором с пределом детектирования по линдану 3,4 \cdot 10^{- 14}\text{г}/\text{с} , автоматическим пробоотборником, предназначенный для работы с капиллярной колонкой.

Хроматографическая капиллярная кварцевая колонка, длиной 30 м, внутренним диаметром 0,25 мм, содержащая сорбент: 14% цианпропилфенилполисилоксана и 86% диметилполисилоксана, толщина пленки сорбента 0,25 мкм.

Температура термостата колонки программированная. Начальная температура — 100 °C, выдержка 2 мин, нагрев колонки со скоростью 25 градусов в минуту до температуры 270 °C, выдержка 3 мин.

Газ-носитель — азот, поток 1,0 см3/мин, средняя линейная скорость: 27 см/с, давление 99,5 кПа.

9.2. Газовый хроматограф, снабженный масс-селективным детектором, автоматическим пробоотборником, предназначенный для работы с капиллярной колонкой.

Хроматографическая капиллярная кварцевая колонка длиной 30 м, внутренним диаметром 0,25 мм, содержащая сорбент: 5% фенилполисилоксана и 95% диметилполисилоксана, толщина пленки сорбента 0,25 мкм.

Температура термостата колонки программированная. Начальная температура — 100 °C, выдержка 3 мин, нагрев колонки со скоростью 25 градусов в минуту до температуры 270 °C, выдержка 2 мин.

Газ 1 (гелий): поток в колонке 1,0 см3/мин; средняя линейная скорость: 37 см/с, давление 72,5 кПа.

Количественный расчет по иону m/z 126.

Хроматографируемый объем: 2 мм3.

Линейный диапазон детектирования: 0,1 — 1,0 нг.

Пробу вводят в испаритель хроматографа не менее двух раз. Устанавливают площади пиков производного вещества, находят среднее значение, с помощью градуировочной характеристики определяют концентрацию гексаметилендиамина в хроматографируемом растворе.

Образцы, дающие пики большие, чем градуировочный раствор с концентрацией 1,0 мкг/см3, разбавляют толуолом не более чем в 50 раз.

10. Обработка результатов анализа

Содержание гексаметилендиамина в пробе (X, мг/дм3) рассчитывают по формуле:

где C — концентрация гексаметилендиамина, найденная по градуировочной характеристике в соответствии с величиной площади хроматографического пика трифторуксусного производного, мкг/см3;

V — объем экстракта, подготовленного для хроматографирования, см3;

W — объем анализируемого образца, см3;

K — коэффициент, учитывающий объем аликвоты, взятый для анализа, равен 2.

11. Проверка приемлемости результатов параллельных определений

За результат анализа принимают среднее арифметическое результатов двух параллельных определений, расхождение между которыми не превышает предел повторяемости:

(1)

где X_{1} , X_{2} — результаты параллельных определений, мг/дм3;

r — значение предела повторяемости (табл. 1), при этом r = 2,8\sigma_{r} .

При невыполнении условия (1) выясняют причины превышения предела повторяемости, устраняют их и вновь выполняют анализ.

Примечание. Идентификация и расчет концентрации вещества в пробах могут быть проведены с помощью компьютерной программы обработки хроматографических данных, включенной в аналитическую систему.

12. Оформление результатов

(X \pm \Delta)\text{мг}/\text{дм}^{3} при вероятности P = 0,95,

где - среднее арифметическое результатов определений, признанных приемлемыми, мг/дм3;

где \delta — граница относительной погрешности методики (показатель точности в соответствии с диапазоном концентраций, табл. 1), %.

Если содержание компонента менее нижней границы диапазона определяемых концентраций, результат анализа представляют в виде:

«содержание гексаметилендиамина в пробе водной вытяжки менее 0,005 мг/дм3» <*>.

<*> — 0,005 мг/дм3 — предел обнаружения.

13. Контроль качества результатов измерений

Оперативный контроль погрешности и воспроизводимости измерений осуществляется в соответствии с ГОСТ Р ИСО 5725-1-6-02 «Точность (правильность и прецизионность) методов и результатов измерений».

13.1 Контроль стабильности градуировочной характеристики

Контроль стабильности градуировочной характеристики проводят в начале и по окончании каждой серии анализов.

При контроле стабильности градуировочной характеристики проводят измерения не менее трех образцов концентраций для градуировки, содержание гексаметилендиамина в которых должно охватывать весь диапазон концентраций от 0,01 до 1,0 мкг/см3 (0,05 — 1,0 мкг/см3 при масс-спектрометрическом детектировании).

Градуировочная характеристика считается стабильной, если для каждого из используемого для контроля градуировочного раствора сохраняется соотношение:

C — известная концентрация градуировочного раствора гексаметилендиамина, взятая для контроля стабильности градуировочной характеристики, мкг/см3;

B — норматив контроля погрешности градуировочной характеристики, % (равен 10% при P = 0,95).

Если величина расхождения (A) превышает 10%, делают вывод о невозможности применения градуировочной характеристики для дальнейших измерений. В этом случае выясняют и устраняют причины нестабильности градуировочной характеристики и повторяют контроль ее стабильности с использованием других градуировочных растворов гексаметилендиамина, предусмотренных МВИ. При повторном обнаружении нестабильности градуировочной характеристики устанавливают ее заново согласно п. 7.5.

Стабильность результатов измерений контролируют перед проведением измерений, анализируя один из градуировочных растворов.

13.2. Плановый внутрилабораторный оперативный контроль процедуры выполнения анализа проводится методом «добавок».

C_{\text{д}} \geq \Delta_{\text{л},X} + \Delta_{\text{л},X\prime},

где \pm \Delta_{\text{л},X} ( + / - \Delta_{\text{л},X\prime}) — характеристика погрешности (абсолютная погрешность) результатов анализа, соответствующая содержанию компонента в испытуемом образце (расчетному значению содержания компонента в образце с добавкой соответственно), мг/дм3, при этом:

\Delta_{\text{л}} = \pm 0,84\Delta,

где \delta — граница относительной погрешности методики (показатель точности в соответствии с диапазоном концентраций, табл. 1), %.

Результат контроля процедуры K_{\text{к}} рассчитывают по формуле:

K_{\text{к}} = X\prime - X - C_{\text{д}},

где , , C_{\text{д}} — среднее арифметическое результатов параллельных определений (признанных приемлемыми по п. 11) содержания компонента в образце с добавкой, испытуемом образце, концентрация добавки соответственно, мг/дм3.

Норматив контроля K рассчитывают по формуле:

\text{К} \sqrt{= \Delta_{\text{л},X\prime}^{2} + \Delta_{\text{л},X}^{2}.}

K_{\text{к}} \leq K, (2)

процедуру анализа признают удовлетворительной.

При невыполнении условия (2) процедуру контроля повторяют. При повторном невыполнении условия (2) выясняют причины, приводящие к неудовлетворительным результатам, и принимают меры по их устранению.

13.3. Проверка приемлемости результатов измерений, полученных в условиях воспроизводимости.

Расхождение между результатами измерений, выполненных в условиях воспроизводимости (разное время, разные операторы, разные лаборатории), не должно превышать предел воспроизводимости (R):

(3)