氣質聯用法檢測煤氣化廢水中酚類化合物

王春俊

（河南省冶金研究所有限責任公司，河南鄭州 450053)

氣質聯用法檢測煤氣化廢水中酚類化合物

王春俊

（河南省冶金研究所有限責任公司，河南鄭州 450053)

在煤氣化處理中，廢水中通常都含有大量的酚類化合物，組分相對復雜，對于環境的危害巨大，需要做好相應的檢測和處理。采用氣質聯用法可以對水樣中的酚類化合物進行定性定量分析，為廢水的處理提供參考依據。結合氣質聯用法的原理，通過相應的實驗，對其在煤氣化廢水中酚類化合物檢測中的應用進行了分析和討論。

氣質聯用法；煤氣化廢水；酚類化合物；檢測

在對煤炭資源的開發利用中，氣化工藝是一種非常有效的工藝技術，主要是將煤或者煤焦作為原料，以氫氣、氧氣等作為氣化劑，在高溫環境下通過相應的化學反應，將煤或者煤焦中的可燃部分轉化為氣體燃料。不過在這個過程中，會產生含有大量酚類化合物的廢水，如何對其進行有效處理，減少污染問題，是煤化工行業需要深入研究的課題。

1 氣質聯用法概述

氣質聯用法是氣相色譜-質譜聯用技術（GC-MS）的簡稱，其基本原理，是將氣相色譜儀和質譜儀連接在一起，以計算機技術為依托，實現聯用分析，在復雜組分的鑒定與分離中應用廣泛，不僅分辨率高，而且靈敏性好，常用于藥物生產、農藥殘留檢測、環境質量檢測等領域，是當前最為成熟的兩譜聯用技術。

現階段，在煤氣化廢水酚類化合物檢測中，比較常用的方法包括氣相色譜法、分光光度法以及溴量法等，但是這些方法存在著各種各樣的問題，如前處理流程繁瑣，測定流程復雜等，缺乏實用性。對此，可以利用水與丙酮的互溶性，將含有酚類化合物的水樣加入到丙酮溶劑中，充分混合后，以無水硫酸鈉小柱除水，丙酮洗脫，然后直接利用氣質聯用法，就可以進行分析。相比較傳統方法，這種方法前處理更加簡單，能夠同時針對煤氣化廢水中8種酚類化合物進行檢測，效率極高。

2 實驗部分

2.1 試劑儀器

在實驗中使用的試劑包括丙酮、無水硫酸銅以及8種酚類化合物，如2，3-甲基苯酚、鄰苯二酚、苯酚等。使用的儀器包括了氣質聯用儀（安捷倫GC/MSD 7890B-5977A），色譜柱（Rtx-5MS）。

2.2 分析參數

氣相色譜分析參數：以氦氣作為載體，流速0.8mL/min，采用分流進樣模式，比例為1∶5，進樣口溫度150℃，初始柱溫60℃，保持60s，然后按照5℃/min的速度，上升到150℃，保持120s。

質譜分析參數：選擇EI離子源，在Scan模式下，掃描時間為3～16min，溶劑延遲2.5min，掃描范圍35～250。而SIM模式下，質譜條件需要滿足表1的要求。

表1 SIM模式下質譜條件

2.3 樣品處理

為了方便檢測和處理，需要對樣品進行前處理，可以直接將樣品與丙酮混合后，去除混合溶液中的水分。這里選擇某煤制天然氣公司生產中產生的酚水，在5mL丙酮中加入樣品0.2mL，均勻混合，然后在10mL注射器中，鋪上一層濾膜，選擇玻璃纖維材質，清潔后加入2g無水硫酸鈉（分析純，同時在650℃高溫下加熱4h），再次加入一層濾膜，以丙酮溶液預清洗。在制備好的無水硫酸鈉小柱中，分次加入酚水混合液，以丙酮清洗，定容到25mL。樣品前處理的目的，是將原本存在于廢水中的酚類化合物轉移到丙酮溶劑中，去除其中的水分。

2.4 定性分析

應該明確，煤氣化處理中，會產生多種多樣的酚類化合物，其組分相對復雜，需要利用質譜儀對水樣進行定性分析。設置Scan掃描模式，得到酚類物質的總離子色譜圖（見圖1）。對比8種含量較高的酚類物質質譜譜圖，可以對樣品的成分進行定性。

圖1 酚類物質總離子色譜圖

2.5 定量分析

結合定性分析方法，進行SIM掃描方法的構建，配制8種酚類物質的混合標準溶液，將質量濃度控制在0.2、1、5、10、20mg/L。利用峰面積進行定量，可以得到標準曲線[2]，具體如表2所示。

3 結果與討論

3.1 前處理方法優化

從保證方法有效性和可用性的角度，對前處理方法進行優化，以實際樣品的質量濃度為參照，針對每一種酚類物質，

都配置空白加標溶液，將質量濃度全部控制在200mg/L；對取樣量以及無水硫酸鈉用量同樣進行了優化，經試驗，當取樣量超過0.4mL時，無水硫酸鈉的需求量較大，而且會導致峰形嚴重變寬，因此這里將取樣量控制在0.2mL。依次采用不同含量的無水硫酸鈉進行樣品脫水處理，結果表明，當用量低于1.5g時，脫水不完全，存在柱流失問題；當用量超過3g時，無水硫酸鈉的回收率會有所下降。最終，將無水硫酸鈉的用量確定為2g。

表2 8種酚類物質的線性范圍、保留時間和線性方程

3.2 方法可靠性分析

取空白水樣，依次以標準加入法添加質量濃度25、100、200mg/L，得到的回收率與相對標準偏差如表3。可以看出，8種酚類物質的回收率與相對標準偏差良好，表明前處理方法可靠[3]。

表3 8種酚類物質的回收率與相對標準偏差（n=3）

4 結論

將酚水加入丙酮溶劑中，以自制無水硫酸鈉小柱去除其中的水分，結合氣質聯用法，可以同時對8種酚類物質進行分析。相比較傳統方法，該方法的前處理更加方便，可靠性也更好，在含酚廢水中酚類化合物的測定方面有著良好的適用性。

[1] 李道震.影響煤氣化廢水中酚類物質萃取的因素分析[J].中國石油和化工標準與質量，2013，（5）：15.

Determination of Phenolic Compounds in Coal Gasification Wastewater by Gas Chromatography-Mass Spectrometry

Wang Chun-jun

In the coal gasification treatment，the waste water usually contains a large number of phenolic compounds，the components are relatively complex，great harm to the environment，need to do the appropriate detection and treatment.The qualitative and quantitative analysis of phenolic compounds in water samples can be used to provide reference for the treatment of wastewater.In this paper，combined with the principle of GC/MS，the application of phenolic compounds in coal gasification wastewater was analyzed and discussed by the corresponding experiment.

GC/MS；coal gasification wastewater；phenolic compounds；determination

O657.63；X832

A

1003–6490（2017）11–0013–02

2017–09–16

王春俊（1986—），男，河南新鄉人，助理工程師，主要研究方向為水中有害物質檢測。