气相色谱法测定工作场所中甲醇的方法改进

刘振方

[摘要] 该实验方法将采用高分子聚合物固定相GDX102、2.5 m玻璃柱、FID检测器作为气相色谱法测定甲醇的检测进样条件，并以1 mL气体样品作为进样体积来测算工作场所中甲醇含量。这种新的色谱分析方法具备样品代表性好、采样省时间、分析速度快、分析结果可靠准确等优点。

[关键词] 气相色谱法；甲醇；方法改进

[中图分类号] R134 [文献标识码] A [文章编号] 1672-5654（2018）06（c）-0170-03

气相色谱法是一种用气体作为移动相的色谱法，其基本原理是通过高纯氮气或者氩气作为载气来带动混合物样品进入色谱柱进行分离，分离色谱柱中固定相的选择是该方法的核心关键[1-2]。气相色谱法相较于其他的分析仪器，具有应用范围广、灵敏度高、分析速度快和选择性高的特点，因而在环境监测中得到广泛运用。目前，在工作场所中对甲醇进行检测的方法主要有溶剂解吸气相色谱法[3]、热解吸气相色谱法以及二氯丙醇变色酸分光光度法。该文将以高分子聚合物GDX作为气相色谱分离柱的载体，采用直接进样的气相色谱检测分析方式来测定工作场所中的甲醇浓度含量（该文中采用的检测方法相较于传统检测方法的不同之处）实验证明，经过择优选取的条件摸索过程后，该方法相较于其他测定空气中甲醇的检测方法的操作步骤更为简便，其检测结果科学精准，值得全面应用和推广。

1 实验部分

1.1 实验仪器与试剂

1.1.1 实验仪器 该文所采用的实验仪器详情见表1。

1.1.2 实验试剂 该文所采用的实验试剂详情见表2。

1.2 色谱条件

该文所采用的气相色谱检测分析条件详情如表3所示。

1.3 实验方法概述

先将含有甲醇成分的气体样品经过装有GDX102载体的2.5 m不锈钢分离柱进行分离。分离后的样品甲醇成分进入FID检测器，甲醇在火焰中经过离子化过程转变为正负离子。正负离子在静电场的作用下形成离子流，离子流强度与样品中的甲醇浓度呈正相关，通过感应离子流的强度来转化计算为甲醇的浓度[4]。

1.4 实验结果计算方式

该实验采用单点外标法进行色谱分析，标准气样配置按照2.2.2项下的步骤进行，检测结果按下式进行样品浓度计算：

式中：C样——样品浓度值，mg/m3；C标——标气浓度值，mg/m3；h样——样品峰高值，mm；h标——标气峰高值，mm。

2 实验过程与数据记录

2.1 纯水为吸收溶液进行采样的损失情况

该文所进行的工作场所中甲醇实验方法的取样方式是通过气体采样管来进行气体样品收集的，以气体采样管中放入5 mL纯水作为吸收剂来采集工作场所中所含的甲醇。空气中的甲醇在溶于水之后会在液面顶端空间形成饱和水蒸气压，因此在采样鼓泡过程中会出现甲醇损失的现象[5-6]。对此，该实验将从温度和采样流速两个方面来测定分析样品损失的情况。

①吸取1 μL甲醇，将其加入装有5 mL的纯水的大气采样瓶中。②在室温下，分别以0.5 L/min和0.3 L/min的采样速度对两个采样瓶进行采样器采样。③每间隔30 min，取采样瓶中的吸收溶液样品进行甲醇的色谱分析，总共采样时长为2.0 h，分析结果见图1。④将采样温度从常温条件转变为4℃，方法操作同常温测定流程一致，分析结果见图2。

实验结果证明：常温下，采样速度0.5 L/min时，采样1 h的样品损失为70%，采样2.5 h的样品损失为90%；采样速度0.3 L/min时，采样1 h样品的损失为50%，采样2.5 h的样品损失为72%。4℃下，采样速度0.5 L/min时，采样1 h的样品损失为30%，采样2.5 h的样品损失为55%；采样速度0.3 L/min时，采样1 h样品的损失为10%，采样2.5 h的样品损失为20%。

由此可知，在进行甲醇样品采集时，应当采取低温4℃、采样速度0.3 L/min的条件来控制样品的损失，以保障实验结果的科学可靠性。

2.2 色谱分析数据结果记录分析

2.2.1 不同色谱柱的检测效果 ①色谱不锈钢分离柱1的分离效果。色谱柱1的固定相为高分子聚合物GDX102，其对空气中甲醇与乙醇的分离效果见图3。

②色谱不锈钢分离柱2的分离效果。色谱柱2的固定相为高分子聚合物聚乙二醇1500，其对空气中甲醇与乙醇的分离效果见图4。

③色谱不锈钢分离柱3的分离效果。色谱柱3的固定相为高分子聚合物聚乙二醇6000，其对空气中甲醇与乙醇的分离效果见图5。

FID氢火焰检测器对甲醇的分析具有较高的灵敏度，该方法分析的关键在于分离色谱柱的选择。实验证明固定相为GDX102、的2.5 m长度色谱柱能够很好地分离空气中的甲醇和乙醇，其综合效果要明显优于聚乙二醇1500柱和聚乙二醇6000柱。

2.2.2 直接进样的检测分析结果 用100 mL注射器进行标样制备。首先，在室温20℃时，将1 μL色谱纯甲醇溶液注入100 mL的注射器中，用清洁空气稀释至100 mL，配制成甲醇浓度为0.7915 mg/100 mL 的标气储备试样；然后取适量储备样于注射器中，并用清洁空气稀释至100 mL，按此方法依次稀释，配成适当浓度的甲醇空气标准系列。取1 mL标准气注入气相色谱仪中进行分析，本方法3倍信噪比所对应的浓度为0.079mg/m3，即为该方法的最低检测浓度，如图6所示。

气相色谱法分析测工作场所中的甲醇可以采取直接进样的方式，该分析方法不仅便捷快速，分析结果还科学准确，相较于传统的甲醇检测方式具有明显的优势。

3 结果与讨论

①本文采用的气相色谱分析方法中使用的GDX102色谱柱能够很好的避免分析结果中大水峰的干扰，改善了传统空气甲醇分析方法中采样时间长、采样效果低的问题。②严格控制温度和采样速度能够有效减少样品采集的损失。实验证明：在低温4℃下，以0.3 L/min的采样速度进行样品收集，是采用气相色谱法检测工作场所中的甲醇含量的有效采样方式。③FID氢火焰检测器的灵敏度极高，Ns=10～12g/s，检测空气中甲醇的最低限度为0.079 mg/m3，能够完全满足色谱分析的最低检测要求；该方法的进样检测可采用直接进样分析的方式，简化了实验流程，节省了实验时间。④固定相为高分子聚合物GDX102的色谱柱对空气中甲醇和乙醇的分离度相较于聚乙二醇的出峰尖锐对称灵敏度更高，分离效果好、分离速度更快。

[参考文献]

[1] 赵亭.关于气相色谱法测定气体中甲醇含量数据分析[J].科学与信息化，2017（32）：114，116.

[2] 沈敏，王美飞，吴丽娟，等.毛细管柱气相色谱法同时测定水中甲醇、乙醇和N，N-二甲基甲酰胺[J].环境监控与预警，2017，9（1）：25-27.

[3] 赵卫国.气相色谱法测定环境空气中的甲醇和乙醇[J].能源与环境，2015（2）：76-77.

[4] 張静，任菲菲，郑艳青，等.对《中国药典》2015年版甲醇量检查法（第一法）的探讨[J].中国药品标准，2017，18（3）：186-189.

[5] 孙壮.纯水吸收顶空-气相色谱法测定环境空气和废气中的甲醇[J].化学工程师，2016，30（1）：28-30.

[6] 严钢.工作场所空气中乙酸的气相色谱法测定[J].中国新技术新产品，2015（3）：46.

（收稿日期：2018-00-00）