气相色谱法测定车间空气挥发性有机毒物

[2012/2/29]

　　【摘要】目的为石油化工企业车间空气中的多种有害污染物提供快速准确的定性、定量分析方法。方法用活性炭管采集被污染车间中一定量的空气，用二硫化碳解吸后，在毛细管柱气相色谱仪上进行分析，测定其方法的工作曲线、最低检出限、测量范围、解吸效率等。结果 2006年9月和12月，用此法分两次对齐齐哈尔某石油化工企业车间空气成功进行了监测分析。结论此法对存在多种有害成分污染的车间空气，用活性炭管采样后进行分析，试验结果符合实验方法的要求。

　　【关键词】气相色谱法毛细管色谱柱石油化工车间空气挥发性有机毒物

　　典型的石化厂车间空气一般有C2~C6(C2合峰、C3合峰、C4合峰、C5合峰)己烷、苯、甲苯、二甲苯等常见的系列有机气体。苯由呼吸道进入人体后主要分布在大脑、肾上腺和血液，对中枢神经及造血系统造成损害;甲苯和二甲苯(二甲苯有对位、间位、邻位三种异构体)由呼吸道、皮肤、消化道吸收后分布在脂肪组织、肾上腺及骨髓、脑、肝脏,可损害神经系统和产生皮肤粘膜刺激症状。故苯系物不但是空气和饮水中有机污染物的重要来源，在工业生产中对作业工人危害极大。采用活性炭管采样，将其热解吸,用毛细管柱气相色谱法分析，同时测定多种有害物质，此方法操作简便、快速，测得最低检出限、测量范围、相对标准偏差、解吸效率等试验结果较为理想。

　　l 材料与方法

　　1.1 原理

　　空气中挥发性气体用活性炭管采样，二硫化碳解吸后进样，经毛细管色谱柱分离，氢火焰离子化检测器检测，正己烷、苯、甲苯、二甲苯(对间二甲苯、邻二甲苯)以保留时间定性，峰面积定量。

　　1.2 仪器

　　1)活性炭管溶剂解吸型，管长80mm，内径4.0mm，外径6.0mm，前段装100mg活性炭，后段装50mg活性炭。2)个体采样器 Giliarl LFS113型低流量个体采样器，流量范围5~200ml/min。3)气相色谱仪 Agilent GC6890气相色谱仪，配备氢火焰离子化检测器(FID)和六通阀自动进样器;毛细管色谱柱 50m x 0.25mm×0.25um;柱温：45℃(0.5min)-以40℃/min速率升温-220℃(0.5min);HP3395积分仪;检测器温度260℃，进样口温度 250℃;载气为高纯氮气，流量40ml/min，氢气流量40ml/min;空气为400ml/min。

　　1.3 试剂

　　1)正己烷、苯、甲苯、二甲苯(对间二甲苯、邻二甲苯)色谱纯,二硫化碳分析纯;2)标准气选择气密性好的100ml注射器吸取一定量的正己烷、苯、甲苯、二甲苯(对间二甲苯、邻二甲苯)配成标准气。

　　1.4 个体采样

　　1)在采样点割开活性炭管两端，选取冷泵、热泵厂房的操作工人为对象，佩带个体采样器，活性炭管的出口端和采样器相连，活性炭管竖直地夹在工人的领口，以100ml/min流量，采集一个工作班的空气样品(根据现场待测物浓度及穿透容量确定一支活性炭管的采样时间)。采样后立即封闭活性炭管两端，置于清洁容器内低温运输和-20℃保存。2)样品处理把采样后的活性炭管，分别放入溶剂解吸瓶中,各加二硫化碳2.0ml,振荡1min,解析30min待测。3)空白对照试验：现场打开活性炭管，但不抽取空气。带回实验室与样品同时分析，作为空白对照每批采样应设3个空白对照管。

　　1.5 分析方法

　　1)方法的检出限以空白空气的基线测试斜率为50.0，运行3.000min，设定峰宽为5时，按漂移的3倍峰高值计算各组分的检出限，见表1。2)计算:C=100c dv0式中：C-空气中某毒物浓度，mg/m3;C-测得的解吸气中某毒物的浓度，um/ml;V0-换算成标准状况下的采样体积，L;100-样品解吸气的总体积，ml;D一解吸效率(%)。表1 各组分的检出限(略)

　　1.6 标准曲线的绘制

　　用清洁空气或氮气取一定量的色谱纯正己烷、苯、甲苯、对间二甲苯、邻二甲苯,配成浓度均为25、50、100、150、200(um/m3)五个浓度点的混合标准气，准确取0.5ml注入色谱仪进行分析，色谱条件下测得峰面积和保留时间，每种成分的含量对峰面积作图绘制标准曲线。见表2。

　　2 分析结果

　　2.1 色谱图见图1。

　　2.2 解吸效率测定

　　在本试验条件下平衡(12h)，通过对自制活性炭管标准样中高、中、低三种浓度样品的测定，正己烷、苯、甲苯、二甲苯的平均解吸效率(100mg活性炭)为：正己烷：87.1%，苯：95.5%，甲苯：82.4%，二甲苯：83.6%。测定结果表明，在本方法条件下，正己烷、苯、甲苯、二甲苯解吸效率在80%以上,符合《车间空气监测检验方法研究规范》的要求。表2 标准气的线性范围及最低检出浓度毒物(略)

　　2.3 样品测定

　　在标准曲线测定的条件下，分别取0.5ul样品和空白对照的解吸气进样测定。测得的样品峰面积与空白对照峰面积之差值，由标准曲线查得正己烷、苯、甲苯、二甲苯浓度(um/ml)。保留时间为定性指标。见表3。表3 某石油化工企业车间空气检测结果(略)

　　3 讨论

　　3.1 实验证明活性碳管对正己烷、苯、甲苯、二甲苯毒物的解吸效果在80%以上,方法的分离效果理想,不同浓度的相对标准偏差在10%以内。

　　3.2 取样后的气体因很容易从活性炭中逸散，活性炭管要低温运输和保存，需放入冰阱中测定时间在24h以内。

　　3.3 石油化工企业车间空气中的多种有害污染物主要包括C3~C6及其同分异构体、苯、甲苯、二甲苯及同分异构体，其中95%以上是C3~C6及其同分异构体(这可以用面积归一法积分求得)。

　　3.4 在现场采样过程中，因为现场的气体种类较多，要防止竞争吸附现象。为此可在一个工作班中，对同一工人可以更换数支活性碳管，分别记录每支采样管的采样起始、终止时间。

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