氣相色譜法測(cè)定大氣中的苯系物完整版

1、 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊弧?shí)驗(yàn)?zāi)康?v1.通過(guò)本實(shí)驗(yàn)學(xué)會(huì)用氣相色譜法測(cè)定大氣中苯系 物的方法 v2.掌握用氣相色譜法測(cè)定大氣中苯系物的過(guò)程和 氣相色譜儀對(duì)有機(jī)物等的分離原理及有關(guān)儀器的 使用。 二、實(shí)驗(yàn)原理二、實(shí)驗(yàn)原理 v 待測(cè)樣品被蒸發(fā)為氣體, 以惰性氣體為載氣將其帶入 柱內(nèi)進(jìn)行分離。其分離原理是基于待測(cè)物在氣相和固定相之 間的吸附-脫附或分配來(lái)實(shí)現(xiàn)的。分離后的組分進(jìn)入檢測(cè)器， 檢測(cè)器將物質(zhì)的濃度或質(zhì)量信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸給記錄儀或 顯示器，得到色譜圖。利用保留值可定性，利用峰高或峰面 積可定量。 H2,N2或或Ar 氣路系統(tǒng)氣路系統(tǒng) 進(jìn)樣進(jìn)樣 系統(tǒng)系統(tǒng) 檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)系統(tǒng) 分離系統(tǒng)分離系統(tǒng) 溫控系統(tǒng)溫

2、控系統(tǒng) 氣路系統(tǒng)氣路系統(tǒng) 進(jìn)樣系統(tǒng)進(jìn)樣系統(tǒng) 分離系統(tǒng)分離系統(tǒng) 溫度控制系統(tǒng)溫度控制系統(tǒng) 檢測(cè)記錄系統(tǒng)檢測(cè)記錄系統(tǒng) 氣相色譜儀氣相色譜儀 的的組成部分組成部分 （一）氣路系統(tǒng)（一）氣路系統(tǒng)(Carrier gas supply) 功能功能：獲得純凈、流速穩(wěn)定的載氣。：獲得純凈、流速穩(wěn)定的載氣。 組成組成：包括載氣、流量計(jì)、壓力計(jì)及氣體凈化裝置。：包括載氣、流量計(jì)、壓力計(jì)及氣體凈化裝置。 載氣載氣：要求化學(xué)惰性，不與有關(guān)物質(zhì)反應(yīng)。載氣的選擇：要求化學(xué)惰性，不與有關(guān)物質(zhì)反應(yīng)。載氣的選擇 除了要求考慮對(duì)柱效的影響外，還要與分析對(duì)象和所用除了要求考慮對(duì)柱效的影響外，還要與分析對(duì)象和所用 的檢測(cè)器相配。的

3、檢測(cè)器相配。 流量計(jì)流量計(jì)：在柱前使用轉(zhuǎn)子流量計(jì)，在柱后以皂膜流量計(jì)：在柱前使用轉(zhuǎn)子流量計(jì)，在柱后以皂膜流量計(jì) 測(cè)流速。許多現(xiàn)代儀器裝置有電子流量計(jì)，并以計(jì)算機(jī)測(cè)流速。許多現(xiàn)代儀器裝置有電子流量計(jì)，并以計(jì)算機(jī) 控制其流速保持不變?？刂破淞魉俦３植蛔?。 （二）進(jìn)樣系統(tǒng)（二）進(jìn)樣系統(tǒng)(Sample injection system) mL-1 常以微量注射器穿常以微量注射器穿 過(guò)隔膜墊或六通閥將過(guò)隔膜墊或六通閥將 液體樣品注入氣化室液體樣品注入氣化室 (汽化室溫度比樣品中汽化室溫度比樣品中 最易蒸的物質(zhì)的沸點(diǎn)最易蒸的物質(zhì)的沸點(diǎn) 高約高約50oC)，進(jìn)樣量、進(jìn)樣量、 進(jìn)樣速度、試樣的氣進(jìn)樣速度、試樣

4、的氣 化速度化速度影響測(cè)定的精影響測(cè)定的精 密度和準(zhǔn)確度密度和準(zhǔn)確度 （三）分離系統(tǒng)（三）分離系統(tǒng) 柱分離系統(tǒng)是色譜分析的心臟部分。分離柱包 括填充柱和毛細(xì)管柱。 柱材料：金屬、玻璃、融熔石英、Teflon等 填充柱：多為U形或螺旋形，內(nèi)徑24 mm，長(zhǎng) 16m，由柱管和固定相組成。 毛細(xì)管柱：又叫開(kāi)管柱。通常將固定液均勻地涂漬 或交聯(lián)到內(nèi)徑0.10.5mm的毛細(xì)管內(nèi)壁，長(zhǎng)達(dá)幾十 至100m。通常彎成直徑1030cm的螺旋狀。 （四）溫控系統(tǒng)（四）溫控系統(tǒng) 溫度控制是否準(zhǔn)確，升降溫速度是否快速是 市售色譜儀器的最重要指標(biāo)之一。 控溫系統(tǒng)包括對(duì)三個(gè)部分的控溫，即氣化室 、柱箱和檢測(cè)器。 控溫方式

5、：恒溫和程序升溫。 （五）檢測(cè)器（五）檢測(cè)器 氣相色譜檢測(cè)器種類繁多，最為常用的幾種檢測(cè)器是： 1. 熱導(dǎo)檢測(cè)器(Thermal conductivity detector, TCD); 2. 氫火焰離子化檢測(cè)器(Flame ionized detector, FID); 3. 電子捕獲檢測(cè)器(Electron capture detector, ECD); 4. 火焰光度檢測(cè)器(Flame photometric detector, FPD); 5. 氮磷檢測(cè)器（NPD）也稱熱離子檢測(cè)器 (Thermionic detector, TID); 6. 原子發(fā)射檢測(cè)器(Atomic emissi

6、on Detector, AED) 7. 硫熒光檢測(cè)器（Sulfur chemiluminescence Detector,SCD） 氫火焰電離檢測(cè)器氫火焰電離檢測(cè)器（FIDFID） v結(jié)構(gòu)：主體為離子室，內(nèi)有火焰 噴嘴、極化電極（陰極）和信號(hào) 收集極（陽(yáng)極）。 v原理：含碳有機(jī)物在H2-Air火焰 中燃燒產(chǎn)生碎片離子，在電場(chǎng)作 用下形成離子流，根據(jù)離子流產(chǎn) 生的電信號(hào)強(qiáng)度，檢測(cè)被色譜柱 分離的組分。 大氣中的苯系物測(cè)定 v 苯、甲苯、二甲苯等是有機(jī)工業(yè)的重要原料和溶劑。在 醫(yī)藥、合成染料、有機(jī)農(nóng)藥、硝基化合物、油漆、樹(shù)脂等方 面有廣泛的用途，因此，大氣中苯系物的污染比較常見(jiàn)，且 因苯系物沸點(diǎn)

7、較低，易燃易爆、毒性大、會(huì)危害人體的中樞 神經(jīng)和造血系統(tǒng)，應(yīng)予以重點(diǎn)分析監(jiān)測(cè)。 v 大氣中的苯系物一般以蒸氣的形式分散在空氣中?？諝庵?的苯系物或有機(jī)蒸氣經(jīng)活性碳采集濃縮 (苯等可在較高濃度 下直接進(jìn)樣進(jìn)行色譜分析)，以二硫化碳解吸，以適當(dāng)?shù)纳V 分離拄分離，用FID檢測(cè)器進(jìn)行檢測(cè)。以色譜保留時(shí)間定性， 色譜峰高或峰面積定量。 三、儀器與試劑三、儀器與試劑 v1. 活性碳管 用長(zhǎng)70mm，內(nèi)徑4mm，外徑6mm的玻璃管， 其中裝兩部分2040目椰子殼活性碳， 中間用2mm氨基 甲酸乙酯泡沫塑料隔開(kāi)，玻璃管兩端用火熔封?；钚蕴荚?裝關(guān)前于600通氮?dú)馓幚?小時(shí)。管中前部裝100mg，后 部裝50

8、mg活性碳。后部活性碳外邊用3mm氨基甲酸乙酯泡 沫塑料固定；而前部活性碳的外邊則用硅烷化的玻璃棉固 定?；钚蕴脊艿淖枇Ξ?dāng)流量為1l/min，須在3.3KPa以下。 v2.采樣泵；流量計(jì)(00.5l/min)；具塞刻度試管(1mL)； v3.氣相色譜儀附FID檢測(cè)器。 v4.色譜純的苯、甲苯等有機(jī)物標(biāo)準(zhǔn)樣品；二硫化碳。 四實(shí)驗(yàn)內(nèi)容四實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 v1. 1. 試樣的采集試樣的采集 臨采樣前打開(kāi)活性碳管兩端，將管連接在采樣泵上，注意 活性碳少的一端接采樣泵，并垂直放置，以0.2L/min的速度抽 取110L空氣。采樣后將管的兩端套上塑料帽，盡快分析。 否則應(yīng)冷藏保存。 在采樣的同時(shí)做一空白管，此管除

9、不抽氣外，按樣品管同 樣操作。 v 2.2.色譜條件色譜條件 色譜柱： 2.5%鄰苯二甲酸二壬酯2.5%有機(jī)澡土-34涂于 Chromosorb W AW DMCS,60-80目； 柱溫：8090; 汽化室和檢測(cè)器溫度：250; 載氣(氮?dú)?:50mL/min;空氣:500mL/min;氫氣: 50mL/min。 v 3. 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制 于10mL容量瓶中先加入少量二硫化碳，然后用微量注射 器加入10100mg標(biāo)樣，用二硫化碳稀釋至刻度。計(jì)算 0.5mL標(biāo)準(zhǔn)溶液中苯、甲苯等物質(zhì)的含量，此液為儲(chǔ)備液。 用前再用二硫化碳將儲(chǔ)備液分別稀釋為不同含量的標(biāo)準(zhǔn)溶液， 所配的標(biāo)準(zhǔn)溶液中應(yīng)包括

10、被測(cè)物的最高容許濃度時(shí)規(guī)定所采 空氣體積中的含量。 用微量注射器取5uL標(biāo)準(zhǔn)溶液， 每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)溶液注射3次， 以濃度mg/0.5mL對(duì)峰面積或峰高作圖，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。 v 4.4.樣品分析樣品分析 將已采樣后的活性碳管的玻璃毛取出棄去。把第一部分 活性碳移入具塞試管中。把隔開(kāi)活性碳用的泡沫塑料取出 棄去，第二部分的活性碳移入另一個(gè)具塞試管中。 上述 兩具塞試管中分別加入0.5mL二硫化碳，放置30min，隨時(shí) 搖動(dòng)，分析時(shí)以二硫化碳定溶至0.5mL。同時(shí)作空白管的解 吸。 取5uL樣品和空白試液進(jìn)行色譜分析，每個(gè)樣品做三次 平行實(shí)驗(yàn)。 v 5. 解吸效率的測(cè)定解吸效率的測(cè)定 v 由于在一定條件下

11、，每種化合物在活性碳上的解吸效率受多種因素 影響，如實(shí)驗(yàn)室的不同、活性碳的批號(hào)不同等，因此對(duì)有機(jī)物的吸附和 解吸效率也是不同的。故在計(jì)算樣品含量時(shí)應(yīng)考慮被測(cè)物質(zhì)在活性碳上 的解吸效率。 v 測(cè)定解吸效率時(shí)，將6份100mg活性碳分別于具塞試管中，此活性碳 必須與采樣所用的為同一批。將以上的6支試管分為3組，分別加入 0.5mL高、 中、低含量的標(biāo)準(zhǔn)溶液。中等含量的應(yīng)為相當(dāng)于最高容許 濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液，放置30min，隨時(shí)搖動(dòng)。按照標(biāo)準(zhǔn)溶液操作用同一支微 量注射器進(jìn)樣求出峰面積(B)；同時(shí)取100mg活性碳，加入0.5mL二硫化 碳作為解吸空白，其它操作相同，求出峰面積(C)。以上操作是根據(jù)標(biāo)準(zhǔn) 溶液中剩余的被測(cè)物質(zhì)的量大致等于活性碳上所解吸的被測(cè)物的量的原 理而進(jìn)行的。 v按下式分別計(jì)算高、中、低含量被測(cè)物時(shí)平均解吸效率： 式中：A被測(cè)物的峰面積。 B按照標(biāo)準(zhǔn)溶液操作用同一支微量注射器進(jìn)樣求出的峰面積 C同時(shí)取100mg活性碳，加入0.5mL二硫化碳作為解吸空白，其它操作相同， 求出的峰面積 v 以平均解吸效率對(duì)含量做圖繪制解吸效率曲線備用。 v 注意：注意：平均解吸效率應(yīng)在實(shí)際測(cè)定前測(cè)定出。 A CB)( 解吸效率 五結(jié)果計(jì)算五結(jié)果計(jì)算 式中： X空氣中苯系物蒸氣的濃度，mg/M3； C由標(biāo)準(zhǔn)曲線上查出的被測(cè)物的含量，mg/0.5mL； D解吸