氣相色譜頂空進樣方法的改進

封麗紅 蔡海霞 吳 偉

頂空進樣法是氣相色譜特有的一種進樣方法,適用于揮發性大的組分分析。傳統的頂空進樣法只是簡單地在一個溫控浴中加熱已放入標準溶液和待測樣品的頂空取樣瓶,并使用一個氣密針將頂空氣體定量的轉移入氣相色譜儀進樣口。此方法為手動進樣,重復性差,進樣針也需要加熱至與樣品瓶同樣溫度或高于樣品瓶溫度以防止物質冷凝,而且當針插入進樣墊時推動針桿是非常困難的,你可能會遇到來自柱頭的兩個大氣壓的阻力。鑒于這些缺陷,筆者將自動頂空進樣方法代替傳統的頂空進樣來做色譜分析,并以測定廢水中的甲苯為例進行了對比測試。

1 基本原理

頂空進樣分為溶液頂空和固體頂空。前者是將樣品溶解于適當溶劑中,置頂空瓶中保溫一定時間,使殘留溶劑在兩相中達到氣液平衡,定量取氣體進樣測定。固體頂空就是直接將固體樣品置頂空瓶中,置一定溫度下保溫一定時間,使殘留溶劑在兩相中達到氣固平衡,定量取氣體進樣測定。

2 試驗部分

2.1 試驗儀器

1)傳統頂空進樣法:電熱恒溫水浴鍋;注射器100 mL;注射器5 mL。2)自動頂空進樣法:安捷倫自動頂空進樣器 7694E;定量環1 mL;壓蓋器;頂空進樣瓶20 mL。3)色譜分析儀:帶FID檢測器的安捷倫GC6890N氣相色譜儀,毛細管色譜柱HP-5。

2.2 頂空樣品的制備

2.2.1 傳統頂空進樣法

1)稱取20 g氯化鈉,放入 100 mL注射器中,加入40 mL水樣,排出針筒內的空氣,再吸入40 mL氮氣,然后將注射器用膠帽封好;2)將封好的注射器置于電熱恒溫水浴鍋的水槽內固定,在30℃恒溫下振蕩5 min,用5 mL的注射器抽取液上空間的氣樣5 mL做色譜分析。

2.2.2 自動頂空進樣法

1)準確量取10 mL水樣,放入 20 mL的頂空樣品瓶中,并用壓蓋器把瓶蓋封好。2)將樣品瓶放入頂空進樣器的樣品槽內。3)設置分析條件:樣品瓶溫度:70℃;定量環溫度:85℃;傳輸線溫度:90℃;樣品瓶平衡時間:30 min;加壓時間:0.1 min;定量環充滿時間:0.5 min;進樣時間:0.5 min。4)待儀器顯示“Ready”后,按下“開始”鍵。5)在完成設置好的程序后,自動頂空進樣器會自動將頂空氣的一定體積(1 mL)引入氣相色譜儀。

2.3 氣相色譜儀分析條件

1)進樣口溫度200℃,分流比 10∶1;2)柱溫 65℃,流量2.0 mL/min;3)檢測器溫度300℃,氫氣流量40 mL/min,空氣流量400 mL/min,載氣流量40 mL/min。

3 精密度和準確度

采用兩種方法各7次分析甲苯含量為50 μ g/L的標準溶液,相對誤差均小于0.1%,相對標準偏差分別為0.59%和0.48%(見表1)。

表1 兩種進樣方法測定甲苯標準溶液的結果比較 μ g/L

從表1可以看出,兩種進樣方法所測得的結果均符合要求,相對誤差一致,就精密度而言,自動頂空進樣法要優于傳統的頂空進樣法。

4 水樣中甲苯測定結果的比較

試驗水樣均采自邯鄲市西污水處理廠細格柵間,一份水樣用傳統的手動頂空進樣法測定甲苯含量,另一份用自動頂空進樣法測定,各測試7次,每次做7個平行樣,測定結果如表2所示。

表2 兩種測定方法測定水樣中甲苯的結果比較 μ g/L

從表2可以看出,自動頂空進樣法和傳統的手動頂空進樣法所測得的結果基本一致,測定準確度和精密度都符合要求。

5 結語

自動頂空進樣法重現性好,操作簡便,并且不需要準備溫控浴來加熱頂空瓶和進樣針,大大減少了樣品前處理的工作。根據我們多次試驗,其測定的準確度和精密度完全能滿足實際工作中的要求,在氣相色譜分析中可以替代傳統的手動頂空進樣法。

[1]劉 珍.化驗員讀本(上冊):化學分析[M].北京:化學工業出版社,2003:212-218.

[2]國家環境保護總局.水和廢水監測分析方法[M].第4版.北京:中國環境科學出版社,2002:525-532.