吸附/热脱附-气相色谱法测定废气中多种挥发性有机物

    随着人们环境保护意识增强, 挥发性有机物的防治工作越来越受到人们的关注。一方面可能因为很多挥发性有机物种类都有刺激性气味, 会对人体健康造成影响;另一方面, 挥发性有机物容易与其他污染物结合生成二次污染物]。目前废气中挥发性有机物的测定方法主要有吸附/热脱附-气相色谱法、吸附/溶剂解吸-气相色谱法、固体吸附/热脱附-气相色谱-质谱法等方法。吸附/热脱附-气相色谱法由于所需仪器设备普及、操作步骤简单、检测成本低等特点被广泛应用。在实际监测工作中, 检测机构会一般会参考GB50325-2010附录G测定苯、甲苯、乙苯、乙酸丁酯、二甲苯、苯乙烯、正十一烷等9种挥发性有机物的浓度, 对为识别的峰, 以甲苯计, 计算总VOCs的浓度。实际上, 家具行业、印刷行业、表面涂装 (汽车制造业) 、制鞋行业等行业的生产工艺过程常见有机化合物还包括丙酮、丁酮、乙酸乙酯、乙酸异丁酯、甲基异丁酮、环己酮、环己烷、三甲苯等挥发性有机物。文章意在建立一种吸附/热脱附-气相色谱法能同时测定废气中丙酮、丁酮、乙酸乙酯、环己烷、甲基异丁酮、乙酸异丁酯、环己酮、三甲苯等10种常见挥发性有机物的方法。

1 方法原理

    用Tenax采样管采集废气样品, 连入热脱附仪后导入带有氢火焰离子化检测器 (FID) 的气相色谱仪进行分析。

2 仪器与试剂

    仪器:安捷伦7820A气相色谱仪带氢火焰离子化检测器 (FID) , ATDS-20A型全自动热解吸仪 (北京北分三谱仪器有限责任公司) , 毛细管色谱柱DB-5 (60 m×320μm×1μm) , Tenax吸附管。

主要试剂:甲醇 (色谱纯) 。

3 实验条件

    色谱条件:柱箱温度50℃保持5 min, 以5℃/min升至260℃, 保持3 min;进样器温度250℃, 流速2.0 mL/min, 分流比10︰1, 检测器温度250℃。

全自动热解吸仪设置:吹扫5 min, 解吸1 min, 进样40 s, 反吹30 min, 解吸温度280℃, 管路150℃, 二次解吸温度250℃, 冷阱-25℃。

4 实验步骤

4.1 样品采集与分析

    在采样现场, 将Tenax吸附管与空气采样装置接口相连, 采集样品后, 取下采样管, 立即用聚四氟乙烯帽密封。回到实验室, 取下两端聚四氟乙烯帽, 直接将Tenax吸附管放进连接好气相色谱仪的全自动热解吸仪进行测定。

4.2 标准曲线的绘制

    将丙酮、丁酮、乙酸乙酯、环己烷、甲基异丁酮、乙酸异丁酯、环己酮、三甲苯这10种标准物质分别配制成合适的浓度, 用气密性针取1.0μL注入10只老化后的Tenax吸附管, 氮气通过吸附管5分钟取下, 分别上机测定, 进行定性分析, 确定这10种标准物质的保留时间。将丙酮、丁酮、乙酸乙酯、环己烷、甲基异丁酮、乙酸异丁酯、环己酮配制成混合标准贮备液 (每种物质的浓度100μg/m L) , 三甲苯混标溶液是从市面上购买的有证标准溶液 (浓度100μg/m L) 。将自配混合标准贮备液和三甲苯混标溶液分别用气密性针取0.2, 0.5, 1.0, 2.0, 10.0μL注入Tenax吸附管, 氮气通过吸附管5分钟取下, 为标准系列。用热脱附-气相色谱法分析吸附管标准系列, 以各组分的含量 (μg) 为横坐标, 峰面积为纵坐标, 绘制标准曲线。

5 实验结果与讨论

5.1 标准谱图及标准曲线

    标准谱图如图1所示, 实验结果如表1所示。实验结果表明10种挥发性有机物在此质量浓度范围内 (0.02～1.00μg) 线性关系良好, 相关系数r均大于0.9992。

图1 混合标准样品色谱图

丙酮 (5.145 min) 、丁酮 (7.238 min) 、乙酸乙酯 (7.730 min) 、环己烷 (9.563 min) 、甲基异丁酮 (12.260 min) 、乙酸异丁酯 (13.563 min) 、环己酮 (18.703 min) 、均三甲苯 (21.508 min) 、偏三甲苯 (22.487 min) 、连三甲苯 (23.602 min)

 

表1   10种挥发性有机物的线性范围/线性方程及相关系数

5.2 加标回收试验

    向已老化好的空白管中加入1μL质量浓度为100μg/m L的混合标准工作溶液, 平行测定3次, 测定数据列于表2。由表2可知, 各组分的平均加标回收率为91.2%～104.2%, 表明该方法有较高的准确度。

 

表2 加标回收试验结果   

6 结论

    本实验建立了吸附/热脱附-气相色谱法同时测定废气中丙酮、丁酮、乙酸乙酯、乙酸异丁酯、甲基异丁酮、环己酮、环己烷、三甲苯等10种常见挥发性有机物的方法。该方法操作简单快捷, 具有较高的准确度。