顶空—毛细管柱气相色谱法测定水中苯系物方法研究

摘要：指出了经济的发展推动了各行各业的进步，但是一些企业的生产也给环境带来了较大的污染，特别是处理不当的工业废水，会影响到地下水的质量，间接影响饮用水的安全，需要采取一定的措施来进行改善。为此分析了顶空-毛细管柱气相色谱法测定水中苯系物的方法，旨在为相关人员提供参考意见。

关键词：毛细管柱气相色谱法；顶空气相色谱法；苯系物测定

中图分类号：X703

文献标识码：A文章编号：16749944（2017）12009702

1引言

苯系物在水中通常表现为甲苯、苯、乙苯、对二甲苯、间二甲苯、邻二甲苯、苯乙烯、异丙苯等化合物。目前已经确定的是苯能够致癌，但是其它几类化合物也能对人体和其他生物造成不同程度的毒害。苯系物主要来源于焦化厂、石油化工厂所排放的废水当中。为此需要通过一定的技术来测定饮用水中苯系物的含量，从而采取进一步的改善措施，保证人们饮用水的安全。

2毛细管柱气相色谱法概述

现代实验室所用的气相色谱仪大都既可用作填充柱气相色谱，又可用作毛细管色谱仪。毛细管色谱仪应用范围广，可用于分析复杂有机物，如石油成分、水质监测、环境污染、农药残留等。固定液直接涂在管壁上，因为柱内壁面积比较大，所以涂层可以很薄，能够降低组分在气相和液相之间的传质阻力，因此使得毛细管柱的柱效比填充柱更好。

3顶空气相色谱法概述

顶空气相色谱法英文简写为HS-GC，也常被称为液上气相色谱分析，它是一种联合的操作技术。一般采用进样针在特定条件下对固体、气体、液体等进行萃取吸附，然后在气相色谱分析仪上进行脱附注射，其萃取过程通常在固相微萃取平台上进行。对于水质监测来说，顶空气相色谱法是一种比较重要的测试方法，它利用气相色谱分析与液相达到动态平衡的项空蒸汽，气相中挥发性组份的浓度代表原始样品的组成。

4顶空气相色谱法优势

顶空气相色谱法采用气体直接进样的方式，能够排除大量基体的干扰，使得其对色谱柱的污染较小，生成的谱图比较简单，因此在痕量挥发性组份的研究当中有着重要的作用。

同时顶空色谱进样器还能够同国内外各种气相色谱仪完美的连接，是目前最为理想的将液体和固体样品中挥发性组分直接导入气相色谱仪进行检测和分离的装置，它通过气体进样，能够专一性的收集样品中易挥发成分，比液液萃取、固相萃取更有优势，能有效的避免因除去溶剂所引起的挥发物损失，还能降低共提物引起的噪音，并且具有更高的灵敏度以及分析速度，对分析人员和环境的危害比较小，是一种绿色分析化学方法。

5气相色谱分析条件

因为物质物性不同，试样中各组分在气相、固相、液相之间的分配系数也不同，汽化后的试样被载气带入色谱柱中运行时，组分就在其中的两相间进行反复多次分配，经过一定时间的流动后，便彼此分离，按顺序离开色谱柱进入检测器，产生的讯号经放大后，在记录器上描绘出各组分的色谱峰，根据出峰位置，确定组分名称，根据峰面积确定浓度的大小。分析条件主要包括：载气对柱效的影响、载气流速对柱效的影响、固定液的配比、柱温的选择、气化温度的选择、色谱柱长和内径的选择、进样时间和进样量的选择、燃气和助燃气的比例等。

6实验部分

6.1方法原理

该实验建立了顶空-毛细柱气相色谱法测定水中苯胺的方法，在密闭的顶空瓶内，将水样中苯胺从液相逸入液上空间的气相中。并且在一定的温度下，苯胺在气、液两相间会达到动态的平衡，此时它们在气相中的浓度和在液相中的浓度成正比，取液上气相样品进行色谱分析[1]。

6.2主要仪器与试剂

Agilent7890A气相色谱仪（具FID检测器）；AgilentG1888自动顶空进样器；HP-5色谱柱；SE-30通用型石英毛细管柱。

浓度为100mg/L的苯胺标准储备液；纯水；二次蒸馏水；氢氧化钠溶液。

6.3顶空进样器条件

顶空瓶加热温度为75℃，加热时间为20 min，载气压力为15磅/平方英寸。传输线的温度为150℃，压力化时间为1 min，顶空进样时间为60 s，进样针的温度为105℃。

6.4气相色谱分析条件

柱箱温度：柱箱起始温度为45℃，保持1 min；然后以每分钟20℃的速度升至120℃，并保持2 min。进样口温度为200℃；柱流量为1 mL/min；采取分流进样的进样方式，分流比为1∶1[2]。

6.5样品分析

在顶空样品瓶中缓慢注入10 mL水样，并加入加入5 g氢氧化钠，然后盖上硅橡胶垫和铝盖，并用封口工具封装，最后放到顶空进样仪中测定。

7结果与讨论

7.1标准曲线及方法检出限

结果采用5点法的标准曲线，并使用蒸馏水稀释标准储备溶液，然后分别配制为20 mg/L、50 mg/L、100 mg/L、200 mg/L、500 mg/L的标准浓度溶液。同时每份溶液中各加入5.0 g NaOH ，然后加盖压紧并摇匀，直到NaOH完全溶解在溶液中，最后放入自动顶空进样器内。设定合理的加热平衡温度，并确定适当的平衡时间，然后对标准溶液浓度系列进行分析并绘制曲线图，曲线图的横坐标为各组分的质量浓度，纵坐标为对应的化合物峰面积。实验结果显示，在20～500 mg/L范围之内的苯胺响应值与浓度有着较好的线性关系[3]。

本实验分析了7个接近检出限浓度的实验室空白加标样品，计算其标准偏差S。方法检出限按照MDL=S×t（n-1，0.99）来计算。该公式中t（n-1，0.99）是置信度为99%、自由度为n-1的t值；n是重复分析的样品数。通过该公式计算出苯胺的方法检出限，检出限为13 mg/L。将该数值与《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）对比，能够满足相关规定的特定标准限值要求[4]。

7.2精密度和加标回收率试验

向空白水样中分别加入苯胺的标准储备溶液，配置成低浓度（50 mg/L）、高浓度（200 mg/L）的标准溶液，加碱后进行加标回收率和精密度试验。通过分析的结果可知，该方法的平均回收率为92.5%～116%，RSD为5.8%～7.2%。

7.3结论

本实验建立了测定水中苯胺的顶空/气相色谱法检测条件，分析时间缩短，分析过程大幅度简化，方法检出限降到13mg/L、线性相关性、加标回收率和精密度经证明可以满足环境监测地表水分析的要求，具有广阔的应用前景。

2017年6月绿色科技第12期

包跃宇：顶空-毛细管柱气相色谱法测定水中苯系物方法研究

环境与安全

8结语

顶空-毛细管柱气相色谱法测定水中苯系物方法具有较好的优势，灵敏度更高，样品前处理技术更简便，其方法检出限、精密度、回收率测定结果都能满足水分析的需要。

参考文献：

[1]

向传宝，孙力平，高士奇，等. 頂空-毛细管柱气相色谱法测定水中八种苯系物的研究[J]. 天津城市建设学院学报，2011（1）：44～47.

[2]眭世闺，薛金花，何爱桃，等. 静态顶空-毛细管柱气相色谱法检测水中甲基叔丁基醚[J]. 中国卫生检验杂志，2010（3）：525～526+540.

[3]郑妹凤. 顶空自动进样毛细管柱气相色谱法同时测定饮用水中8种苯系物[J]. 安徽预防医学杂志，2010（4）：298～300+306.

[4]张莹莹，李文霞，彭伟涛，等. 顶空-大口径极性毛细柱气相色谱法测定水中8种苯系物[J]. 北方环境，2012（4）：168～170.