廢氣中丙烯酸測定方法對比研究

曾 芳,陳澤宏,蔡云梅,郭曉琪,王云英（廣東環境保護工程職業學院,廣東 佛山 528216）

廢氣中丙烯酸測定方法對比研究

曾 芳,陳澤宏,蔡云梅,郭曉琪,王云英
（廣東環境保護工程職業學院,廣東 佛山 528216）

采用高效液相色譜法（HPLC）和離子色譜法（IC）進行了丙烯酸測定條件的對比研究，結果表明：兩種方法對丙烯酸均有較好的分離效果，其中HPLC法的靈敏度、線性范圍、檢出限、定量限和精密度等指標參數優于IC法，線性范圍0.1ˉ20mg/L，有組織和無組織廢氣檢出限分別為0.010mg/m3 和0.003 mg/m3，滿足丙烯酸有組織和無組織廢氣排放濃度限值的要求。采用多孔玻板吸附管采樣的有組織排放廢氣樣品檢出濃度為0.176 mg/m3，吸附效果優于硅膠吸附管。

廢氣;丙烯酸;高效液相色譜法;離子色譜法

丙烯酸作為一種重要的有機合成原料及合成樹脂單體，廣泛使用于聚合物的生產。由于丙烯酸具有易燃、易爆、強腐蝕性和中等毒性特征，國家對工作場所空氣中丙烯酸的時間加權平均容許濃度（PCTWA）進行了規定，GBZ 2.1-2007 《工作場所有害因素職業接觸限值化學有害因素》[1]中丙烯酸的PC-TWA為6mg/m3。依據DB11/501-2007《大氣污染物綜合排放標準》[2]和丙烯酸的PC-TWA可以推算出有組織和無組織排放廢氣中丙烯酸的排放限值分別為20mg/m3和0.12mg/m3。已有研究[3-5]利用氣相色譜（GC）、離子色譜（IC）、高效液相色譜（HPLC）對工作場所空氣和廢水中丙烯酸的測定進行報道，而關于廢氣中丙烯酸的采樣和測定方法研究尚少。

由于丙烯酸是一種強酸性化合物，在GC中需要用極性柱進行分離，響應值較低，檢出限較高，不能滿足廢氣監測要求。本研究采用HPLC和IC兩種方法對丙烯酸的測定條件進行試驗，并采用硅膠吸附管和多孔玻板吸收管進行實際廢氣樣品的采樣對比測定，以期為丙烯酸廢氣的環境監測與管理提供技術參考。

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

1260高效液相色譜儀-紫外檢測器（ 美國，Agilent公司）；883離子色譜儀（瑞士，萬通Metrohm）,明澈-D24超純水機（美國，Millipore公司），2020型空氣采樣機（青島，嶗應）。

丙烯酸標準品（純度＞99.7%） 購自阿拉丁試劑有限公司，用超純水稀釋配制為1000mg/L的儲備液，4℃避光保存。標準曲線由儲備液稀釋，現用現配。甲醇、乙腈（HPLC，MERCK公司），碳酸鈉、碳酸氫鈉、磷酸為優級純（廣州化學試劑廠），超純水（18.2 MΩ?cm）。

1.2 樣品的采集和制備

采用硅膠吸附管和多孔玻板吸收管（用10mL純水作為吸附劑）兩種方法進行廢氣樣品的對比試驗，將采樣管接到采樣器上，有組織廢氣以0.5 L/min流量，采樣20 min。無組織排放廢氣以0.5 L/min流量，采氣60 min。樣品采集后，將吸附管中的硅膠放入解吸瓶中，加入10mL甲醇解吸，振蕩5min，靜置30min。將多孔玻板吸收管中的吸收液吹出待測。解吸液和吸收液過0.45μm 微孔濾膜后上機測定。

2 結果與討論

2.1 色譜條件的確定

經過優化選擇，得到丙烯酸的HPLC分析條件：ZORBAX Eclipse Plus C18色譜柱（250 mm×4. 6 mm, 5μm, Agilent公司），柱溫：35℃；檢測波長：210nm，流動相：5%乙腈和95% 水（含0.1%磷酸），流速：1.5mL/min，進樣量：20μL。丙烯酸標準樣品的HPLC譜圖見圖1，在上述色譜條件下，丙烯酸的出峰時間為3.95min。

環境空氣中可能有多種陰離子與丙烯酸共存，進行丙烯酸IC分析時需要考慮共存離子對其分離的影響。經過試驗發現，丙烯酸在Metrosep A Supp 4 陰離子柱（250 mm×4. 6 mm，5μm，Metrohm公司），淋洗液為1. 8mmol / L NaCO3和 1. 7mmol / L NaHCO3；進樣量為20μL的條件下與常見的共存陰離子（F-、Cl-、NO3-、SO42-）可以

圖1 丙烯酸標準品HPLC譜圖

圖2 丙烯酸標準品IC譜圖

表1 丙烯酸的線性范圍、回歸方程、檢出限、定量限和精密度

獲得較好的分離。丙烯酸和4種陰離子的IC分離圖譜如圖2所示，丙烯酸的出峰位置在F-和Cl-之間，出峰時間為4.45 min。

2.2 方法的線性范圍、回歸方程、檢出限、定量限和精密度

為獲得兩種儀器法的線性范圍、檢出限、穩定性等指標參數，配置了不同濃度的丙烯酸系列標準溶液，按上述條件進行測定，并依據HJ168-2010《環境監測分析方法標準制修訂技術導則》進行檢出限的測定，結果如表1所示。由表1可知，HPLC法的靈敏度高，在0.1～20 mg/L范圍內線性良好，相關系數達到0.999，重復7次測定的相對偏差（RSD）為2.8%，檢出限和定量限分別為0.01mg/L和0.04mg/L。IC法的靈敏度較低，線性范圍窄，檢出限和定量限及精密度等指標均差于HPLC法。HPLC和IC法的儀器檢出限分別為0.01 mg/L和0.16 mg/L，有組織排放廢氣按采樣體積為10L，吸收液（解吸液）為10mL計算，兩種方法檢出限分別為0.01mg/m3和0.16 mg/m3。無組織排放廢氣按采樣體積為30L，吸收液（解吸液）為10mL計算，兩種方法檢出限分別為0.003mg/m3和0.053 mg/m3。對比分析可知，HPLC的方法檢出限較低，符合丙烯酸有組織排放和無組織排放廢氣排放限值的要求，而IC法檢出限較高，不適合低濃度廢氣樣品的測定。

2.3 實際樣品測定

按照1.2方法選取一家化工廠進行有組織和無組織廢氣樣品的采集對比測定，結果見表2。從表2可知，硅膠吸附管采集的有組織廢氣測定值為0.058 mg/m3（n=3），相對偏差為10.7%；多孔玻板吸附管采集的有組織排放廢氣測定值為0.176 mg/m3（n=3），相對偏差為5.0%，說明兩種采樣方法對丙烯酸的吸附效率存在較大差異，多孔玻板吸收法的吸附量和穩定性均高于硅膠吸附法。可能是由于丙烯酸屬于酸性物質，極易溶于水中，使用純水吸收的效率優于硅膠吸附，用純水作為吸附劑的多孔玻板吸收法吸附的丙烯酸較多。

表2 丙烯酸廢氣樣品的測定結果

3 結論

HPLC和IC法對丙烯酸均有較好的分離效果，其中HPLC法的靈敏度、線性范圍、檢出限、精密度等指標參數均優于IC法。HPLC法的有組織和無組織廢氣檢出限分別為0.010 mg/m3和0.003 mg/m3，適用于不同濃度丙烯酸廢氣的測定，滿足丙烯酸有組織和無組織廢氣排放限制要求。IC法的檢出限較高，不適用于低濃度廢氣樣品的測定。多孔玻板吸收法（以純水為吸收液）對丙烯酸的吸附效率和穩定性均優于硅膠吸附法，適用于廢氣中丙烯酸的采樣測定。

[1]GBZ2.1-2007《工作場所有害因素職業接觸限值,化學有害因素》[S].北京:中華人民共和國衛生部,2007.

[2]DB11/501-2007《大氣污染物綜合排放標準》[S].北京：北京市環境保護局;北京市質量技術監督局,2008.

[3]阮征,錢亞玲,盧秀靜,張幸.工作場所空氣中丙烯酸測定方法研究[J].中國職業醫學,2007,34（03）:226-227.

[4]施超歐,欒紹嶸,吳翔.離子色譜法測定丙烯酸廢液中丙烯酸和甲基磺酸的含量[J].分析儀器,2003（04）:34-36.

[5]林小葵,李玉萍,馮婉麗,范衍瓊.高效液相色譜法測定工作場所空氣中丙烯酸[J].中國衛生檢驗雜志,2010,20（05）:1014-1015.

廣東環境保護工程職業學院 院長基金項目（KY201302003 ）

曾芳（1982-）,女,廣西昭平人,廣東環境保護工程職業學院、助理研究員、碩士。主要研究方向：環境化學與分析。