譜析GC-17氣相色譜儀頂空進樣分析水中揮發性苯系物
水中的苯系物通常包括苯、甲苯、乙苯、間二甲苯、對二甲苯、鄰二甲苯、異丙苯、苯乙烯等幾種化合物。除苯是已知的致癌物外,其它幾種化合物對人體和水生生物均有不同程度的毒性。苯系物的工業污染源主要源于石油化工、煉焦化工生產的排放廢水。如石化乙烯工業公司的芳烴車間排污水、裂解車間排污水等都含有大量苯系物。因此,測定水中苯系物含量對環境保護具有重要的意義。水中揮發性苯系物常用的富集方法有頂空法、二硫化碳萃取法、汽-液平衡法等。近年來,在樣品的快速采集、分離和濃縮及技術改進方面均有報道。
譜析儀器利用苯系物易揮發的特性,結合頂空進樣器的進樣技術,采用頂空-氣相色譜法,得到了較滿意的分析結果。該方法具有簡便、快速、靈敏度高、重現性好、能實現半自動化的特點。
1 頂空進樣氣相色譜儀分析部分
1.1 主要儀器和試劑
氣相色譜儀:譜析儀器公司生產的 GC-17(配有FID 檢測器);PX-6890A頂空進樣器;頂空瓶采用PE公司生產的20ml頂空瓶(帶內涂聚四氟乙烯膜的瓶蓋和鋁密封蓋)。
苯、甲苯、乙苯、間二甲苯、對二甲苯、鄰二甲苯均為色譜純標準物質;氯化鈉:分析純;純水:不含苯系物;高純氮氣、空氣、氫氣。
1.2 色譜條件
色譜柱:HP-1(交聯甲基聚硅氧烷) 30m×0132mm×0125μm;柱溫:40℃保持3min,10℃/min升溫至130℃,保持2min;進樣口溫度為200℃;檢測器溫度為150℃;柱頭壓:4619kPa。
1.3 頂空進樣器條件
樣品溫度:40℃;進樣針溫度:40℃;傳輸線溫度:40℃;氣相循環時間:20min;加熱時間40min;加壓時間:015min;進樣時間:015min;抽樣時間:015min。
1.4 樣品的保存
取水樣時應使樣品充滿空間,不留空隙,并加蓋密封。樣品應在冰箱中保存,7 日內處理完畢,14 日內分析完。
1.5 樣品分析
取10ml水樣于20ml頂空瓶中,加入4gNaCl,加蓋密封。置于頂空進樣器的樣品盤中,按1.2節和1.3節設置好頂空進樣器和氣相色譜(GC)的分析條件,啟動頂空進樣器和GC系統,以保留時間進行定性分析、以峰面積進行定量分析。用外標法測校正曲線。
1.6 標準儲備液的配制
根據各物質的密度,用2μl微量注射器抽取苯系物標準物,配成質量濃度為1mg/L的苯系物混合溶液作為苯系物的儲備液。該儲備液應于冰箱中保存,一周內有效。
1.7 標準曲線的繪制
取標準儲備液配成苯系物質量濃度分別為10,20,40,60,80,100μg/L的標準系列溶液。取不同濃度的標準系列溶液,按1-1.5 節樣品分析方法進樣分析并繪制出濃度- 峰面積校正曲線。
2 氣相色譜頂空進樣分析結果與討論
2.1 水中含鹽量的影響
根據文獻,向水樣中加入一定量的NaCl 可以適當提高方法的靈敏度。在10ml水樣中分別加入不同量的NaCl,以鄰二甲苯的峰高為例,選擇10ml水樣中加入4 g NaCl 為宜。
2.2 氣/液體積比的影響
20ml的頂空瓶,用同一水樣在氣/液體積比分別為3/1、2/1、1/1的條件下測定(考慮到加入鹽后液面升高,分別取5ml、7ml、10ml水樣),以鄰二甲苯為例,其峰高與氣/液體積比的關系見表4。表4表明,氣/液體積比減少即取水量增加,響應值增高。但考慮到頂空進樣針較長,為了避免針頭插入液面之下,故選擇氣/液體積比為1/1,即取10ml水樣。
2.3 平衡溫度的影響
提高平衡溫度可以使更多的苯系物從水相中進入氣相,使蒸汽分壓增大,響應值增大,靈敏度提高,但太高的平衡溫度會導致水蒸汽進入色譜系統。本方法選用40℃為平衡溫度。
2.4 平衡時間的影響
初溫為4℃的水樣,在40℃時分別平衡5,15,25,35,38,40,45,50min,然后以頂空進樣器進樣,以鄰二甲苯為例,隨平衡時間延長,響應值也增加,在40min達到氣液兩相平,響應值已不隨時間變化,為了提高工作效率,選擇平衡時間40min。
2.5 污染物的干擾
干擾本法測定的物質主要是一些其它的揮發性有機物,可以通過程序升溫及調節柱頭壓使干擾物對測定物的影響減至最小。試驗表明,用本方法測定苯系物無較大的干擾。
2.6 方法的精密度和回收率
在同一試驗條件下對不同質量濃度的樣品進行重復測定,精密度試驗結果表明在同一試驗條件下往不同質量濃度的樣品中加入20μg/L的標樣,進行重復測定,回收率試驗結果表明,方法的重復性和回收率都較好。
3 結論
本方法用頂空進樣技術分析水中的苯系物,包括苯、甲苯、乙苯、間二甲苯、對二甲苯和鄰二甲苯,提出了頂空進樣器的最佳分析條件。方法的回收率為91%~98%、相對標準偏差為014%~312%、最小檢測限為0105~210μg/L。由于方法采用了頂空進樣器,使分析準確、方便、重復性高,且實現了樣品分析半自動化。