應(yīng)急情況下多種有毒有害氣體的快速檢測

陳斌 于永堂 高麗新

（中國石油大連石化分公司質(zhì)量環(huán)保檢測中心）

應(yīng)急情況下多種有毒有害氣體的快速檢測

陳斌 于永堂 高麗新

（中國石油大連石化分公司質(zhì)量環(huán)保檢測中心）

應(yīng)急情況下，按照現(xiàn)行監(jiān)測規(guī)范和大連石化公司目前配備的儀器設(shè)備條件，檢測液化氣、汽油、苯、丁酮、甲苯、乙苯、對二甲苯、間二甲苯、鄰二甲苯和苯乙烯等有毒有害氣體，至少需要60min；而根據(jù)文章的快速檢測法，檢測上述10種有毒有害氣體，只需要5min，效率提高了10倍以上，完全滿足應(yīng)急情況下快速定性定量檢測上述10種有毒有害氣體的需要。

快速檢測；色譜條件；有毒有害氣體

0 引 言

根據(jù)中華人民共和國國家職業(yè)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)——工作場所空氣有毒物質(zhì)測定方法（GBZ／T160.40—2004《工作場所空氣有毒物質(zhì)測定混合烴類化合物》［1］、GBZ／T160.42—2007《工作場所空氣有毒物質(zhì)測定芳香烴類化合物》［2］、GBZ／T160.55—2007《工作場所空氣有毒物質(zhì)測定脂肪酮類化合物》［3］），檢測有毒有害氣體，均采用氣相色譜法，氫火焰檢測器。大連石化公司環(huán)保監(jiān)測室配備了2臺GC7980氣相色譜儀，4個(gè)氫火焰檢測器，因?yàn)樯V操作條件不同（只有苯系物的色譜條件完全相同），分析過程中需要變換2次色譜條件，總耗時(shí)在60min以上。

在應(yīng)急情況下，采集的氣體大多是混合氣體，含有多種組分，若按上述方法逐一分析，無法滿足應(yīng)急情況下快速定性定量檢測多種有毒有害氣體的需要。

為了滿足應(yīng)急監(jiān)測的需要，大連石化公司對應(yīng)急情況下快速定性定量檢測多種有毒有害氣體的方法進(jìn)行攻關(guān)。

1 探尋最佳分離操作條件

氣相色譜儀是一種多組分混合物的分離、分析工具，它是利用物質(zhì)在色譜柱中的物理性質(zhì)對混合物進(jìn)行分離，并對混合物的各個(gè)組分進(jìn)行定性、定量分析。本文利用GC7980氣相色譜儀，探尋有毒有害氣體的最佳分離操作條件［4-6］。

1.1 氫氣與氮?dú)饬髁恐?/p>

氫氣與氮?dú)饬髁恐扔绊懙綒浠鹧骐x子化檢測器（FID）的靈敏度和線性。本實(shí)驗(yàn)在固定氮?dú)饬髁繛?5mL／min的情況下，遞增改變氫氣的流量，得出相應(yīng)的FID檢測器的相對靈敏度（取氫氣流量為60 mL／min時(shí)的靈敏度為1.0），結(jié)果列于表1。

表1 氫氣流量與靈敏度的關(guān)系

從表1可看出，氫氣流量為80mL／min（氮?dú)饬髁繛?5mL／min），即氫氣流量為氮?dú)饬髁康?23%時(shí)，F(xiàn)ID檢測器的靈敏度最高。但考慮到過大的氫氣流量會(huì)使FID檢測器噪聲提高而影響線性，故將氫氣流量定為氮?dú)饬髁康?5%～90%，可得到比較理想的FID檢測器靈敏度和線性。

1.2 空氣流量對FID檢測器靈敏度的影響

空氣流量對靈敏度的影響沒有氮?dú)夂蜌錃饷黠@，但是較大的進(jìn)樣量必須要有較大的空氣流量才能使樣品和氫氣完全燃燒，并使燃燒產(chǎn)物順利排出離子室外。例如：2mL的丙烷氣體樣品需要700mL／min的空氣流量才能使丙烷和氫氣完全燃燒?？諝饬髁刻r(shí)，樣品和氫氣燃燒不完全會(huì)降低FID檢測器的靈敏度，空氣流量過大時(shí)（大于500mL／min）會(huì)出現(xiàn)噪聲?？諝饬髁颗c靈敏度的關(guān)系如表2所示。

表2 空氣流量與靈敏度的關(guān)系

考慮上述因素，氮?dú)饬髁繛?5mL／min時(shí)，空氣流量為500mL／min比較合適。

1.3 溫度等其它操作條件的選擇

柱溫直接影響分離效果和分析時(shí)間，汽化溫度影響分離和定量測定，檢測室溫度影響靈敏度，進(jìn)樣量應(yīng)控制在峰面積或峰高與進(jìn)樣量呈線性關(guān)系范圍內(nèi)。

綜合考慮上述各種影響因素，共設(shè)計(jì)了數(shù)套色譜分析方案，并配置10種組分［液化氣（正戊烷）、汽油（正己烷）、苯、丁酮、甲苯、乙苯、對二甲苯、間二甲苯、鄰二甲苯、苯乙烯］的混合標(biāo)準(zhǔn)氣體，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，對比各方案的分離效果、靈敏度和分析時(shí)間長短，最終確定出GC7980氣相色譜儀的最佳分離操作條件如下：

氮?dú)饬髁繛?5mL／min，氫氣流量為56mL／min，空氣流量為500mL／min，柱溫70℃，汽化溫度150℃，檢測室溫度150℃，F(xiàn)ID檢測器量程10，衰減1，進(jìn)樣量1mL，色譜柱10%FFAP，ChromosorbP，2m×3mm。

2 定性定量分析

2.1 定性分析

將液化氣、汽油、丁酮、苯、甲苯、乙苯、對二甲苯、間二甲苯、鄰二甲苯和苯乙烯色譜純標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，配成各濃度系列的混合氣體，分別在上述選定的色譜條件下進(jìn)樣分析。具體結(jié)果見表3。

表3 進(jìn)樣分析結(jié)果

從上述分析結(jié)果看，保留時(shí)間可以定性所有組分，各組分的保留時(shí)間窗取其平均值±2倍標(biāo)準(zhǔn)偏差。

2.2 定量分析

取上述各標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，按各自分析方法給定的標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制要求配制標(biāo)準(zhǔn)系列混合氣體，進(jìn)行3次分析，測得各組分的峰高，取平均值與相對應(yīng)的組分濃度，用最小二乘法進(jìn)行線性回歸分析。結(jié)果見表4。

從表4中可看出，選定色譜條件下，各種標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的各濃度系列的相關(guān)系數(shù)均在0.999以上，表明其線性關(guān)系良好，可用來準(zhǔn)確定量分析。

表4 各組分的峰高線性回歸數(shù)據(jù)平均值

3 結(jié)束語

采用此種色譜柱和色譜條件來分析采集的多組分有害氣體，可對液化氣、汽油、苯、丁酮、甲苯、乙苯、對二甲苯、間二甲苯、鄰二甲苯和苯乙烯等有毒有害氣體同時(shí)定性、定量分析，分析時(shí)間只需5min，效率提高了10倍以上，完全滿足應(yīng)急情況下快速定性定量檢測上述10種有毒有害氣體的要求。

［1］ GBZ／T160.40—2004工作場所空氣有毒物質(zhì)測定混合烴類化合物［S］.

［2］ GBZ／T160.42—2007工作場所空氣有毒物質(zhì)測定芳香烴類化合物［S］.

［3］ GBZ／T160.55—2007工作場所空氣有毒物質(zhì)測定脂肪酮類化合物［S］.

［4］ 施文.有毒有害氣體檢測儀器原理和應(yīng)用［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2009.

［5］ 賈紅霞.幾種高靈敏度有害氣體快速檢測管的研究［J］.北京化工大學(xué)，2010（4）：26-28.

［6］ 王清.有毒有害氣體安全防護(hù)必讀［M］.北京：中國石化出版社，2009.

（編輯 李娟）

10.3969／j.issn.1005-3158.2015.01.013

：1005-3158（2015）01-0038-03

2014-07-20）

陳斌，1993年畢業(yè)于大連理工大學(xué)環(huán)境工程專業(yè)，現(xiàn)在中國石油大連石化分公司質(zhì)量環(huán)保檢測中心從事技術(shù)分析工作。通信地址：遼寧省大連市甘井子區(qū)山中街1號中國石油大連石化公司質(zhì)量環(huán)保檢測中心，116031