基于气相色谱法的固体废弃物中苯酚类物质分析

2013-08-27潘瑞文

绿色科技 2013年3期

潘瑞文

（广东省河源市环境监测站，广东河源 517000）

1 引言

随着科学技术的发展，在一些制药、石化以及焦化等废弃物中均含有苯酚类物质，这些物质在一定的程度上具有水溶性，相对于其他多元酚类物质来说，其毒性较高，如果不进行妥善处理，这些物质在经过雨水冲刷以后，就会严重污染地下水系和地表，甚至还会影响水中一些生物的生存。

2 气相色谱法概述

所谓气相色谱法就是指将气体看成是移动相的一种色谱方法。由于采用的固定相不同，气相色谱法也可以分为气固色谱法和气液色谱法，其中气固色谱法的固定相为固体，而气液色谱法的固定相则是液体。根据色谱的分离原理来进行划分，气相色谱法可以分为分配色谱或者吸附色谱两种，其中在气固色谱法中，其固定相是吸附剂，相反分配色谱则属于气液色谱法。如果按照色谱的操作形式来分，气相色谱为柱色谱，如果采用的色谱柱规格大小不同，又可以分为毛细管柱和一般填充柱，通常毛细管柱又可以分为两种，一种是填充毛细管柱，一种是空心毛细管柱。空心毛细管柱主要是在内径仅仅只有0.1～0.5mm金属毛细管或玻璃的内壁直接涂上固定液；填充毛细管柱是最近几年才发展起来的一种新型管柱，其主要是在厚壁玻管中放入一些多孔类型的固体颗粒，通过加热将其拉制成为毛细管柱，其内径通常在0.25～5.0mm。而一般填充柱主要是将一些固定相组装在一根金属管或者玻璃上，其管的内径一般为2～6mm。通常在实际工作中，一般最常用的气相色谱法为气液色谱法。

气相色谱系统主要是由涂着液体固定相的惰性固体、盛有吸附剂的管柱以及利用管柱的气体流动相所构成的。从管柱的另外一端加入要分析和分离的样品，由于固定相对样品中不同组分的溶解能力和吸附能力的不同，因此，在固定相和液体相中这些不同组分的分配系数也会有所差异，同时在两相中这些组分通过多次反复地分配以后，在随着移动相移动的时候，速度也会有所不同，其中分配系数较小的组分在固定相中所滞留的时间就比较短，能够快速地从这些色谱柱的末端流出，将从色谱柱流出的各组分的浓度与进样以后的时间来作图，所得到的图像被称为色谱图。

3 材料和方法

由于在固定废弃物中的苯酚类物质具有一定的挥发性、水溶性，对此，要想测定固定废弃物中的苯酚类物质是有一定难度的，气相色谱法在进行样品分析和测定的时候，由于样品处理方式的不同，气相色谱法可以分为非衍生化法或者衍生化法，所谓衍生化类型的气相色谱法主要是指通过衍生化剂处理分析样品中的化合物，通过电子捕获检测器来对其进行测定，但是由于衍生化剂具有较强的毒性，同时在使用的时候非常不方便，因此，这种方法很难在实验室里面推广。而非衍生化类型的气相色谱法就无需处理分析样品，将符合要求的分析样品直接放入分析色谱柱内，通过氢火焰离子化检测器来对其进行测定，要注意的是采用这种方法必须要选用适合的色谱柱。本文笔者就利用气相色谱法来分析和测定固定废弃物中的苯酚类物质，通过一系列的实验来证明气相色谱法能够满足测定和分析固定废弃物中苯酚类物质的需求。通过各项实验以及有关的文献资料，在实验过程中，选用毛细管柱，通过在温度较低的柱子内对固定废弃物中的一些苯酚类物质进行分析和分离。此外，在该实验进行之前，对含有苯酚类物质的这些固体废弃物进行了优化处理。

3.1 实验材料

（1）材料和器具:气相色谱图（图1）、若干玻璃填充柱、索式提取器、各种氢火焰离子化检测器以及相关实验所需的固定相和色谱担体、毛细管柱（管柱内径为250μm，膜厚为250nm，柱长为20m，温度最高为250℃）、β－环糊精衍生物。

（2）样品的准备:将含有间甲酚、邻甲酚、苯酚以及对甲酚的各种标准样品分别称取100mg，通过二氯甲烷将其溶解到100mL。

3.2 实验方法

通过静态法将这些固定液涂渍在色谱担体上，并将这些担体放入相对应的比例色谱柱中区，最后将这些安装好的填充柱进行上机老化3d，以便备用。在实验过程中，将混合好以后的担体，装填入1m柱内，在不同的柱温下进行操作，其实验结果如图2所示，接着按照以上的步骤，将混合好的担体装填3m柱，同样也在不同柱温下进行实验操作，其实验结果如图3所示。

图1 分离苯酚类物质的色谱

图2 不同柱温下lm色谱柱分离

图3 不同柱温下3m色谱柱分离

4 结果与分析

通过对二者的比较可以发现，在同种比例混合好的担体上，1m柱和3m柱所分离的苯酚类物质效果大致相同，但是由于3m柱分离的时间要长一些，其峰形没有1m柱的好。因此，在1m柱中进行分离和分析，其效果要更好一些。通过色谱图可以看出当柱温保持在115℃的时候，其实验效果是最好的，如果小于105℃的话，其对甲酚和苯酚就不易分离，如果大于135℃的话，苯酚和邻甲酚就会不易分开。结合相关文献资料，可以得出这样一个结论，即有机皂土使用的最高温度在150℃，阿皮松的使用最高温度是200℃，其中实验选用的操作温度最好要比固定相使用的最高温度低40℃，这样才能有效防止固定相的流失，促使色谱柱的使用寿命延长。

毛细管柱气相色谱法，随着科学技术的发展，相对于以往的毛细管柱，现在的毛细管柱的造价较低，同时还能满足分析固体废弃物中苯酚类物质的要求。在该实验过程中其固定相是β－环糊精衍生物，在120℃的柱温下，同时气化室的温度为200℃，载气速度在62cm／s，检测器的温度为250℃的时候，其理论塔板数能够在2000／m以上，符合苯酚类物质分析的需求。此外，称取重量为10g含有一定苯酚类物质的固体废弃物，并将其与没有水的Na2SO4进行混合，接着进行上机测定，通过这个方法，可以发现固体废弃物中各项苯酚类物质的回收加标率能够达到70%以上，同时产生的相对标准偏差值也比较小。由此可以得出，该实验在精密度和准确度上都非常的高，能够符合固体废弃物中苯酚类物质分析和监测的要求。