熱解吸氣相色譜法測定甲苯蒸氣研究

王永慧 李 艷

（沈陽理工大學 遼寧沈陽 110159）

熱解吸氣相色譜法測定甲苯蒸氣研究

王永慧 李 艷

（沈陽理工大學 遼寧沈陽 110159）

以Tenax-TA作為采樣管吸附劑，研究了熱解吸氣相色譜法對甲苯蒸氣的測定。優化了甲苯蒸氣氣化溫度、載氣流速、采樣管采集時間等條件。熱解吸氣相色譜法對甲苯的檢測具有良好的線性，方法對甲苯的相對標準偏差小于3%，平均相對誤差小于3.3%。

熱解吸；甲苯；Tenax-TA

引言

甲苯是一種重要的溶劑和化工原料，與其它苯系物類似，為無色透明液體，易揮發，蒸氣會造成人體中毒。汽車廢氣、汽油加工、工業活動中的溶劑損失與排放，是造成空氣中甲苯污染的主要原因。隨著人們環保意識的增強，對空氣中甲苯的分析測量提出了更高的要求。張學近[1-3]等人為此進行了大量研究，但仍存在難以洗脫、準確度精密度差等缺點。

熱解吸氣相色譜檢測法是近年來快速發展的一種集采樣、富集、進樣于一體的樣品前處理技術，與傳統技術相比，具有進樣率高、解吸效率高、費用低、干擾小等優點。該方法能方便地對痕量的可揮發性組分進行富集、濃縮，已成為分析空氣或土壤中揮發性有機化合物的有效檢測方法。本文研究了常溫下Tenax-TA對甲苯的采集效果，熱解吸氣相色譜法檢測的準確度高和精密度。

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

1.1.1 實驗儀器

電子天平，AL204型，梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司；真空干燥箱，ZD29-A型，北京振興實驗儀器廠；不銹鋼采樣管，6.3 mm外徑×5 mm內徑×90 mm長，美國Perkin Elmer公司；熱解吸儀，TurboMatrix TD型，美國Perkin Elmer公司；氣相色譜儀，HP 6890N GC，火焰離子化檢測器（FID），美國Agilent公司；萬分之一電子分析天平，常熟市金羊儀器有限公司；

1.1.2 化學試劑

Tenax-TA吸附劑，60-80目，北京康林科技有限公司；氮氣：純度≥99.999%，北京北分氣體工業有限公司；甲苯，甲醇，正己烷，分析純，北京化工廠。

1.2 實驗方法

1.2.1 采樣管的制備

使用甲醇將吸附材料索氏抽提48h，而后使用正己烷繼續索氏抽提48h，過濾后，將吸附劑置于減壓干燥器中蒸發60min，而后在真空干燥器中干燥5h，溫度120℃，真空度8kPa。經60目過篩后備用。在甲醇溶劑中將不銹鋼采樣管超聲清洗20min，用新鮮甲醇沖洗空心管，再用正己烷超聲10min，用新鮮正己烷沖洗，而后在120℃條件下干燥5h。用不銹鋼網堵住空心采樣管一端，放入固定支架，用漏斗從另一端填充吸附材料200mg，然后用不銹鋼網堵住采樣管的另一端，而后進行老化處理。

1.2.2 吸附與解吸附實驗

注射一定量的甲苯到氣化器內。設定一定的載氣流速，采樣管與氣化器連接一定的時間，設定氣化室溫度。甲苯在氣化器中氣化后，經載氣流氮氣的帶動，至氣化器出口，被采樣管吸附捕集。取下采樣管，置于熱解吸儀上，進行GC-TD-FID分析。

熱解吸儀條件：一級解吸溫度200℃，解吸時間15 min，二級解吸溫度200℃，解吸時間5min。

氣相色譜條件：升溫程序：40℃保留1min，以8℃/min升溫至150℃，以30℃/min升溫至250℃；載氣流速：4.5 mL·min-1；

2 結果與討論

2.1 氣化室的溫度選擇

注射1uL的樣品到氣化器內，設定載氣的流速為200 mL·min-1，采樣管與氣化器連接的時間為5 min，氣化室的溫度分別設定為 50、80、100、120、150、200℃，每個溫度下平行采樣三次。三次采樣的管子在相同的條件下進行分析，結果如表1所示。

表1 不同溫度下的峰面積

由表1可知，隨著溫度的升高，甲苯的峰面積逐漸增大，當溫度達到120℃時，氣化效果比較理想，溫度大于120℃時，峰面積無明顯變化，本實驗選取氣化室的溫度為120℃。

2.2 載氣流速

設定載氣流速分別為 50、100、150、200、250、300 mL·min-1，氣化室溫度為100℃，采樣管與氣化器連接的時間為5min。每個不同的流速平行采樣三次，取峰面積的平均值，結果如表2所示。

表2 不同流速下峰面積

從表2可知，隨著流速增加，峰面積先是增大，然后基本不變，說明當流速大于200 mL·min-1時，甲苯全部被采樣管吸附，實際采樣時采用較大的流速，氣化器的載氣流速設定為250 mL·min-1。

2.3 采樣時間

采樣時間應盡可能地短，同時又不能穿透采樣管。載氣的流速設定為200 mL·min-1，采樣時間分別為：5、10、15、20、25、30、40、50、60 min，每個時間點平行進行兩次實驗。制備的樣品管在相同的條件下進行分析，結果見表3所示。

表3 不同采樣時間下的峰面積

由表3可知，當采樣時間大于10min時，所得的峰面積基本相同；采樣時間為60min時，峰面積沒有明顯減少，可見，采樣體積為12L時，甲苯沒有穿透吸附劑采樣管。為使甲苯能夠吸附完全而且不穿透采樣管，本實驗選取采樣時間15min。

2.4 工作曲線

采用以上優化的條件制作標準曲線，制備含甲苯分別為 63.4、99.6、211.3、596.6、993、1587 和 2185ng 的樣品管。以峰面積為縱坐標，甲苯的絕對質量為橫坐標繪制工作曲線如圖1，所得回歸方程為y=6.560x-146.3，相關系數R=0.9992，在63.4～2185 ng間線性關系良好。

圖1 工作曲線

2.5 精密度實驗

選擇定量方法中低、中、高三個濃度點制作的樣品管，平行6次重復測定，計算其相對標準偏差（RSD），精密度測試結果見表4。

表4 精密度實驗結果

由表4可知，三個濃度點的相對標準偏差和它們的平均相對標準偏差均在3%內，方法具有很好的重現性。

2.6 準確度實驗

分別制備低、中、高三個不同濃度的樣品管，分別平行測定三次，由平均值計算平均相對誤差，準確度測試結果見表5。

表5 準確度實驗結果

結果表明，低、中、高三種濃度下的平均相對誤差小于3.3%，方法具有良好的準確性。

結語

實驗以Tenax-TA作為采樣管吸附劑，采用熱解吸氣相色譜法測定甲苯蒸氣，氣化溫度達到120℃時，氣化效果比較理想。載氣流速為250mL·min-1，采樣時間大于10min時，氣化甲苯可被采樣管完全吸附。采用熱解析氣相色譜法分析采集的甲苯，不同濃度條件下均具有良好的準確性和重現性，平均相對標準偏差小于3%，平均相對誤差小于3.3%。

[1]張學進.中國環境科學,1984,4(2):73～76

[2]蒲家彬等.中國環境科學,1991,11(3):172～177

[3]李維翰等.環境工程,1995,13(5):40～42