頂空-氣相色譜法測定污水中8種苯系物的方法研究

郭磊

摘要：采用HP-INNOWAX毛細管柱頂空氣相色譜分析污水中的苯、甲苯、乙苯、對二甲苯、間二甲苯、鄰二甲苯、異丙苯和苯乙烯8種苯系物。通過對色譜參數和頂空參數的優化，能使上述8種苯系物得到很好的分離，而且使用極性柱能完全分離間二甲苯和對二甲苯。本方法操作簡單，靈敏度高，重復性好，相對標準偏差<5%;線性范圍在1.0μg/L～100.0μg/L濃度范圍;方法檢出限為0.38μg/L～0.94μg/L;加標回收率在81.1%～111%之間。

關鍵詞：頂空氣相色譜;苯系物;污水

早在70年代中期，美國（EPA）就已把苯、甲苯、乙苯等列入129種優先污染物中[1]。污水中苯系物主要來源于染料、塑料、纖維、藥物和農藥的工業排放污水，生活污水主要來源于裝修環境裝飾材料、辦公設備（復印機、打印機、電腦等）、人為吸煙、烹飪等，對于生活污水中的苯系物濃度是痕量或者小于檢出限的，因此水樣的前處理技術非常關鍵，較環保的水樣前處理技術主要有吹掃捕集[2]、頂空[3]和固相微萃取[4]等。研究確定并優化一個快速、經濟、簡便的苯系物監測方法是非常有意義的。

1 試驗部分

1.1 儀器與試劑

Agilent7890B型氣相色譜儀，配7697A自動頂空進樣器，頂空進樣瓶（22ml頂空瓶，鋁蓋及帶聚四氟乙烯PTFE/硅氧烷密封墊），頂空瓶瓶口密封器。

苯系物混合標準儲備液購買自國家標準物質中心，分別取一定量的標準儲備液用色譜純甲醇逐級稀釋，配置成為10mg/L的混合標準使用液。

氯化鈉為優級純，使用前于500℃～550℃灼燒2h，冷卻至室溫，于干燥器中保存備用。實驗用水為二次蒸餾水或純水設備制備的水，不含目標化合物及沒有干擾色譜峰出現。

1.2 儀器分析條件

色譜條件：HP-INNOWAX毛細管柱（30.0m×0.32mm，0.25μm）;進樣口溫度200℃;檢測器溫度250℃;色譜柱升溫程序：40℃，保持5min，以10℃/min速率升溫到100℃，保持5min，載氣流速：2.0ml/min;燃燒氣流速：30ml/min;助燃氣流速：300ml/min;尾吹氣流速：25ml/min;分流比為10：1。

頂空條件：平衡溫度80℃，平衡時間25min;定量環溫度100℃;傳輸線溫度120℃。

1.3 樣品預處理

稱取3g氯化鈉，放入20ml頂空進樣瓶中，緩慢加入10ml水樣，立即蓋好硅橡膠墊的鋁蓋，用密封器封好，放入頂空進樣器中待測。

2 結果與討論

2.1 色譜柱的選擇

分別選用TG-5MS（30.0m×0.25mm，0.25μm）、HP-5（30.0m×0.32mm，0.25μm）和HP-INNOWAX（30.0m×0.32mm，0.25μm）3種不同極性的毛細管色譜柱測定，結果發現TG-5MS和HP-5弱極性色譜柱上不能將間二甲苯和鄰二甲苯進行分離，而使用HP-INNOWAX色譜柱后能將兩者很好地進行分離。所以最終對目標物的確定后，該試驗選用HP-INNOWAX毛細管柱來測定。8種苯系物的標準色譜峰見圖1。

2.2 平衡溫度的選擇

將100μg/L的8種苯系物混合標準溶液分別于50℃、60℃、70℃、80℃、85℃下平衡25min后測定，結果發現平衡溫度在70℃時，8種苯系物的峰面積略小沒有完全揮發出來，當平衡溫度在80℃時，8種苯系物的峰面積響應最大，當平衡溫度在85℃時，峰面積變化不明顯。因此，最后選擇平衡溫度為80℃。

2.3 平衡時間的選擇

平衡時間取決于被測組分分子從樣品基質到氣相的擴散速度，擴散速度越快，平衡時間越短。當平衡溫度為80℃時，平衡時間分別取15min、20min、25min、30min、35min，結果發現平衡時間在25min后峰面積沒有明顯改變，此時各組分已經達到氣液相平衡的原理，最后選取25min為平衡時間。

2.4 線性范圍及檢出限

取100μg/mL混合標準儲備液，用純水稀釋成0.0、10.0、20.0、50.0、100.0、200.0μg/L的標準系列，分別自取上述濃度10ml的標準溶液于頂空瓶中，加入3g氯化鈉蓋好硅橡膠墊的鋁蓋，用密封器封好，放入頂空進樣器中待測。以峰面積為縱坐標，濃度為橫坐標（μg/L），繪制標準曲線，其相關系數都在0.999以上。配制空白加標樣，檢出限按照儀器最佳條件進行7次平行測定方法進行計算檢出限，結果見表1。

2.5 實際樣品的加標回收

選取生活污水和工業污水中分別加入3種不同體積的苯系物標準溶液，配置成為15μg/L、30μg/L、80μg/L的低、中、高3種加標濃度。進行實際樣品分析以及加標回收率實驗，研究結果表明，加標回收率均能達到90%以上，相對標準偏差（RSD）<5%。

3結論

本方法采用頂空氣相色譜法測定污水中的苯系物，具有操作簡單、方法靈敏等特點，不需要對水質進行前處理，可直接進行測定，從而大大降低了樣品被污染的可能性。實驗表明，方法檢出限低、線性關系好、樣品的精密度和回收率也很好，數據準確可靠，此方法適用于污水的測定。

參考文獻：

[1]中國環境優先檢查研究課題組.環境優先污染物，北京：中國環境科學出版社，1989，11～16

[2]國青.吹掃捕集氣相色譜法測定水中苯系物[ J ].干旱環境監測，2011，25（2）：115-118

[3]饒竹，李松，佟伯齡，等.頂空氣相色譜法測定地層水中的苯系物[J].巖礦測試，2004，23（2）：97-101

[4]肖丹.頂空固相微萃取技術的應用與展望[ J ].中國衛生工程學，2015，14（1）：88-92