頂空進樣測定固定污染源廢氣中的丙酮、甲醇、乙醇和異丙醇

王志剛 劉喬芳

山東省煙臺生態環境監測中心

1 引言

丙酮、甲醇、乙醇、異丙醇都屬于揮發性有機物，對人體和環境有一定的危害。目前國家還沒有相關的分析方法來同時測定丙酮、甲醇、乙醇、異丙醇。固定污染源廢氣中的丙酮、甲醇、乙醇、異丙醇一般都采用不同的吸附劑進行吸附采樣，再采用熱解析或用不同的有機溶劑進行解吸，然后在不同的色譜柱上進行分析測量。文中本法選擇合適的毛細管色譜柱，用蒸餾水為吸收液來采集樣品，利用氣相色譜頂空進樣，一次分離測定固定污染源廢氣中的丙酮、甲醇、乙醇、異丙醇等組分且準確度高，重現性好，柱性能穩定，同時本法不需要采用熱解析儀或使用有毒的有機試劑，減少了實驗室運行成本和污染排放等問題。

2 實驗部分

2.1 儀器與試劑

CP-3800 型氣相色譜儀∕FID 檢測器∕色譜工作站（美國瓦里安公司）。

毛細管柱：CP8843 WCOT Fused Silica 30m×0.32mm，CP WAX 52CB DF=0.25um。

頂空進樣器：Agilent G1883（安捷倫公司）。

固定源廢氣采樣器（流量范圍：0.5L∕min～2L∕min）。

優質純有機試劑：丙酮，甲醇，乙醇，異丙醇。

吸收液：在給定的色譜條件下，空白實驗中未檢出丙酮、甲醇、乙醇、異丙醇的蒸餾水。

2.2 儀器條件

2.2.1 氣相色譜儀

柱溫：65℃，汽化室溫度：210℃，檢測器溫度260℃，氮氣流速2ml∕min，氫氣流速30ml∕min，空氣流速300ml∕min，分流比1：10。

2.2.2 頂空進樣器

2.2.2.1 溫度

爐溫：95℃；閥溫：120℃；傳輸線溫度：125℃。

2.2.2.2 時間

氣相色譜儀運行周期：12.0min；瓶平衡時間：10.0min；加壓時間：0.15min；閥充滿時間：0.70min；閥平衡時間：0.07min；進樣時間：0.40min。

2.2.2.3 進樣量：1.0ml。

2.3 樣品的采集與保存

用固定源廢氣采樣器（流量范圍：0.5L∕min～2L∕min）連接內裝10ml吸收液的多孔玻板吸收瓶，按照廢氣采樣技術規范采樣20min，流量：1.0L∕min，樣品應當天分析。

2.4 標準溶液的配制

用經過檢定的微量注射器（50.0ul）分別吸取10.0ul 優質純的丙酮、甲醇、乙醇、異丙醇（20°C時1.0ul丙酮的質量為0.788mg，甲醇的質量為0.792mg，乙醇的質量為0.790mg，異丙醇的質量為0.785mg）注入100ml容量瓶中，用重蒸餾水配成一定濃度的標準貯備液，再用該標準貯備液配成一系列不同濃度的標準使用溶液。

2.5 標準曲線

在上述給定的色譜條件下，待儀器穩定后，分別移取不同濃度的標準溶液10ml～20ml頂空瓶中，加蓋密封，在上述頂空條件下進行色譜測定，得到一系列的色譜圖。

3 數據分析

3.1 色譜峰保留時間分析

在上述給定的色譜條件下，待儀器穩定后，分別單獨移取丙酮、甲醇、乙醇、異丙醇的使用液分析，得到下表色譜峰的保留時間；由表1保留時間數據分析，在上述給定的色譜條件下，丙酮、甲醇、乙醇、異丙醇四種物質完全可以分離。

表1

3.2 空白色譜圖

在上述給定的色譜條件下，通過實驗分析，得到空白色譜圖，見圖1。

圖1 吸收液的空白色譜圖

3.3 標準色譜圖

在上述給定的色譜條件下，通過實驗分析，得到標準色譜圖，見圖2。

圖2 丙酮、甲醇、乙醇、異丙醇的標準色譜圖

3.4 色譜條件的選擇

采用同一臺設備，運用不同的色譜條件進行了相同多次的實驗分析，實驗表明，上述給定的色譜條件和頂空條件下，丙酮、甲醇、乙醇、異丙醇能很好地完全分離。

3.5 方法的準確度

在上述色譜條件下，對丙酮、甲醇、乙醇、異丙醇四種組分進行兩種不同濃度的六次平行加標回收測定實驗，分析實驗所得數據。

實驗數據見表2。

表2 模擬混合中加標回收率n=3（單位：mg∕L）

結果表明兩種不同濃度下的四種化合物的平均回收率在96.6%～102.2%之間。

3.6 方法的精密度

配制系列濃度的標準樣品（丙酮濃度6.318mg∕L，甲醇濃度6.332mg∕L，乙醇濃度6.928mg∕L，異丙醇6.682mg∕L），在上述色譜條件下，對丙酮、甲醇、乙醇、異丙醇四種組分進行重復測定5次，分析實驗數據，計算數據的標準偏差和相對標準偏差見表3。

表3 某標準混合樣各組分的相對標準偏差

監測數據結果表明，其相對標準偏差在1.4%～1.8%之間。

3.7 方法的最低檢出濃度

在正常操作條件下，對丙酮、甲醇、乙醇、異丙醇最低檢出濃度的測定，原則上是大于2倍噪聲能明顯辨別出來的峰高，在采樣體積為20L，樣品溶液為10ml時，經測定其最低檢出濃度分別為丙酮 0.015mg∕m3，甲醇 0.112mg∕m3，乙醇 0.057mg∕m3，異丙醇0.031mg∕m3。

4 主要結論

在給定的色譜條件下，選用毛細管柱頂空進樣，丙酮、甲醇、乙醇、異丙醇等各組分能有效地分離，其加標回收率在96.6%～102.2%之間，準確度符合相關技術要求；本分析方法同時具有較好的精密度，其相對標準偏差在1.4%～1.8%之間；在采樣體積為20L，樣品溶液為10ml 時，經測定其最低檢出濃度分別為丙酮 0.015mg∕m3，甲醇 0.112mg∕m3，乙醇 0.057mg∕m3，異丙醇0.031mg∕m3。本方法簡便，快速，準確，適合固定污染源廢氣中丙酮、甲醇、乙醇、異丙醇等化合物的分離測定。