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气相色谱法同时测定污染源废气中11种苯系物

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屈春花, 马艳, 李新科. 气相色谱法同时测定污染源废气中11种苯系物[J]. 西南大学学报（自然科学版）, 2018, 40(1): 135-139. doi: 10.13718/j.cnki.xdzk.2018.01.019
引用本文: 屈春花, 马艳, 李新科. 气相色谱法同时测定污染源废气中11种苯系物[J]. 西南大学学报（自然科学版）, 2018, 40(1): 135-139. doi: 10.13718/j.cnki.xdzk.2018.01.019
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Chun-hua QU, Yan MA, Xin-ke LI. Simultaneous Determination of 11 Kinds of Benzene in Exhaust Gas with Gas Chromatogr[J]. Journal of Southwest University Natural Science Edition, 2018, 40(1): 135-139. doi: 10.13718/j.cnki.xdzk.2018.01.019
Citation: Chun-hua QU, Yan MA, Xin-ke LI. Simultaneous Determination of 11 Kinds of Benzene in Exhaust Gas with Gas Chromatogr[J]. Journal of Southwest University Natural Science Edition, 2018, 40(1): 135-139. doi: 10.13718/j.cnki.xdzk.2018.01.019
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气相色谱法同时测定污染源废气中11种苯系物

  • 1.

    重庆市大渡口区生态环境监测站，重庆 400084

  • 2.

    重庆市计量质量检测研究院，重庆 401121

  • 3.

    重庆大学 通信工程学院，重庆 400044

  • 基金项目: 重庆市科技攻关资助项目(cstc2012gg-kp1A4005)；中央高校基本科研业务费专项(106112015CDJXY160003)
详细信息
    作者简介:

    屈春花(1984-)，女，四川广安人，工程师，硕士研究生，主要从事仪器分析和环境检测 .

    通讯作者: 李新科，博士

  • 中图分类号: X132

Simultaneous Determination of 11 Kinds of Benzene in Exhaust Gas with Gas Chromatogr

  • 1.

    Dadukou District Ecological Environmental Monitoring Station of Chongqing, Chongqing 400084, China

  • 2.

    Chongqing Academy of Metrology and Quality Inspection, Chongqing 401121, China

  • 3.

    College of Communication Engineering, Chongqing University, Chongqing 400044, China

  • 摘要: 建立了毛细管柱气相色谱法同时测定废气中11种苯系物的方法，废气经活性碳采集、二硫化碳解析后，用DB-WAX毛细管柱分离，氢火焰离子化检测器检测.研究结果表明，该方法测定的11种苯系物分离效果良好，每种苯系物的标准曲线的相关系数均大于0.999，当采样体积为10 L，进样量为1.00 μL时，11种苯系物的方法检出限均小于1.5×10-3 mg/m3，加标回收率为98.4%~102.8%.
    Abstract: A capillary column gas chromatographic method for the simultaneous determination of 11 benzenes in exhaust gas was established.Exhaust gas was collected by activated carbon and resolved by carbon disulfide.Then it was separated through the DB-WAX capillary column and detected by a hydrogen flame ionization detector.The results showed that this method gave a good separation effect of the 11 kinds of benzene compounds, and the correlation coefficient of the standard curve of each benzene was greater than 0.999.With a sampling volume of 10 L and an injection volume of 1.00 μL, this method gave a detection limit of < 1.50×10-3 mg/m3 and a recovery rate of 98.4%-102.8% for all the 11 kinds of benzene.
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  • 图 1  活性炭采样管

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    图 2  样品色谱图

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    表 1  11种苯系物的线性回归方程和相关系数

    出峰顺序 化合物名称 线性回归方程 相关系数r
    1 苯 A=6.34×102c-1.62×103 0.999 6
    2 甲苯 A=5.61×102c-9.76×102 0.999 6
    3 乙苯 A=5.50×102c-4.34×102 0.999 6
    4 对二甲苯 A=5.75×102c-7.45×102 0.999 7
    5 间二甲苯 A=5.53×102c-6.20×102 0.999 7
    6 异丙苯 A=5.55×102c-6.89×102 0.999 5
    7 邻二甲苯 A=5.59×102c-4.55×102 0.999 8
    8 1，2，4-三甲苯 A=5.05×102c-5.25×102 0.999 6
    9 苯乙烯 A=6.16×102c-1.46×103 0.999 5
    10 1，3，5-三甲苯 A=5.32×102c-6.20×102 0.999 7
    11 1，2，3-三甲苯 A=5.57×102c-5.99×102 0.999 9
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    表 2  方法检出限

    化合物名称 平行测定次数 检出限/
    (mg·m-3)
    1 2 3 4 5 6 7
    苯 5.06×10-2 4.98×10-2 5.04×10-2 5.02×10-2 4.95×10-2 5.08×10-2 5.01×10-2 1.42×10-3
    甲苯 4.92×10-2 4.87×10-2 4.94×10-2 4.88×10-2 4.95×10-2 4.90×10-2 4.91×10-2 9.25×10-4
    乙苯 5.08×10-2 5.11×10-2 5.03×10-2 4.98×10-2 5.07×10-2 5.10×10-2 5.06×10-2 1.40×10-3
    对二甲苯 5.01×10-2 4.98×10-2 5.04×10-2 4.93×10-2 4.95×10-2 4.97×10-2 5.03×10-2 1.29×10-3
    间二甲苯 5.02×10-2 5.00×10-2 4.97×10-2 5.02×10-2 4.99×10-2 5.04×10-2 5.01×10-2 1.04×10-3
    异丙苯 4.89×10-2 4.96×10-2 5.00×10-2 4.98×10-2 4.92×10-2 5.01×10-2 4.95×10-2 1.35×10-3
    邻二甲苯 5.03×10-2 4.98×10-2 5.04×10-2 5.02×10-2 4.93×10-2 5.08×10-2 5.01×10-2 1.49×10-3
    1，2，4-三甲苯 5.12×10-2 5.08×10-2 5.04×10-2 5.10×10-2 5.07×10-2 5.09×10-2 5.13×10-2 9.60×10-4
    苯乙烯 5.03×10-2 4.98×10-2 5.05×10-2 5.07×10-2 5.10×10-2 5.08×10-2 5.02×10-2 1.28×10-3
    1，3，5-三甲苯 5.17×10-2 5.20×10-2 5.14×10-2 5.18×10-2 5.09×10-2 5.15×10-2 5.11×10-2 1.22×10-3
    1，2，3-三甲苯 5.06×10-2 4.98×10-2 5.04×10-2 5.02×10-2 5.05×10-2 5.08×10-2 5.01×10-2 1.06×10-3
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    表 3  方法精密度和回收率试验结果

    化合物名称 平行测定次数/(mg·L-1) RSD/% 平均加标回收率/%
    1 2 3 4 5 6
    苯 5.06 5.02 5.04 5.08 5.01 4.98 0.72 100.6
    甲苯 4.92 4.94 4.95 4.91 4.90 4.91 0.39 98.4
    乙苯 5.08 5.03 5.06 5.07 5.10 5.05 0.48 101.3
    对二甲苯 5.01 5.04 4.98 4.97 5.03 5.02 0.56 100.2
    间二甲苯 5.02 5.00 5.02 4.99 5.04 5.01 0.35 100.3
    异丙苯 4.96 5.00 4.98 4.92 5.01 4.95 0.67 99.4
    邻二甲苯 5.03 5.04 5.02 5.08 5.01 4.98 0.66 100.5
    1，2，4-三甲苯 5.12 5.08 5.04 5.10 5.07 5.09 0.54 101.7
    苯乙烯 5.03 5.05 5.07 5.10 5.08 5.02 0.61 101.2
    1，3，5-三甲苯 5.17 5.14 5.18 5.09 5.15 5.11 0.67 102.8
    1，2，3-三甲苯 5.06 5.04 5.02 5.05 5.08 5.01 0.51 100.9
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出版历程
  • 收稿日期:  2017-07-15
  • 刊出日期:  2018-01-20

气相色谱法同时测定污染源废气中11种苯系物

    通讯作者: 李新科，博士
    作者简介: 屈春花(1984-)，女，四川广安人，工程师，硕士研究生，主要从事仪器分析和环境检测
  • 1. 重庆市大渡口区生态环境监测站，重庆 400084
  • 2. 重庆市计量质量检测研究院，重庆 401121
  • 3. 重庆大学 通信工程学院，重庆 400044
  • 收稿日期:  2017-07-15
基金项目:  重庆市科技攻关资助项目(cstc2012gg-kp1A4005)；中央高校基本科研业务费专项(106112015CDJXY160003)

摘要: 建立了毛细管柱气相色谱法同时测定废气中11种苯系物的方法，废气经活性碳采集、二硫化碳解析后，用DB-WAX毛细管柱分离，氢火焰离子化检测器检测.研究结果表明，该方法测定的11种苯系物分离效果良好，每种苯系物的标准曲线的相关系数均大于0.999，当采样体积为10 L，进样量为1.00 μL时，11种苯系物的方法检出限均小于1.5×10-3 mg/m3，加标回收率为98.4%~102.8%.

English Abstract

    全文HTML

  • 苯系物是环境中常见的单环芳香族烃类有机化合物，毒性非常大，对人的中枢神经和造血组织有很大的损害[1]，由于苯系物具有挥发性，对皮肤、眼睛和上呼吸道有刺激作用，其中苯为世界卫生组织公布的具有致癌、致畸、致突变作用(三致作用)的有毒有害类污染物.目前，苯系化合物已经被世界卫生组织确定为强烈致癌物质.环境标准中的苯系物[2-3]通常是指单环芳烃中的苯、甲苯、二甲苯(间二甲苯、对二甲苯、邻二甲苯)、三甲苯(1，2，3-三甲苯、1，2，4-三甲苯、1，3，5-三甲苯)、乙苯、异丙苯、苯乙烯共11种苯系物，通常产生于摩托车及汽车整车制造表面涂装工艺，摩托车及汽车配件制造表面涂装工艺，制管、喷漆和烘干工艺等.

    目前关于苯系物的分析方法和分析条件的文献很多，主要是采用气相色谱法，如GC-FID[4-6]，GC-PID[7]，GC-MS[8-9]等，而关于废气中苯系物的测定一般需要进行前处理，前处理方法包括全量空气法[10]、固体吸附剂法、吹扫-捕集法[11-13]、固相萃取法[14]等.现有环境标准监测方法通常是采用的固体吸附剂法，但也只是同时测定空气中8种苯系物[15]，或者单独测定废气中3种三甲苯[16]，同时测定废气中11种苯系物的方法还未见报道.本文使用活性碳吸附，二硫化碳解析，再经过毛细管柱分离，可同时测定废气中的11种苯系物，并确定了方法的检出限、准确度和精密度等性能指标，取得了满意的效果.

1.   实验部分

    1.1.   主要仪器

  • 气相色谱仪：岛津GC2010气相色谱仪，配有毛细管柱及FID检测器，日本岛津科技有限公司；毛细管柱：DB-WAX(30 m×0.32 mm×0.25 μm)，安捷伦科技有限公司；智能烟气采样器崂应3071，青岛崂山应用技术研究所；具磨口玻璃试管；刻度为1 mL和2 mL的容量瓶.

    • 1.2.   试剂与材料

  • 苯、甲苯、二甲苯(间二甲苯、对二甲苯、邻二甲苯)、乙苯、异丙苯、苯乙烯8种苯系物为混标，色谱纯，质量浓度为1 000 mg/L，购于环境保护部标准样品研究所；1，2，4-三甲苯为单标，色谱纯，质量浓度为1 000 mg/L，购于环境保护部标准样品研究所；1，3，5-三甲苯为单标，色谱纯，质量浓度为1 000 mg/L，购于环境保护部标准样品研究所；1，2，3-三甲苯为单标，色谱纯，质量浓度为200 mg/L，购于重庆新开阔贸易有限公司.二硫化碳为色谱纯，购于美国TEDIA天地有限公司；活性碳管，A段1 00 mg活性炭，B段50 mg活性炭，购于北京市劳动保护研究所.

    • 1.3.   色谱条件

  • 进样口温度：200 ℃；检测器温度：200 ℃；柱温箱温度50 ℃保持10 min，以25 ℃/min的速度升温至120 ℃，保持2 min；分流进样，分流比为10:1；色谱柱为DB-WAX毛细管柱，柱流量为0.80 mL/min，采用恒流模式，载气为氮气，氮气尾吹流量为30.0 mL/min，氢气流量为40.0 mL/min，空气流量为400 mL/min；进样量为1.00 μL.

    • 1.4.   标准系列试剂的配置

  • 分别取200 μL 8种苯系物的混标、200 μL 1，2，4-三甲苯单标、200 μL 1，3，5-三甲苯单标和1.00 mL 1，2，3-三甲苯单标于2 mL容量瓶中，用二硫化碳定容，得到浓度为100 mg/L的11种苯系物的混合标准储备液.然后再用该储备液进行逐级稀释，得到系列质量浓度为5.0，10.0，20.0，40.0，60.0，80.0，100 mg/L的标准使用液.按上述色谱条件取1.00 μL用于色谱检测，以保留时间定性，峰面积定量.

    • 1.5.   样品的采集与处理

  • 采样前先对采样器进行流量校准，然后敲开活性炭采样管的两端，将采样管与采样器相连(A段为气体入口)，检查采样系统的气密性，以0.5 L/min的流量采集20~30 min样品，根据现场温度和大气压计算采样体积约为10 L.采集好的样品，立即用聚四氟乙烯帽将活性炭管的两端密封，避光密闭保存，室温下8 h内测定.将活性炭采样管A段和B段中的活性碳取出，分别放入磨口具塞试管中，每个试管中各加入1.00 mL二硫化碳密闭，轻轻振动，在室温下解析30 min后，取上清液待测定. B段活性炭所收集的组分应小于A段的25%，否则应调整流量或采样时间，重新采样.活性炭管示意图见图 1.

2.   结果与讨论

    2.1.   色谱条件的选择

  • 在本试验中，为了能有效地分离11种苯系物，特别是3种极性相近的二甲苯，色谱柱温度采取了程序升温的方式，先设置较低的温度，待二甲苯出峰完之后再升温，缩短了样品的分析时间并提高了三甲苯和苯乙烯的灵敏度.对进样口和检测器的温度也进行了一定的优化，检测器温度越高，各苯系物的灵敏度也越高，但温度太高会增大组分的响应值和基线噪声，降低仪器的灵敏度.由于大部分的苯系物都具有挥发性，所以采用分流进样，能有效地防止色谱柱污染并保持较好的分离效果.

    • 2.2.   标准曲线和检出限

  • 按照试验方法对11种苯系物的混和标准溶液系列进行了测定，分别以各组分的质量浓度c为横坐标，对应的峰面积A为纵坐标绘制标准曲线，11种苯系物的质量浓度均在10.0~100 mg/L范围内呈线性，其线性回归方程及相关系数见表 1.

    按照HJ168-2010附录A(规范性附录)方法特性指标确认方法的要求[17]，方法检出限的一般确定方法为：当空白试验中未检出目标物质时，按照样品分析的全部步骤，对浓度为估计方法检出限2~5倍的样品进行n(n≥7)次平行测定，计算n次平行测定的标准偏差S，按公式σMDL=t(n-1，0.99)×S计算方法检出限.本实验的方法检出限计算结果见表 2.

    • 2.3.   方法的精密度和回收实验

  • 配制质量浓度为5.00 mg/L的11种苯系物混合标准溶液，用此样品重复进样6次，进行精密度的测定，计算相对标准偏差(RSD).将100 μL质量浓度为50.0 mg/L的混合标准溶液加入到空白活性碳管中，按照样品分析的处理步骤，用1.00 mL二硫化碳解析，取上清液进行分析，计算回收率，结果见表 3.

    • 2.4.   样品分析

  • 按照试验方法分别对一家具有喷漆工艺的重点污染源企业进行了苯系物采样，连续采集3组样品并及时进行了分析，结果表明，苯、甲苯、乙苯和二甲苯均有一定量的检出，其余苯系物均未检出.同时对空白活性碳管和加标量为5.00 μg的活性碳管进行了检测，其测定结果见图 2.

3.   结论

  • 采用活性炭吸附/二硫化碳解析-气相色谱法同时测定废气中的11种苯系物，经色谱分析后的标准曲线和相关系数良好.该方法操作简单方便，省去了同一个样多次测定的麻烦，且回收率较高，方法精密度和检出限均能满足对污染源废气中苯系物的监测要求.

参考文献 (17)

目录

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