基于氣相色譜法的固體廢棄物中苯酚類(lèi)物質(zhì)分析

潘瑞文

（廣東省河源市環(huán)境監(jiān)測(cè)站，廣東 河源 517000）

1 引言

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，在一些制藥、石化以及焦化等廢棄物中均含有苯酚類(lèi)物質(zhì)，這些物質(zhì)在一定的程度上具有水溶性，相對(duì)于其他多元酚類(lèi)物質(zhì)來(lái)說(shuō)，其毒性較高，如果不進(jìn)行妥善處理，這些物質(zhì)在經(jīng)過(guò)雨水沖刷以后，就會(huì)嚴(yán)重污染地下水系和地表，甚至還會(huì)影響水中一些生物的生存。

2 氣相色譜法概述

所謂氣相色譜法就是指將氣體看成是移動(dòng)相的一種色譜方法。由于采用的固定相不同，氣相色譜法也可以分為氣固色譜法和氣液色譜法，其中氣固色譜法的固定相為固體，而氣液色譜法的固定相則是液體。根據(jù)色譜的分離原理來(lái)進(jìn)行劃分，氣相色譜法可以分為分配色譜或者吸附色譜兩種，其中在氣固色譜法中，其固定相是吸附劑，相反分配色譜則屬于氣液色譜法。如果按照色譜的操作形式來(lái)分，氣相色譜為柱色譜，如果采用的色譜柱規(guī)格大小不同，又可以分為毛細(xì)管柱和一般填充柱，通常毛細(xì)管柱又可以分為兩種，一種是填充毛細(xì)管柱，一種是空心毛細(xì)管柱。空心毛細(xì)管柱主要是在內(nèi)徑僅僅只有0.1～0.5mm金屬毛細(xì)管或玻璃的內(nèi)壁直接涂上固定液；填充毛細(xì)管柱是最近幾年才發(fā)展起來(lái)的一種新型管柱，其主要是在厚壁玻管中放入一些多孔類(lèi)型的固體顆粒，通過(guò)加熱將其拉制成為毛細(xì)管柱，其內(nèi)徑通常在0.25～5.0mm。而一般填充柱主要是將一些固定相組裝在一根金屬管或者玻璃上，其管的內(nèi)徑一般為2～6mm。通常在實(shí)際工作中，一般最常用的氣相色譜法為氣液色譜法。

氣相色譜系統(tǒng)主要是由涂著液體固定相的惰性固體、盛有吸附劑的管柱以及利用管柱的氣體流動(dòng)相所構(gòu)成的。從管柱的另外一端加入要分析和分離的樣品，由于固定相對(duì)樣品中不同組分的溶解能力和吸附能力的不同，因此，在固定相和液體相中這些不同組分的分配系數(shù)也會(huì)有所差異，同時(shí)在兩相中這些組分通過(guò)多次反復(fù)地分配以后，在隨著移動(dòng)相移動(dòng)的時(shí)候，速度也會(huì)有所不同，其中分配系數(shù)較小的組分在固定相中所滯留的時(shí)間就比較短，能夠快速地從這些色譜柱的末端流出，將從色譜柱流出的各組分的濃度與進(jìn)樣以后的時(shí)間來(lái)作圖，所得到的圖像被稱(chēng)為色譜圖。

3 材料和方法

由于在固定廢棄物中的苯酚類(lèi)物質(zhì)具有一定的揮發(fā)性、水溶性，對(duì)此，要想測(cè)定固定廢棄物中的苯酚類(lèi)物質(zhì)是有一定難度的，氣相色譜法在進(jìn)行樣品分析和測(cè)定的時(shí)候，由于樣品處理方式的不同，氣相色譜法可以分為非衍生化法或者衍生化法，所謂衍生化類(lèi)型的氣相色譜法主要是指通過(guò)衍生化劑處理分析樣品中的化合物，通過(guò)電子捕獲檢測(cè)器來(lái)對(duì)其進(jìn)行測(cè)定，但是由于衍生化劑具有較強(qiáng)的毒性，同時(shí)在使用的時(shí)候非常不方便，因此，這種方法很難在實(shí)驗(yàn)室里面推廣。而非衍生化類(lèi)型的氣相色譜法就無(wú)需處理分析樣品，將符合要求的分析樣品直接放入分析色譜柱內(nèi)，通過(guò)氫火焰離子化檢測(cè)器來(lái)對(duì)其進(jìn)行測(cè)定，要注意的是采用這種方法必須要選用適合的色譜柱。本文筆者就利用氣相色譜法來(lái)分析和測(cè)定固定廢棄物中的苯酚類(lèi)物質(zhì)，通過(guò)一系列的實(shí)驗(yàn)來(lái)證明氣相色譜法能夠滿足測(cè)定和分析固定廢棄物中苯酚類(lèi)物質(zhì)的需求。通過(guò)各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)以及有關(guān)的文獻(xiàn)資料，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，選用毛細(xì)管柱，通過(guò)在溫度較低的柱子內(nèi)對(duì)固定廢棄物中的一些苯酚類(lèi)物質(zhì)進(jìn)行分析和分離。此外，在該實(shí)驗(yàn)進(jìn)行之前，對(duì)含有苯酚類(lèi)物質(zhì)的這些固體廢棄物進(jìn)行了優(yōu)化處理。

3.1 實(shí)驗(yàn)材料

（1）材料和器具:氣相色譜圖（圖1）、若干玻璃填充柱、索式提取器、各種氫火焰離子化檢測(cè)器以及相關(guān)實(shí)驗(yàn)所需的固定相和色譜擔(dān)體、毛細(xì)管柱（管柱內(nèi)徑為250μm，膜厚為250nm，柱長(zhǎng)為20m，溫度最高為250℃）、β－環(huán)糊精衍生物。

（2）樣品的準(zhǔn)備:將含有間甲酚、鄰甲酚、苯酚以及對(duì)甲酚的各種標(biāo)準(zhǔn)樣品分別稱(chēng)取100mg，通過(guò)二氯甲烷將其溶解到100mL。

3.2 實(shí)驗(yàn)方法

通過(guò)靜態(tài)法將這些固定液涂漬在色譜擔(dān)體上，并將這些擔(dān)體放入相對(duì)應(yīng)的比例色譜柱中區(qū)，最后將這些安裝好的填充柱進(jìn)行上機(jī)老化3d，以便備用。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，將混合好以后的擔(dān)體，裝填入1m柱內(nèi)，在不同的柱溫下進(jìn)行操作，其實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖2所示，接著按照以上的步驟，將混合好的擔(dān)體裝填3m柱，同樣也在不同柱溫下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，其實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖3所示。

圖1 分離苯酚類(lèi)物質(zhì)的色譜

圖2 不同柱溫下lm色譜柱分離

圖3 不同柱溫下3m色譜柱分離

4 結(jié)果與分析

通過(guò)對(duì)二者的比較可以發(fā)現(xiàn)，在同種比例混合好的擔(dān)體上，1m柱和3m柱所分離的苯酚類(lèi)物質(zhì)效果大致相同，但是由于3m柱分離的時(shí)間要長(zhǎng)一些，其峰形沒(méi)有1m柱的好。因此，在1m柱中進(jìn)行分離和分析，其效果要更好一些。通過(guò)色譜圖可以看出當(dāng)柱溫保持在115℃的時(shí)候，其實(shí)驗(yàn)效果是最好的，如果小于105℃的話，其對(duì)甲酚和苯酚就不易分離，如果大于135℃的話，苯酚和鄰甲酚就會(huì)不易分開(kāi)。結(jié)合相關(guān)文獻(xiàn)資料，可以得出這樣一個(gè)結(jié)論，即有機(jī)皂土使用的最高溫度在150℃，阿皮松的使用最高溫度是200℃，其中實(shí)驗(yàn)選用的操作溫度最好要比固定相使用的最高溫度低40℃，這樣才能有效防止固定相的流失，促使色譜柱的使用壽命延長(zhǎng)。

毛細(xì)管柱氣相色譜法，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，相對(duì)于以往的毛細(xì)管柱，現(xiàn)在的毛細(xì)管柱的造價(jià)較低，同時(shí)還能滿足分析固體廢棄物中苯酚類(lèi)物質(zhì)的要求。在該實(shí)驗(yàn)過(guò)程中其固定相是β－環(huán)糊精衍生物，在120℃的柱溫下，同時(shí)氣化室的溫度為200℃，載氣速度在62cm／s，檢測(cè)器的溫度為250℃的時(shí)候，其理論塔板數(shù)能夠在2000／m以上，符合苯酚類(lèi)物質(zhì)分析的需求。此外，稱(chēng)取重量為10g含有一定苯酚類(lèi)物質(zhì)的固體廢棄物，并將其與沒(méi)有水的Na2SO4進(jìn)行混合，接著進(jìn)行上機(jī)測(cè)定，通過(guò)這個(gè)方法，可以發(fā)現(xiàn)固體廢棄物中各項(xiàng)苯酚類(lèi)物質(zhì)的回收加標(biāo)率能夠達(dá)到70%以上，同時(shí)產(chǎn)生的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差值也比較小。由此可以得出，該實(shí)驗(yàn)在精密度和準(zhǔn)確度上都非常的高，能夠符合固體廢棄物中苯酚類(lèi)物質(zhì)分析和監(jiān)測(cè)的要求。

5 結(jié)語(yǔ)

在分析和監(jiān)測(cè)固體廢棄物中的苯酚類(lèi)物質(zhì)的時(shí)候，可以采用氣相色譜法，在實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，實(shí)驗(yàn)人員必須要做好實(shí)驗(yàn)工作的所有準(zhǔn)備，根據(jù)實(shí)際情況來(lái)進(jìn)行分析和監(jiān)測(cè)，確保分析結(jié)果的準(zhǔn)確度。

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