苯系物的測定方法主要是氣相色譜法。二硫化碳毒性大,不利于分析人員的健康,應(yīng)慎用,建議優(yōu)先選用熱解吸方法。另外,可選用與標(biāo)準(zhǔn)分析方法規(guī)定不同,但可滿足分析要求的其它色譜柱。
I.1毛細(xì)管氣相色譜法
I.1.1 相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和依據(jù)
本方法主要依據(jù)GB11737 《居住區(qū)大氣中苯、甲苯和二甲苯衛(wèi)生檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)方法—氣相色譜法》。
I.1.2 原理
空氣中苯、甲苯、二甲苯用活性炭管采集,然后用二硫化碳提取出來。用氫火焰離子化檢測器的氣相色譜儀分析,以保留時間定性,峰高(峰面積)定量。
I.1.3 測定范圍
采樣量為20L時,用1mL二硫化碳提取,進(jìn)樣1μL,苯的測定范圍為 0.025~20 mg/m3,甲苯為0.05~20 mg/m3,二甲苯為0.1~20 mg/m3。
I.1.4 試劑和材料
I.1.4.1 苯:色譜純。
I.1.4.2 甲苯:色譜純。
I.1.4.3 二甲苯:色譜純。
I.1.4.4 二硫化碳:分析純,需經(jīng)純化處理,保證色譜分析無雜峰。
二硫化碳的純化方法:二硫化碳用5%的濃硫酸*反復(fù)提取,直至硫酸無色為止,用蒸餾水洗二硫化碳至中性,再用*干燥,重蒸餾,貯于冰箱中備用。
I.1.4.5 椰子殼活性炭:20~40目,用于裝活性炭采樣管。
I.1.4.6 純氮:99.99%。
I.1.5 儀器和設(shè)備
I.1.5.1 活性炭采樣管:用長150mm,內(nèi)徑3.5~4.0 mm的玻璃管,裝入100mg椰子殼活性炭,兩端用少量玻璃棉固定。裝好管后再用純氮?dú)庥?00 ℃ ~350 ℃溫度條件下吹5~10 min,然后套上塑料帽封緊管的兩端。此管放于干燥器中可保存5d。若將玻璃管熔封,此管可穩(wěn)定三個月。
I.1.5.2 空氣采樣器。經(jīng)校正。
I.1.5.3 注射器:1mL,經(jīng)校正。
I.1.5.4 微量注射器:1μL,10μL,經(jīng)校正。
I.1.5.5 具塞刻度試管:2mL。
I.1.5.6 氣相色譜儀:附氫火焰離子化檢測器。
I.1.5.7 色譜柱:非極性石英毛細(xì)管柱。
I.1.6 采樣和樣品保存
在采樣地點(diǎn)打開活性炭管,兩端孔徑至少2mm,與空氣采樣器入氣口垂直連接,以0.5L/min的速度,抽取25L空氣。采樣后,將管的兩端套上塑料帽,并記錄采樣時的溫度和大氣壓力。樣品可保存5d。
I.1.7 分析步驟
I.1.7.1
色譜分析條件:由于色譜分析條件常因?qū)嶒?yàn)條件不同而有差異所以應(yīng)根據(jù)所用氣相色譜儀的型號和性能,制定能分析苯、甲苯、二甲苯的*色譜分析條件。
I.1.7.2 繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線和測定計算因子:在與樣品分析的相同條件下,繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線和測定計算因子。于5.0mL容量瓶中,先加入少量二硫化碳,用1μL微量注射器準(zhǔn)確取一定量的苯、甲苯和二甲苯(20℃時,1μL苯重0.8787mg,甲苯重0.8669mg,鄰、間、對二甲苯分別重0.8802、0.8642、0.8611mg)分別注入容量瓶中,加二硫化碳至刻度,配成一定濃度的儲備液。臨用前取一定量的儲備液用二硫化碳逐級稀釋成苯、甲苯、二甲苯含量分別為:0.5、1.0、2.0、4μg /mL的標(biāo)準(zhǔn)液。取1μL標(biāo)準(zhǔn)液進(jìn)樣,測量保留時間及峰高(峰面積)。每個濃度重復(fù)3次,取峰高(峰面積)的平均值。分別以苯、甲苯和二甲苯的含量(μg /mL)為橫坐標(biāo),平均峰高(峰面積)為縱坐標(biāo),繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。并計算回歸線的斜率,以斜率的倒數(shù)Bs作樣品測定的計算因子。
I.1.7.3
樣品分析:將采樣管中的活性炭倒入具塞刻度試管中,加1.0mL二硫化碳,塞緊管塞,放置1h,并不時振搖。取1μL進(jìn)樣,用保留時間定性,峰高(峰面積)定量。每個樣品作三次分析,求峰高(峰面積)的平均值。同時,取一個未經(jīng)采樣的活性炭管按樣品管同時操作,測量空白管的平均峰高(峰面積)。
I.1.8 結(jié)果計算
I.1.8.1 將采樣體積按4.7.7換算成標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的采樣體積。
I.1.9 方法特性
I.1.9.1
檢測下限:采樣量為10L時,用1mL二硫化碳提取,進(jìn)樣1μL時,苯、甲苯和二甲苯檢測下限分別為0.025 mg/m3、0.05 mg/m3和0.1 mg/m3。
I.1.9.2 線性范圍:106。
I.1.9.3 精密度:苯的濃度為8.78和21.9μg /mL的液體樣品,重復(fù)測定的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差7%和5%,甲苯濃度為17.3和43.3μg/mL液體樣品,重復(fù)測定的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為5%和4%,二甲苯濃度為35.2和87.9μg/mL液體樣品,重復(fù)測定的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為5%和7%。
I.1.9.4
準(zhǔn)確度:對苯含量為0.5,21.1和200μg的回收率分別為95%,94%和91%,甲苯含量為0.5,41.6和500μg的回收率分別為99%,99%和93%,二甲苯含量為0.5,34.4和500μg的回收率分別為101%,*和90%。
I.1.10 干擾和排除
空氣中水蒸氣或水霧量太大,以至在炭管中凝結(jié)時,嚴(yán)重影響活性炭的穿透容量和采樣效率??諝鉂穸仍?0%時,活性炭管的采樣效率仍然符合要求。空氣中的其他污染物干擾由于采用了氣相色譜分離技術(shù),選擇合適的色譜分離條件就可以消除。
I.2 甲苯、二甲苯、苯乙烯的測定——氣相色譜法
I.2.1 相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及依據(jù)
本方法主要依據(jù)GB/T 14677 《空氣質(zhì)量 甲苯、二甲苯、苯乙烯的測定 氣相色譜法》。
I.2.2 原理
用充填Tenax-GC的采樣管,在常溫條件下,富集室內(nèi)空氣中甲苯、二甲苯,采樣管連入氣相色譜分析系統(tǒng)后,經(jīng)加熱將吸附成分全量導(dǎo)入附有氫焰離子化檢測器的氣相色譜儀進(jìn)行分析。在一定濃度范圍內(nèi),甲苯、二甲苯、苯乙烯的含量與峰面積(或峰高)成正比。
I.2.3 檢出限
按加熱解吸分析時基線噪聲5倍峰高所對應(yīng)的成分量計算,本標(biāo)準(zhǔn)方法甲苯、對二甲苯、間二甲苯、鄰二甲苯、苯乙烯的檢出限分別為 1.0~2.0 ng,按1L 采樣體積計算,各成分的方法檢出限分別為 1.0×10-3~2.0×10-3 mg/m3。
I.2.4 試劑和材料
I.2.4.1 載氣和輔助氣體
I.2.4.1.1 載氣:氮?dú)?,純?9.99%,用裝5A分子篩和活性炭凈化管凈化。
I.2.4.1.2 燃燒氣:氫氣,純度99.9%。
I.2.4.1.3 助燃?xì)猓嚎諝狻?br /> I.2.4.2 配制標(biāo)準(zhǔn)樣品使用的試劑
I.2.4.2.1
甲苯(CH3C6H5)、對二甲苯[(CH3)2C6H4]、鄰二甲苯[(CH3)2C6H4]均為色譜純。
I.2.4.2.2 二硫化碳(CS2):分析純(有毒),經(jīng)色譜測定無干擾成分 。如有干擾則需用全玻璃蒸餾器重新蒸餾,收集46℃的餾分。
I.2.4.3 采樣管
采樣管的材質(zhì)為硬質(zhì)玻璃,長15cm,內(nèi)徑4mm,壁厚0.5mm,一側(cè)為可與注射器針頭相接的磨口,內(nèi)充填0.5gTenax-GC或具有等效的吸附劑,兩端充填少許石英棉固定,管兩頭分別用硅橡膠塞和不銹鋼針頭(針頭前以硅橡膠塞密封)塞緊。新充填的采樣管需在200℃條件下通氮?dú)饫匣?0min(氮?dú)饬髁?00mL/min)。每次采樣前需對采樣管加熱通氮?dú)馓幚?,并?jīng)色譜檢驗(yàn)無成分殘留雜質(zhì)。每次處理后,采樣前后總計存放時間不應(yīng)超過二天并避光保存。
I.2.5 儀器
I.2.5.1 氣相色譜儀。
I.2.5.2 記錄器。
I.2.5.3 檢測器:氫焰離子化檢測器。
I.2.5.4 色譜柱
I.2.5.4.1 色譜柱類型:填充柱。
I.2.5.4.2 色譜柱的特征:材質(zhì)為硬質(zhì)玻璃,長2m,內(nèi)徑 3~4 mm。
I.2.5.4.3 擔(dān)體: 80~100 目Chromsorb G·DMCS。
I.2.5.4.4 固定液
I.2.5.4.4.1
名稱及其化學(xué)性質(zhì):有機(jī)皂土-34(Benrane),zui高使用溫度200℃;鄰苯二甲酸二壬酯(DNP),zui高使用溫度160℃。
I.2.5.4.4.2 液相載荷量:DNP 2.5%,Benrane 2.5%。
I.2.5.4.4.3
涂漬固定液的方法:稱取有機(jī)皂土0.525g和DNP0.378g,置入圓底燒瓶中,加入60mL苯,于90℃水浴中回流3h,再加入載體15g繼續(xù)回流2h后,將固定相轉(zhuǎn)移至培養(yǎng)皿中,在紅外燈下邊烘烤邊搖動至松散狀態(tài),再靜置烘烤2h后即可裝柱。
I.2.5.4.5 色譜柱的制備
I.2.5.4.5.1
色譜柱的填充方法:將色譜柱的尾端(接檢測器一端)用石英棉塞住,接真空泵,柱的另一端通過軟管接一漏斗,開動真空泵后,使固定相慢慢通過漏斗裝入色譜柱內(nèi),邊裝邊輕敲色譜柱使充填均勻,充填完畢后,用石英棉塞住色譜柱另一端。
I.2.5.4.5.2 色譜柱的老化:將充填好的色譜柱在150℃以20~30 mL/min通氮?dú)?,連續(xù)老化24h。
I.2.5.4.6 柱效能和分離度:在給定條件下,被測成分色譜峰的分離度大于1.0。
I.2.5.5 加熱解吸裝置
I.2.5.5.1
加熱管的制備:在一根長為12cm,內(nèi)徑可穿入采樣管的玻璃管外,依次纏上鋁箔和玻璃絲帶各一層后,固定帶玻璃絲套管的熱電偶絲,測溫點(diǎn)置于管中部,再以0.5cm間距均勻纏上加熱絲(1kW電爐絲伸直截取部分套上玻璃絲套管),外纏上一層玻璃絲帶。
I.2.5.5.2
加熱管供電溫控器:輸出功率大于加熱管功率,輸出電壓在不低于60V范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào),溫度控制上限不低于300℃的溫度控制器。
I.2.5.6
氣路轉(zhuǎn)換系統(tǒng):采用色譜用氣路轉(zhuǎn)換閥,將氣體入口與載氣源連接,氣體出口一側(cè)與色譜儀原載氣入口相接,另一側(cè)連接1~2m聚四氟乙烯管,聚四氟乙烯管的另一端與通氣針頭相接。氣路轉(zhuǎn)換閥可以控制載氣直接流入色譜柱或使其經(jīng)外氣路通過采樣管進(jìn)入色譜柱。
I.2.5.7 采樣儀器:可同時測定抽氣流量、壓力,采樣流量調(diào)節(jié)范圍在0~1.5L的空氣采樣器。
I.2.6 樣品
I.2.6.1 氣體樣品的采集
將經(jīng)加熱處理后的采樣管去掉兩側(cè)的硅橡膠塞和封閉針頭,管與針頭連接側(cè)同采樣器相接,以0.2~0.6 L/min的流量采集空氣10~20 min。
I.2.6.2 樣品的保存
采樣后仍以硅橡膠塞和封閉針頭將采樣管兩側(cè)密封,避光保存,盡快分析。
I.2.6.3 空白實(shí)驗(yàn)
以同時處理但未經(jīng)采樣的采樣管與經(jīng)采樣的采樣管同批分析,作空白分析結(jié)果。
I.2.7 分析操作
I.2.7.1 分析儀器的調(diào)整
載氣氣路:內(nèi)氣路(不經(jīng)采樣管);
氣化室溫度:150℃;
柱溫:恒溫75℃;
檢測器溫度:150℃;
載氣流速: 85~95 mL/min;
氫氣流速:60mL/min;
空氣流速:500mL/min。
I.2.7.2 校準(zhǔn)
I.2.7.2.1 定量方法:外標(biāo)法。
I.2.7.2.2 標(biāo)準(zhǔn)樣品
I.2.7.2.2.1
使用次數(shù):用于測定校正因子的標(biāo)準(zhǔn)樣周期性重復(fù)使用,周期長短需視儀器穩(wěn)定性而定,一般可在測定5個樣品后校準(zhǔn)一次。
I.2.7.2.2.2 標(biāo)準(zhǔn)樣制備
I.2.7.2.2.2.1 貯備溶液:分別取甲苯、對二甲苯、間二甲苯、鄰二甲苯和苯乙烯1.00mL 和0.30mL 于2只裝有90mL經(jīng)純化的二硫化碳的100mL容量瓶中,用二硫化碳稀釋至標(biāo)線。此貯備液在4℃時可保存一個月。
I.2.7.2.2.2.2
系列標(biāo)準(zhǔn)溶液:將二個濃度貯備液分別以純化二硫化碳按10倍逐級稀釋,配制系列標(biāo)準(zhǔn)溶液,各點(diǎn)的濃度見表I.2.1。
表I.2.1 系列標(biāo)準(zhǔn)樣品濃度
序 號 0 1 2 3 4 5 6 2貯備液 1貯備液
成分與濃度μg/mL 甲苯 0 2.61 8.70 26.1 87.0 261 870 2610 8700
對二甲苯 0 2.58 8.60 25.8 86.0 258 860 2580 8600
間二甲苯 0 2.61 8.70 26.1 87.0 261 870 2610 8700
鄰二甲苯 0 2.64 8.80 26.4 88.0 264 880 2640 8800
苯乙烯 0 2.73 9.10 27.3 91.0 273 910 2730 9100
I.2.7.2.2.3
儀器穩(wěn)定性檢驗(yàn):各部溫度、氣體流量穩(wěn)定正常,連續(xù)兩次進(jìn)與試樣被測成分含量相近的標(biāo)準(zhǔn)樣品2μL,其峰面積(或峰高)相對偏差不大于5%,即認(rèn)為儀器處于穩(wěn)定狀態(tài)。
I.2.7.3 分析
I.2.7.3.1
實(shí)際樣品采樣管的解吸操作:將采樣管連入分析裝置系統(tǒng),切換載氣轉(zhuǎn)向閥使載氣經(jīng)外氣路通過采樣管進(jìn)入色譜儀進(jìn)樣口,待柱前壓力恢復(fù)正常后,開始啟動采樣管加熱控制裝置,并記錄分析時間(使用色譜處理機(jī)此時按下START鍵)和色譜基線。加熱管的升溫是靠溫度控制器使其在30s內(nèi)升至200℃,待管內(nèi)吸附成分全部流出后,停止對采樣管的加熱,切換載氣轉(zhuǎn)換閥(使用色譜處理機(jī)時按停止記錄鍵,使其進(jìn)入計算工作狀態(tài)),更換采樣管準(zhǔn)備下次分析。
I.2.7.3.2
標(biāo)準(zhǔn)樣品分析:將經(jīng)加熱處理過的采樣管按I.2.7.3.1的方式和條件與系統(tǒng)連接,并從采樣管后側(cè)硅橡膠塞處用微量注射器注入2μL標(biāo)準(zhǔn)樣品,按I.2.7.3.1的方法進(jìn)行分析。因吸附成分的全量導(dǎo)入和本方法適用范圍較寬,應(yīng)對濃度范圍較大的系列標(biāo)準(zhǔn)樣品的工作曲線進(jìn)行檢驗(yàn),根據(jù)曲線相關(guān)系數(shù)大小和分析需要,確定*工作曲線范圍。在實(shí)際樣品測定時,應(yīng)根據(jù)儀器的穩(wěn)定性確定以標(biāo)準(zhǔn)樣品對工作曲線進(jìn)行校正的周期。
I.2.7.3.3 定性分析
采用保留時間定性。
I.2.7.3.4 定量分析
I.2.8 精密度和準(zhǔn)確度
經(jīng)五個實(shí)驗(yàn)室分析含量分別為:甲苯261mg/L、對二甲苯258mg/L、間二甲苯261mg/L、鄰苯264mg/L、苯乙烯273mg/L的統(tǒng)一樣品。
成分結(jié)果參數(shù) 甲苯 對二甲苯 間二甲苯 鄰二甲苯 苯乙烯
統(tǒng)一樣品含量,mg/L 261 258 261 264 273
重復(fù)性標(biāo)準(zhǔn)偏差,mg/L 3.35 2.19 4.92 3.80 3.00
重復(fù)性變異系數(shù),% 1.3 0.9 1.9 1.5 1.1
再現(xiàn)性標(biāo)準(zhǔn)偏差,mg/L 9.54 7.75 5.92 9.66 6.59
再現(xiàn)性變異系數(shù),% 3.7 3.1 2.3 3.7 2.5
加標(biāo)回收率,% 99.0 98.4 99.7 98.3 97.8
平均吸附效率,% 99.7 99.9 99.8 99.8 99.8