毛細管法同時測定工作場所中酮類及苯系物*

商仲彬，黃　璨，倪天增

(中國廣州分析測試中心，廣東省化學危害應急檢測技術重點實驗室，廣東　廣州　510070)

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毛細管法同時測定工作場所中酮類及苯系物*

商仲彬，黃璨，倪天增

(中國廣州分析測試中心，廣東省化學危害應急檢測技術重點實驗室，廣東廣州510070)

建立工作場所空氣中常見酮類和苯系物的同時測定方法。采用活性炭管吸附，二硫化碳解吸，樣品在毛細管氣相色譜柱上分離，FID檢測器檢測。結果表明：對丙酮、丁酮、甲基異丁基甲酮、環己酮、苯、甲苯、乙苯、對二甲苯、間二甲苯、鄰二甲苯等10種組分的分離效果好，標準曲線的相關系數均大于0.999，相對標準偏差均小于5%，樣品回收率在93.2%～103%之間。該方法能同時測定工作場所空氣中的10種酮類和苯系物。

氣相色譜；酮類；苯系物

常見酮類[丙酮、丁酮、甲基異丁基甲酮(MIBK)、環己酮]和苯系物(苯、甲苯、乙苯、二甲苯)是輕工業中普遍使用的有機溶劑，它們沸點低，易揮發，接觸和吸入會對人體健康產生不同程度的的危害。國家標準中工作場所空氣中有機物的測定方法是按性質不同的化合物分類測定，且大多使用填充柱[1-3]。采用毛細管柱的分離方法同時測定常見酮類和苯系物的10種組分，各組分的分離程度和準確定量均取得滿意效果。

1　實　驗

1.1儀器與試劑

SHIMADZU GC-2010，帶自動進樣器。

標準物質：苯系物GBW(E)081880，丙酮GBW(E)081923，丁酮GBW(E)081924。

環己酮(99.99%)，MIBK(99.99%)，二硫化碳(色譜純)，天津市科密歐化學試劑有限公司。

1.2實驗方法

1.2.1色譜分析條件

色譜柱：Rtx-Wax CAT.#12423(30 m×0.25 mm×0.25 μm)；檢測器：氫火焰離子化檢測器；溫度設置：進樣口溫度250 ℃，檢測器溫度250 ℃；柱溫箱溫度：初始溫度40 ℃，保持4 min，以6 ℃/min升至110 ℃；流量設置：載氣為高純氮氣(純度>99.999%)，柱流量1.5 mL/min；分流進樣，分流比20:1；氫氣流量40 mL/min，空氣流量400 mL/min，尾吹30 mL/min。

1.2.2標準曲線的繪制

用二硫化碳將混合標準物質中間溶液配制成1、2、4、10、20、40 μg/mL的標準系列，各濃度溶液進樣1 μL，繪制標準曲線。

1.2.3樣品的采集和處理

用活性炭管按GBZ159-2004采樣規范[4]采集空氣樣品，用1.0 mL二硫化碳解吸1 h，進樣1 μL。

2　結果與討論

2.1色譜分析條件的選擇

2.1.1色譜柱的選擇

根據酮類及苯系物的理化性質及常見空氣和廢氣中的常見有機物的性質，選擇了中等極性色譜柱Rtx-624和極性色譜柱Rtx-Wax兩種柱子進行比對試驗，結果表明使用極性柱Rtx-Wax的分離效果更好，故選用極性毛細管柱[5]進行分離。

2.1.2柱溫的選擇

這十種組分中沸點最低的為丙酮56.5 ℃，沸點最高的是環己酮155.6 ℃，若采用恒溫分析，用時長、峰形差且極難達到較好分離，故選擇程序升溫分析。初始溫度40 ℃保持4 min時，丙酮、丁酮、苯等低沸點物質均已出峰且分離良好，以6 ℃/min升至87 ℃時所有目標組分全部出峰并達到有效分離，峰形尖銳無拖尾。設置升溫至110 ℃終止是保證樣品中的高沸點物質排出。

2.1.3載氣及流速的選擇

選用氮氣為載氣，根據已選擇的色譜柱內徑、膜厚、長度等條件比較了1.0、1.5、2.0、2.5 mL/min等流量的分析效果，結果表明1.0 mL/min的柱流量偏小，出峰時間長，2.0 mL/min和2.5 mL/min的柱流量偏大，對乙苯、對二甲苯、間二甲苯達不到基線分離的效果。最終采用1.5 mL/min的柱流量，能保證這十種組分在較短時間內達到較好分離。

2.1.4進樣口及檢測器條件

考慮到樣品成分復雜沸點范圍較大，為保證樣品充分氣化和防止檢測器被污染，進樣口和檢測器溫度均設置為250 ℃。選擇進樣口分流比為20:1，滿足樣品分析要求。為保證FID靈敏度，檢測器氫氣和空氣的比例設置為1:10：氫氣流量40 mL/min，空氣流量400 mL/min。尾吹流量設置為30 mL/min。

綜合以上色譜柱、柱溫、載氣及流速、進樣口及檢測器條件的優化比對試驗結果，確定了最佳測定條件。測定結果顯示：被測組分丙酮、丁酮、苯、MIBK、甲苯、乙苯、對二甲苯、間二甲苯、鄰二甲苯、環己酮得到完全分離，見圖1。

圖1　10種組分混合色譜圖Fig.1　Ten kinds of mixed chromatogram components

2.2干擾試驗

圖2　10種組分與常見有機物分離色譜圖Fig.2　Ten Kinds of Component with Common Organic Matter Separation Chromatogram

加入常見有機物進行干擾實驗，當丙酮、丁酮、苯、MIBK、甲苯、乙苯、對二甲苯、間二甲苯、鄰二甲苯、環己酮與空氣和廢氣中常見有機物甲醇、醋酸丁酯、十一烷、苯乙烯等共存時，在上述色譜條件下進行分析，這些物質均得到很好的分離，分離效果見圖2。

2.3檢出限與精密度

方法的檢出限是以儀器基線噪聲的 3倍計算[3×噪聲(PA.s)×單位面積所相對應的濃度]。最低檢出濃度以采集1.5 L空氣樣品計。精密度是將較低濃度混合樣品重復測定6次，計算平均值、相對標準偏差。結果見表1。精密度符合《工作場所空氣中毒物檢測方法的研制規范》中≤10%的要求[6]。

表1　方法的檢出限和精密度Table 1　Method detection limit and precision

2.4線性關系

將各濃度的混合標準溶液進樣分析，根據各組分濃度和對應的峰面積計算出標準曲線，結果表明各組分標準曲線線性關系良好，回歸方程及相關系數見表2。

表2　方法的線性回歸方程及相關系數Table 2　The method of linear regression equation and correlation coefficient

2.5樣品測定和準確度試驗

在同時采樣的另一份樣品中加入一定量的標準物質，按上述條件進行回收率實驗，測得回收率在93.2%～103%之間，樣品測定結果及回收率數據見表3。

表3　各組分樣品含量及回收率Table 3　Sample content and recovery rate of components

3　結　論

采用毛細管色譜柱按上述條件對工作場所空氣中的丙酮、丁酮、苯、MIBK、甲苯、乙苯、對二甲苯、間二甲苯、鄰二甲苯、環己酮10種組分進行測定，方法操作簡單、定量結果準確、靈敏度高、精密度好。

[1]GBZ/T 160.42-2007 工作場所空氣有毒物質測定 芳香烴類化合物[S].

[2]GBZ/T 160.55-2007 工作場所空氣有毒物質測定 脂肪族酮類化合物[S].

[3]GBZ/T 160.56-2004 工作場所空氣有毒物質測定 脂環酮和芳香族酮類化合物[S].

[4]GBZ159-2004工作場所空氣中有害物質監測的采樣規范[S].2004:5-9.

[5]毛細管氣相色譜法測定油漆車間空氣中多組分有機溶劑[J]．中國衛生檢驗雜志，2004,14(3):339.

[6]工作場所有害物質監測方法[M]．北京：中國人民公安大學出版社，2003:145-147.

Determination of Ketones and Benzenes in Workplace Air by Gas Chromatography*

SHANG Zhong-bin， HUANG Can， NI Tian-zeng

(Guangdong Provincial Key Laboratory of Emergency Test for Dangerous Chemicals,ChinaNationalAnalyticalCenterofGuangzhou,GuangdongGuangzhou510070,China)

An analysis method for determination of ketones and benzenes in workplace air was established. The sample was once absorbed into activated carbon, and then CS2was desorbed, the compounds were separated by gas chromatography on capillary chromatographic column and then determined by FID. Results showed that the ten compounds were separated well, the correlation coefficients of regression curves of the ten compounds were all greater than 0.999, the relative standard deviations were less than 5%, and the average recovery percentages were between 93.2% and 103%. The ten compounds could be simultaneously tested by this method.

gas chromatography; ketones; benzenes

廣東省省級科技計劃項目(2014B070705001)。

商仲彬(1989-)，男，助理工程師，主要從事環境監測與評價工作。

X18

A

1001-9677(2016)09-0116-03