熱解吸氣相色譜法測(cè)定甲苯蒸氣研究

王永慧 李 艷

（沈陽(yáng)理工大學(xué) 遼寧沈陽(yáng) 110159）

熱解吸氣相色譜法測(cè)定甲苯蒸氣研究

王永慧 李 艷

（沈陽(yáng)理工大學(xué) 遼寧沈陽(yáng) 110159）

以Tenax-TA作為采樣管吸附劑，研究了熱解吸氣相色譜法對(duì)甲苯蒸氣的測(cè)定。優(yōu)化了甲苯蒸氣氣化溫度、載氣流速、采樣管采集時(shí)間等條件。熱解吸氣相色譜法對(duì)甲苯的檢測(cè)具有良好的線性，方法對(duì)甲苯的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差小于3%，平均相對(duì)誤差小于3.3%。

熱解吸；甲苯；Tenax-TA

引言

甲苯是一種重要的溶劑和化工原料，與其它苯系物類(lèi)似，為無(wú)色透明液體，易揮發(fā)，蒸氣會(huì)造成人體中毒。汽車(chē)廢氣、汽油加工、工業(yè)活動(dòng)中的溶劑損失與排放，是造成空氣中甲苯污染的主要原因。隨著人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，對(duì)空氣中甲苯的分析測(cè)量提出了更高的要求。張學(xué)近[1-3]等人為此進(jìn)行了大量研究，但仍存在難以洗脫、準(zhǔn)確度精密度差等缺點(diǎn)。

熱解吸氣相色譜檢測(cè)法是近年來(lái)快速發(fā)展的一種集采樣、富集、進(jìn)樣于一體的樣品前處理技術(shù)，與傳統(tǒng)技術(shù)相比，具有進(jìn)樣率高、解吸效率高、費(fèi)用低、干擾小等優(yōu)點(diǎn)。該方法能方便地對(duì)痕量的可揮發(fā)性組分進(jìn)行富集、濃縮，已成為分析空氣或土壤中揮發(fā)性有機(jī)化合物的有效檢測(cè)方法。本文研究了常溫下Tenax-TA對(duì)甲苯的采集效果，熱解吸氣相色譜法檢測(cè)的準(zhǔn)確度高和精密度。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

1.1.1 實(shí)驗(yàn)儀器

電子天平，AL204型，梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司；真空干燥箱，ZD29-A型，北京振興實(shí)驗(yàn)儀器廠；不銹鋼采樣管，6.3 mm外徑×5 mm內(nèi)徑×90 mm長(zhǎng)，美國(guó)Perkin Elmer公司；熱解吸儀，TurboMatrix TD型，美國(guó)Perkin Elmer公司；氣相色譜儀，HP 6890N GC，火焰離子化檢測(cè)器（FID），美國(guó)Agilent公司；萬(wàn)分之一電子分析天平，常熟市金羊儀器有限公司；

1.1.2 化學(xué)試劑

Tenax-TA吸附劑，60-80目，北京康林科技有限公司；氮?dú)猓杭兌取?9.999%，北京北分氣體工業(yè)有限公司；甲苯，甲醇，正己烷，分析純，北京化工廠。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 采樣管的制備

使用甲醇將吸附材料索氏抽提48h，而后使用正己烷繼續(xù)索氏抽提48h，過(guò)濾后，將吸附劑置于減壓干燥器中蒸發(fā)60min，而后在真空干燥器中干燥5h，溫度120℃，真空度8kPa。經(jīng)60目過(guò)篩后備用。在甲醇溶劑中將不銹鋼采樣管超聲清洗20min，用新鮮甲醇沖洗空心管，再用正己烷超聲10min，用新鮮正己烷沖洗，而后在120℃條件下干燥5h。用不銹鋼網(wǎng)堵住空心采樣管一端，放入固定支架，用漏斗從另一端填充吸附材料200mg，然后用不銹鋼網(wǎng)堵住采樣管的另一端，而后進(jìn)行老化處理。

1.2.2 吸附與解吸附實(shí)驗(yàn)

注射一定量的甲苯到氣化器內(nèi)。設(shè)定一定的載氣流速，采樣管與氣化器連接一定的時(shí)間，設(shè)定氣化室溫度。甲苯在氣化器中氣化后，經(jīng)載氣流氮?dú)獾膸?dòng)，至氣化器出口，被采樣管吸附捕集。取下采樣管，置于熱解吸儀上，進(jìn)行GC-TD-FID分析。

熱解吸儀條件：一級(jí)解吸溫度200℃，解吸時(shí)間15 min，二級(jí)解吸溫度200℃，解吸時(shí)間5min。

氣相色譜條件：升溫程序：40℃保留1min，以8℃/min升溫至150℃，以30℃/min升溫至250℃；載氣流速：4.5 mL·min-1；

2 結(jié)果與討論

2.1 氣化室的溫度選擇

注射1uL的樣品到氣化器內(nèi)，設(shè)定載氣的流速為200 mL·min-1，采樣管與氣化器連接的時(shí)間為5 min，氣化室的溫度分別設(shè)定為 50、80、100、120、150、200℃，每個(gè)溫度下平行采樣三次。三次采樣的管子在相同的條件下進(jìn)行分析，結(jié)果如表1所示。

表1 不同溫度下的峰面積

由表1可知，隨著溫度的升高，甲苯的峰面積逐漸增大，當(dāng)溫度達(dá)到120℃時(shí)，氣化效果比較理想，溫度大于120℃時(shí)，峰面積無(wú)明顯變化，本實(shí)驗(yàn)選取氣化室的溫度為120℃。

2.2 載氣流速

設(shè)定載氣流速分別為 50、100、150、200、250、300 mL·min-1，氣化室溫度為100℃，采樣管與氣化器連接的時(shí)間為5min。每個(gè)不同的流速平行采樣三次，取峰面積的平均值，結(jié)果如表2所示。

表2 不同流速下峰面積

從表2可知，隨著流速增加，峰面積先是增大，然后基本不變，說(shuō)明當(dāng)流速大于200 mL·min-1時(shí)，甲苯全部被采樣管吸附，實(shí)際采樣時(shí)采用較大的流速，氣化器的載氣流速設(shè)定為250 mL·min-1。

2.3 采樣時(shí)間

采樣時(shí)間應(yīng)盡可能地短，同時(shí)又不能穿透采樣管。載氣的流速設(shè)定為200 mL·min-1，采樣時(shí)間分別為：5、10、15、20、25、30、40、50、60 min，每個(gè)時(shí)間點(diǎn)平行進(jìn)行兩次實(shí)驗(yàn)。制備的樣品管在相同的條件下進(jìn)行分析，結(jié)果見(jiàn)表3所示。

表3 不同采樣時(shí)間下的峰面積

由表3可知，當(dāng)采樣時(shí)間大于10min時(shí)，所得的峰面積基本相同；采樣時(shí)間為60min時(shí)，峰面積沒(méi)有明顯減少，可見(jiàn)，采樣體積為12L時(shí)，甲苯?jīng)]有穿透吸附劑采樣管。為使甲苯能夠吸附完全而且不穿透采樣管，本實(shí)驗(yàn)選取采樣時(shí)間15min。

2.4 工作曲線

采用以上優(yōu)化的條件制作標(biāo)準(zhǔn)曲線，制備含甲苯分別為 63.4、99.6、211.3、596.6、993、1587 和 2185ng 的樣品管。以峰面積為縱坐標(biāo)，甲苯的絕對(duì)質(zhì)量為橫坐標(biāo)繪制工作曲線如圖1，所得回歸方程為y=6.560x-146.3，相關(guān)系數(shù)R=0.9992，在63.4～2185 ng間線性關(guān)系良好。

圖1 工作曲線

2.5 精密度實(shí)驗(yàn)

選擇定量方法中低、中、高三個(gè)濃度點(diǎn)制作的樣品管，平行6次重復(fù)測(cè)定，計(jì)算其相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD），精密度測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 精密度實(shí)驗(yàn)結(jié)果

由表4可知，三個(gè)濃度點(diǎn)的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差和它們的平均相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差均在3%內(nèi)，方法具有很好的重現(xiàn)性。

2.6 準(zhǔn)確度實(shí)驗(yàn)

分別制備低、中、高三個(gè)不同濃度的樣品管，分別平行測(cè)定三次，由平均值計(jì)算平均相對(duì)誤差，準(zhǔn)確度測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表5。

表5 準(zhǔn)確度實(shí)驗(yàn)結(jié)果

結(jié)果表明，低、中、高三種濃度下的平均相對(duì)誤差小于3.3%，方法具有良好的準(zhǔn)確性。

結(jié)語(yǔ)

實(shí)驗(yàn)以Tenax-TA作為采樣管吸附劑，采用熱解吸氣相色譜法測(cè)定甲苯蒸氣，氣化溫度達(dá)到120℃時(shí)，氣化效果比較理想。載氣流速為250mL·min-1，采樣時(shí)間大于10min時(shí)，氣化甲苯可被采樣管完全吸附。采用熱解析氣相色譜法分析采集的甲苯，不同濃度條件下均具有良好的準(zhǔn)確性和重現(xiàn)性，平均相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差小于3%，平均相對(duì)誤差小于3.3%。

[1]張學(xué)進(jìn).中國(guó)環(huán)境科學(xué),1984,4(2):73～76

[2]蒲家彬等.中國(guó)環(huán)境科學(xué),1991,11(3):172～177

[3]李維翰等.環(huán)境工程,1995,13(5):40～42