十通閥切換氣相色譜法測(cè)定空氣中甲烷和非甲烷總烴

馬小杰，房賢文

(1.臨沂市環(huán)境監(jiān)測(cè)站，山東臨沂276000;2.青島市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站，山東青島266003)

非甲烷總烴通常是指除甲烷以外的所有可揮發(fā)的碳?xì)浠衔?(其中主要是C2～C8)。大氣中的非甲烷總烴超過(guò)一定濃度，除直接對(duì)人體健康有害外，在一定條件下經(jīng)日光照射還能產(chǎn)生光化學(xué)煙霧，對(duì)環(huán)境和人類(lèi)造成危害。環(huán)境空氣和工業(yè)廢氣中的非甲烷總烴多采用氣相色譜法測(cè)定［1～3］。常需要雙柱雙離子火焰檢測(cè)器，或更換色譜柱單離子火焰檢測(cè)器分別測(cè)定，且分別測(cè)出總烴和甲烷的含量，兩者之差為非甲烷總烴的含量，分析測(cè)定比較繁瑣，不能保證很好的進(jìn)樣一致性［4，5］。本文建立了一次進(jìn)樣可直接測(cè)定甲烷和非甲烷總烴的方法，該方法直接通過(guò)十通閥進(jìn)樣定量環(huán)，進(jìn)樣后甲烷與非甲烷烴類(lèi)化合物徹底分離開(kāi)來(lái)。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 方法原理

將已知量體積的空氣樣品收集在采樣環(huán)上，隨后被輸送到十通閥上。隨著載氣的流動(dòng)，樣品被注射進(jìn)分離柱。甲烷分子的移動(dòng)速度最快，最先從色譜柱上解吸出來(lái)，并被載氣帶回檢測(cè)器中由火焰離子化檢測(cè)器檢測(cè)。十通閥隨后回到初始狀態(tài)，非甲烷烴類(lèi)被反吹到檢測(cè)器中并被火焰離子化檢測(cè)器檢測(cè)。

1.2 儀器與設(shè)備

Echrom A90氣相色譜儀，附火焰離子化檢測(cè)器、十通閥;teco 2M 1/8填充柱;HV－3A靜音無(wú)油空壓機(jī);ZA－1000零級(jí)空氣發(fā)生器;20ml注射器，100ml注射器。

1.3 主要試劑

甲烷混合標(biāo)準(zhǔn)氣:底氣為空氣，甲烷 (以碳計(jì))濃度為10.48mg/m3，非甲烷 (以碳計(jì))濃度為34.54mg/m3;高純氫氣;高純氮?dú)狻?/p>

1.4 分析條件

色譜分析條件:柱溫50℃;載氣:高純氮?dú)?進(jìn)樣定量閥體積:1.0ml;閥切換時(shí)間:0.01秒打開(kāi)，0.23秒關(guān)閉;輔助加熱區(qū)1:溫度100℃;輔助3:壓力35psi以80psi/min升至60psi;輔助4:壓力 40psi;柱流量:5ml/min;檢測(cè)器:溫度250℃;空氣400ml/min;氫氣50ml/min。

1.5 樣品測(cè)定

用100ml針筒抽取100ml現(xiàn)場(chǎng)空氣或廢氣，用乳膠帽封住管口，當(dāng)天分析。將充有氣體樣品的注射器注入十通閥，運(yùn)行分析程序。以保留時(shí)間定性，峰面積定量。

2 結(jié)果和討論

2.1 校準(zhǔn)曲線(xiàn)和檢出限

用除烴空氣將甲烷混合標(biāo)準(zhǔn)氣逐級(jí)稀釋得到標(biāo)準(zhǔn)系列進(jìn)行測(cè)定，以保留時(shí)間定性，峰面積定量。以標(biāo)準(zhǔn)系列各點(diǎn)響應(yīng)峰面積對(duì)濃度進(jìn)行線(xiàn)性回歸，得到響應(yīng)線(xiàn)性方程，結(jié)果見(jiàn)表1。甲烷及非甲烷總烴標(biāo)準(zhǔn)的色譜圖見(jiàn)圖1。方法具有良好的線(xiàn)性，線(xiàn)性相關(guān)系數(shù)均達(dá)0.999以上。檢出限按信噪比S/N=3∶1計(jì)算，甲烷為0.1mg/m3，總烴為0.04mg/m3。

表1 工作曲線(xiàn)各點(diǎn)濃度及色譜峰面積

表2 精密度試驗(yàn)

2.2 精密度

本方法選擇兩種濃度的標(biāo)準(zhǔn)氣樣進(jìn)行精密度試驗(yàn)，兩個(gè)樣品重復(fù)進(jìn)樣7次，得到甲烷和非甲烷總烴的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差，結(jié)果見(jiàn)表2。由表2可知，測(cè)定方法的精密度較好。

2.3 準(zhǔn)確度

選用實(shí)際樣品進(jìn)行甲烷和非甲烷總烴加標(biāo)回收率試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表3。由表3可見(jiàn)，分析方法回收率在95%以上。因此，該方法適合于空氣中總烴及非甲烷總烴的測(cè)定。

表3 樣品加標(biāo)回收率

2.4 干擾及排除

在該色譜條件下測(cè)定甲烷時(shí)，氧氣與其它峰分離，避免了常規(guī)方法中空氣峰干擾測(cè)定。

2.5 討論

本文建立了一種同時(shí)測(cè)定甲烷和非甲烷總烴的方法。方法檢出限低，精密度良好，測(cè)定時(shí)間短，可消除雙火焰離子化檢測(cè)器因靈敏度的差異性引起誤差。

［1］本書(shū)編委會(huì)．空氣和廢氣監(jiān)測(cè)分析方法第四版增補(bǔ)版［M］．北京:中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社，2002．

［2］潘金芳，趙一先，張大年．氣相色譜法測(cè)定大氣和廢氣中非甲烷總烴 ［J］．化工環(huán)保，1999，(3):155．

［3］HJ/T38－1999，固定污染源排氣中非甲烷總烴的測(cè)定氣相色譜法 ［S］.

［4］呂鴻，劉志娟，許峰，等.氣相色譜儀靈敏度及檢測(cè)限的測(cè)量不確定度評(píng)定 ［J］.化學(xué)分析計(jì)量，2010，19(1):15－18．

［5］吳愛(ài)梅.氣相色譜儀測(cè)定結(jié)果的不確定度評(píng)定［J］．化學(xué)分析計(jì)量，2006，15(5):14－15．