热解吸气相色谱法测定甲苯蒸气研究

王永慧 李 艳

（沈阳理工大学 辽宁沈阳 110159）

热解吸气相色谱法测定甲苯蒸气研究

王永慧 李 艳

（沈阳理工大学 辽宁沈阳 110159）

以Tenax-TA作为采样管吸附剂，研究了热解吸气相色谱法对甲苯蒸气的测定。优化了甲苯蒸气气化温度、载气流速、采样管采集时间等条件。热解吸气相色谱法对甲苯的检测具有良好的线性，方法对甲苯的相对标准偏差小于3%，平均相对误差小于3.3%。

热解吸；甲苯；Tenax-TA

引言

甲苯是一种重要的溶剂和化工原料，与其它苯系物类似，为无色透明液体，易挥发，蒸气会造成人体中毒。汽车废气、汽油加工、工业活动中的溶剂损失与排放，是造成空气中甲苯污染的主要原因。随着人们环保意识的增强，对空气中甲苯的分析测量提出了更高的要求。张学近[1-3]等人为此进行了大量研究，但仍存在难以洗脱、准确度精密度差等缺点。

热解吸气相色谱检测法是近年来快速发展的一种集采样、富集、进样于一体的样品前处理技术，与传统技术相比，具有进样率高、解吸效率高、费用低、干扰小等优点。该方法能方便地对痕量的可挥发性组分进行富集、浓缩，已成为分析空气或土壤中挥发性有机化合物的有效检测方法。本文研究了常温下Tenax-TA对甲苯的采集效果，热解吸气相色谱法检测的准确度高和精密度。

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

1.1.1 实验仪器

电子天平，AL204型，梅特勒-托利多仪器（上海）有限公司；真空干燥箱，ZD29-A型，北京振兴实验仪器厂；不锈钢采样管，6.3 mm外径×5 mm内径×90 mm长，美国Perkin Elmer公司；热解吸仪，TurboMatrix TD型，美国Perkin Elmer公司；气相色谱仪，HP 6890N GC，火焰离子化检测器（FID），美国Agilent公司；万分之一电子分析天平，常熟市金羊仪器有限公司；

1.1.2 化学试剂

Tenax-TA吸附剂，60-80目，北京康林科技有限公司；氮气：纯度≥99.999%，北京北分气体工业有限公司；甲苯，甲醇，正己烷，分析纯，北京化工厂。

1.2 实验方法

1.2.1 采样管的制备

使用甲醇将吸附材料索氏抽提48h，而后使用正己烷继续索氏抽提48h，过滤后，将吸附剂置于减压干燥器中蒸发60min，而后在真空干燥器中干燥5h，温度120℃，真空度8kPa。经60目过筛后备用。在甲醇溶剂中将不锈钢采样管超声清洗20min，用新鲜甲醇冲洗空心管，再用正己烷超声10min，用新鲜正己烷冲洗，而后在120℃条件下干燥5h。用不锈钢网堵住空心采样管一端，放入固定支架，用漏斗从另一端填充吸附材料200mg，然后用不锈钢网堵住采样管的另一端，而后进行老化处理。

1.2.2 吸附与解吸附实验

注射一定量的甲苯到气化器内。设定一定的载气流速，采样管与气化器连接一定的时间，设定气化室温度。甲苯在气化器中气化后，经载气流氮气的带动，至气化器出口，被采样管吸附捕集。取下采样管，置于热解吸仪上，进行GC-TD-FID分析。

热解吸仪条件：一级解吸温度200℃，解吸时间15 min，二级解吸温度200℃，解吸时间5min。

气相色谱条件：升温程序：40℃保留1min，以8℃/min升温至150℃，以30℃/min升温至250℃；载气流速：4.5 mL·min-1；

2 结果与讨论

2.1 气化室的温度选择

注射1uL的样品到气化器内，设定载气的流速为200 mL·min-1，采样管与气化器连接的时间为5 min，气化室的温度分别设定为 50、80、100、120、150、200℃，每个温度下平行采样三次。三次采样的管子在相同的条件下进行分析，结果如表1所示。

表1 不同温度下的峰面积

由表1可知，随着温度的升高，甲苯的峰面积逐渐增大，当温度达到120℃时，气化效果比较理想，温度大于120℃时，峰面积无明显变化，本实验选取气化室的温度为120℃。

2.2 载气流速

设定载气流速分别为 50、100、150、200、250、300 mL·min-1，气化室温度为100℃，采样管与气化器连接的时间为5min。每个不同的流速平行采样三次，取峰面积的平均值，结果如表2所示。

表2 不同流速下峰面积

从表2可知，随着流速增加，峰面积先是增大，然后基本不变，说明当流速大于200 mL·min-1时，甲苯全部被采样管吸附，实际采样时采用较大的流速，气化器的载气流速设定为250 mL·min-1。

2.3 采样时间

采样时间应尽可能地短，同时又不能穿透采样管。载气的流速设定为200 mL·min-1，采样时间分别为：5、10、15、20、25、30、40、50、60 min，每个时间点平行进行两次实验。制备的样品管在相同的条件下进行分析，结果见表3所示。

表3 不同采样时间下的峰面积

由表3可知，当采样时间大于10min时，所得的峰面积基本相同；采样时间为60min时，峰面积没有明显减少，可见，采样体积为12L时，甲苯没有穿透吸附剂采样管。为使甲苯能够吸附完全而且不穿透采样管，本实验选取采样时间15min。

2.4 工作曲线

采用以上优化的条件制作标准曲线，制备含甲苯分别为 63.4、99.6、211.3、596.6、993、1587 和 2185ng 的样品管。以峰面积为纵坐标，甲苯的绝对质量为横坐标绘制工作曲线如图1，所得回归方程为y=6.560x-146.3，相关系数R=0.9992，在63.4～2185 ng间线性关系良好。

图1 工作曲线

2.5 精密度实验

选择定量方法中低、中、高三个浓度点制作的样品管，平行6次重复测定，计算其相对标准偏差（RSD），精密度测试结果见表4。

表4 精密度实验结果

由表4可知，三个浓度点的相对标准偏差和它们的平均相对标准偏差均在3%内，方法具有很好的重现性。

2.6 准确度实验

分别制备低、中、高三个不同浓度的样品管，分别平行测定三次，由平均值计算平均相对误差，准确度测试结果见表5。

表5 准确度实验结果

结果表明，低、中、高三种浓度下的平均相对误差小于3.3%，方法具有良好的准确性。

结语

实验以Tenax-TA作为采样管吸附剂，采用热解吸气相色谱法测定甲苯蒸气，气化温度达到120℃时，气化效果比较理想。载气流速为250mL·min-1，采样时间大于10min时，气化甲苯可被采样管完全吸附。采用热解析气相色谱法分析采集的甲苯，不同浓度条件下均具有良好的准确性和重现性，平均相对标准偏差小于3%，平均相对误差小于3.3%。

[1]张学进.中国环境科学,1984,4(2):73～76

[2]蒲家彬等.中国环境科学,1991,11(3):172～177

[3]李维翰等.环境工程,1995,13(5):40～42