頂空—毛細管柱氣相色譜法測定水中苯系物方法研究

摘要：指出了經濟的發展推動了各行各業的進步，但是一些企業的生產也給環境帶來了較大的污染，特別是處理不當的工業廢水，會影響到地下水的質量，間接影響飲用水的安全，需要采取一定的措施來進行改善。為此分析了頂空-毛細管柱氣相色譜法測定水中苯系物的方法，旨在為相關人員提供參考意見。

關鍵詞：毛細管柱氣相色譜法；頂空氣相色譜法；苯系物測定

中圖分類號：X703

文獻標識碼：A文章編號：16749944（2017）12009702

1引言

苯系物在水中通常表現為甲苯、苯、乙苯、對二甲苯、間二甲苯、鄰二甲苯、苯乙烯、異丙苯等化合物。目前已經確定的是苯能夠致癌，但是其它幾類化合物也能對人體和其他生物造成不同程度的毒害。苯系物主要來源于焦化廠、石油化工廠所排放的廢水當中。為此需要通過一定的技術來測定飲用水中苯系物的含量，從而采取進一步的改善措施，保證人們飲用水的安全。

2毛細管柱氣相色譜法概述

現代實驗室所用的氣相色譜儀大都既可用作填充柱氣相色譜，又可用作毛細管色譜儀。毛細管色譜儀應用范圍廣，可用于分析復雜有機物，如石油成分、水質監測、環境污染、農藥殘留等。固定液直接涂在管壁上，因為柱內壁面積比較大，所以涂層可以很薄，能夠降低組分在氣相和液相之間的傳質阻力，因此使得毛細管柱的柱效比填充柱更好。

3頂空氣相色譜法概述

頂空氣相色譜法英文簡寫為HS-GC，也常被稱為液上氣相色譜分析，它是一種聯合的操作技術。一般采用進樣針在特定條件下對固體、氣體、液體等進行萃取吸附，然后在氣相色譜分析儀上進行脫附注射，其萃取過程通常在固相微萃取平臺上進行。對于水質監測來說，頂空氣相色譜法是一種比較重要的測試方法，它利用氣相色譜分析與液相達到動態平衡的項空蒸汽，氣相中揮發性組份的濃度代表原始樣品的組成。

4頂空氣相色譜法優勢

頂空氣相色譜法采用氣體直接進樣的方式，能夠排除大量基體的干擾，使得其對色譜柱的污染較小，生成的譜圖比較簡單，因此在痕量揮發性組份的研究當中有著重要的作用。

同時頂空色譜進樣器還能夠同國內外各種氣相色譜儀完美的連接，是目前最為理想的將液體和固體樣品中揮發性組分直接導入氣相色譜儀進行檢測和分離的裝置，它通過氣體進樣，能夠專一性的收集樣品中易揮發成分，比液液萃取、固相萃取更有優勢，能有效的避免因除去溶劑所引起的揮發物損失，還能降低共提物引起的噪音，并且具有更高的靈敏度以及分析速度，對分析人員和環境的危害比較小，是一種綠色分析化學方法。

5氣相色譜分析條件

因為物質物性不同，試樣中各組分在氣相、固相、液相之間的分配系數也不同，汽化后的試樣被載氣帶入色譜柱中運行時，組分就在其中的兩相間進行反復多次分配，經過一定時間的流動后，便彼此分離，按順序離開色譜柱進入檢測器，產生的訊號經放大后，在記錄器上描繪出各組分的色譜峰，根據出峰位置，確定組分名稱，根據峰面積確定濃度的大小。分析條件主要包括：載氣對柱效的影響、載氣流速對柱效的影響、固定液的配比、柱溫的選擇、氣化溫度的選擇、色譜柱長和內徑的選擇、進樣時間和進樣量的選擇、燃氣和助燃氣的比例等。

6實驗部分

6.1方法原理

該實驗建立了頂空-毛細柱氣相色譜法測定水中苯胺的方法，在密閉的頂空瓶內，將水樣中苯胺從液相逸入液上空間的氣相中。并且在一定的溫度下，苯胺在氣、液兩相間會達到動態的平衡，此時它們在氣相中的濃度和在液相中的濃度成正比，取液上氣相樣品進行色譜分析[1]。

6.2主要儀器與試劑

Agilent7890A氣相色譜儀（具FID檢測器）；AgilentG1888自動頂空進樣器；HP-5色譜柱；SE-30通用型石英毛細管柱。

濃度為100mg/L的苯胺標準儲備液；純水；二次蒸餾水；氫氧化鈉溶液。

6.3頂空進樣器條件

頂空瓶加熱溫度為75℃，加熱時間為20 min，載氣壓力為15磅/平方英寸。傳輸線的溫度為150℃，壓力化時間為1 min，頂空進樣時間為60 s，進樣針的溫度為105℃。

6.4氣相色譜分析條件

柱箱溫度：柱箱起始溫度為45℃，保持1 min；然后以每分鐘20℃的速度升至120℃，并保持2 min。進樣口溫度為200℃；柱流量為1 mL/min；采取分流進樣的進樣方式，分流比為1∶1[2]。

6.5樣品分析

在頂空樣品瓶中緩慢注入10 mL水樣，并加入加入5 g氫氧化鈉，然后蓋上硅橡膠墊和鋁蓋，并用封口工具封裝，最后放到頂空進樣儀中測定。

7結果與討論

7.1標準曲線及方法檢出限

結果采用5點法的標準曲線，并使用蒸餾水稀釋標準儲備溶液，然后分別配制為20 mg/L、50 mg/L、100 mg/L、200 mg/L、500 mg/L的標準濃度溶液。同時每份溶液中各加入5.0 g NaOH ，然后加蓋壓緊并搖勻，直到NaOH完全溶解在溶液中，最后放入自動頂空進樣器內。設定合理的加熱平衡溫度，并確定適當的平衡時間，然后對標準溶液濃度系列進行分析并繪制曲線圖，曲線圖的橫坐標為各組分的質量濃度，縱坐標為對應的化合物峰面積。實驗結果顯示，在20～500 mg/L范圍之內的苯胺響應值與濃度有著較好的線性關系[3]。

本實驗分析了7個接近檢出限濃度的實驗室空白加標樣品，計算其標準偏差S。方法檢出限按照MDL=S×t（n-1，0.99）來計算。該公式中t（n-1，0.99）是置信度為99%、自由度為n-1的t值；n是重復分析的樣品數。通過該公式計算出苯胺的方法檢出限，檢出限為13 mg/L。將該數值與《地表水環境質量標準》（GB3838-2002）對比，能夠滿足相關規定的特定標準限值要求[4]。

7.2精密度和加標回收率試驗

向空白水樣中分別加入苯胺的標準儲備溶液，配置成低濃度（50 mg/L）、高濃度（200 mg/L）的標準溶液，加堿后進行加標回收率和精密度試驗。通過分析的結果可知，該方法的平均回收率為92.5%～116%，RSD為5.8%～7.2%。

7.3結論

本實驗建立了測定水中苯胺的頂空/氣相色譜法檢測條件，分析時間縮短，分析過程大幅度簡化，方法檢出限降到13mg/L、線性相關性、加標回收率和精密度經證明可以滿足環境監測地表水分析的要求，具有廣闊的應用前景。

2017年6月綠色科技第12期

包躍宇：頂空-毛細管柱氣相色譜法測定水中苯系物方法研究

環境與安全

8結語

頂空-毛細管柱氣相色譜法測定水中苯系物方法具有較好的優勢，靈敏度更高，樣品前處理技術更簡便，其方法檢出限、精密度、回收率測定結果都能滿足水分析的需要。

參考文獻：

[1]

向傳寶，孫力平，高士奇，等. 頂空-毛細管柱氣相色譜法測定水中八種苯系物的研究[J]. 天津城市建設學院學報，2011（1）：44～47.

[2]眭世閨，薛金花，何愛桃，等. 靜態頂空-毛細管柱氣相色譜法檢測水中甲基叔丁基醚[J]. 中國衛生檢驗雜志，2010（3）：525～526+540.

[3]鄭妹鳳. 頂空自動進樣毛細管柱氣相色譜法同時測定飲用水中8種苯系物[J]. 安徽預防醫學雜志，2010（4）：298～300+306.

[4]張瑩瑩，李文霞，彭偉濤，等. 頂空-大口徑極性毛細柱氣相色譜法測定水中8種苯系物[J]. 北方環境，2012（4）：168～170.