Использование глубоких эвтектических растворителей для извлечения полиароматических углеводородов из вод по технике SDME

Данная курсовая работа посвящена всестороннему изучению и практическому применению глубоких эвтектических растворителей (ГАР) в рамках техники экстракции с диспергированием растворителя в микрообъеме (SDME) для высокоэффективного извлечения полиароматических углеводородов (ПАУ) из водных сред. В работе будут детально проанализированы фундаментальные физико-химические принципы образования и функционирования ГАР, включая механизмы их взаимодействия с ПАУ и водой. Особое внимание будет уделено оптимизации параметров процесса SDME, таких как выбор оптимального состава ГАР (с использованием компонентов, доступных на российском рынке, например, холинхлорида, органических кислот, амидов), объем экстрагента, время экстракции, степень диспергирования и pH водной фазы, что критически важно для достижения максимальной эффективности извлечения. Будут рассмотрены современные аналитические методы, применяемые для количественного определения ПАУ после их экстракции, включая газовую хроматографию с масс-спектрометрическим детектированием (ГХ-МС) и высокоэффективную жидкостную хроматографию (ВЭЖХ), активно используемые в ведущих российских аналитических лабораториях (например, в центрах коллективного пользования при МГУ им. М.В. Ломоносова или Институте геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского РАН). Исследование также предполагает сравнительный анализ эффективности ГАР с традиционными органическими растворителями, с учетом их экологической безопасности и стоимости, что имеет большое значение для отечественной промышленности и природоохранных организаций. В качестве источников будут использованы статьи из ведущих российских научных журналов, таких как «Журнал аналитической химии», «Высокомолекулярные соединения», «Вестник Московского университета. Серия 2. Химия», а также монографии и диссертации российских ученых, посвященные физико-химическим основам экстракционных процессов.

Разработанная и экспериментально апробированная методика SDME с применением глубоких эвтектических растворителей для количественного определения полиароматических углеводородов в водных объектах, включая оптимизированный протокол пробоподготовки и условия хроматографического анализа, адаптированная для использования в российских аналитических лабораториях.

Актуальность данного исследования определяется острой необходимостью разработки экономически целесообразных, экологически безопасных и высокоэффективных методов предконцентрирования и определения полиароматических углеводородов в водных системах Российской Федерации. Рост промышленного производства и активное развитие транспортной инфраструктуры на территории страны приводят к увеличению антропогенного воздействия, что обуславливает загрязнение водоемов ПАУ, являющимися канцерогенными и мутагенными веществами. Применение глубоких эвтектических растворителей, синтезируемых из доступных и недорогих компонентов, демонстрирует значительный потенциал для замещения традиционных, зачастую токсичных и летучих органических растворителей, что соответствует современным тенденциям зеленой химии и стратегиям устойчивого развития, активно поддерживаемым отечественными ведущими научными школами, такими как химический факультет МГУ имени М.В. Ломоносова и Институт органической химии имени Н.Д. Зелинского РАН.

Разработка и валидация эффективной и экологически безопасной аналитической методики для извлечения и количественного определения полиароматических углеводородов из водных растворов с использованием глубоких эвтектических растворителей в технике SDME.

1. Проведение комплексного литературного обзора современных тенденций в синтезе и применении глубоких эвтектических растворителей для экстракции органических поллютантов, с акцентом на публикации российских ученых и возможности использования отечественного сырья.

2. Подбор и синтез оптимального состава глубокого эвтектического растворителя из доступных и экономически целесообразных компонентов для эффективного извлечения широкого спектра полиароматических углеводородов.

3. Оптимизация ключевых параметров техники SDME, включая объем экстрагента, pH водной фазы, скорость перемешивания и время экстракции, для достижения максимальной эффективности извлечения ПАУ.

4. Разработка и апробация аналитического протокола количественного определения экстрагированных полиароматических углеводородов методом хромато-масс-спектрометрии, а также оценка метрологических характеристик разработанной методики.