水吸收氣相色譜法測定環(huán)境空氣中丙烯醇
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丙烯醇是具有刺激性芥子氣味的無色液體,是生產(chǎn)甘油、醫(yī)藥、農(nóng)藥、香料和化妝品的中間體,也是生產(chǎn)鄰苯二甲酸二烯丙酯樹脂及雙反丁烯二酸酯的原料。丙烯醇易溶于水,屬高毒類物質(zhì),可由皮膚、胃腸道及呼吸道吸收入人體造成肝、腎、胰臟損傷,有致癌危險,在生產(chǎn)和使用過程中若設(shè)生產(chǎn)設(shè)備不嚴密會污染空氣影響人體健康。丙烯醇以蒸氣狀態(tài)存在于空氣中,國家職業(yè)衛(wèi)生標準GBZ 2-2002《工作場所有害因素職業(yè)接觸限值》中規(guī)定丙烯醇的時間加權(quán)平均容許濃度為2 mg/m3,短時間接觸容許濃度為3 mg/m3。環(huán)境空氣中丙烯醇的測定主要是用活性碳吸附,二硫化碳洗脫,氣相色譜法測定的方法,但在分析過程中有機試劑的大量使用會對環(huán)境產(chǎn)生二次污染和損害分析人員的身體健康。丙烯醇能溶于水且溶解速度很快,使用水吸收氣相色譜法測定環(huán)境空氣中丙烯醇的方法國內(nèi)未見報道。筆者采用蒸餾水吸收環(huán)境空氣中的丙烯醇后,用氣相色譜法直接進樣分析,該方法簡單、快速,穩(wěn)定性好,靈敏度高,測定結(jié)果準確,且分析過程中避免了有機溶劑的使用。
1 實驗部分
1.1 主要儀器與試劑
氣相色譜儀;丙烯醇:色譜純;低流量空氣采樣器:流量范圍為0.1~1 L/min,使用前用皂膜流量計校準,流量誤差小于5%;棕色氣泡吸收瓶;實驗用水為蒸餾水,使用前注入色譜儀檢測應(yīng)無干擾物質(zhì)峰出現(xiàn)。
1.2 色譜條件
色譜柱:彈性石英毛細管柱;進樣口溫度:200℃;檢測器:FID檢測器,溫度為230℃;空氣流量:400 mL/min;氫氣流量:50 mL/min;載氣:高純氮氣,流量為4.0 ml/min;程序升溫:起始溫度45℃保持2 min,以10℃/min升到100℃保持2 min,以20℃/min升至180℃,保持1 min;恒壓控制:45 kPa;分流進樣,分流比為5∶1;進樣體積:1 μL。
1.3 樣品處理
將裝有5 mL蒸餾水的棕色氣泡吸收瓶與空氣采樣器連接,設(shè)置采樣流量為0.5 L/min采集空氣樣品60 min。用吸耳球?qū)⑽展苤械奈找捍等氡壬苤?,? μL進樣。當(dāng)天氣溫度較高時,需在吸收管周圍放冰袋降溫,可保持較高的采樣效率。采樣后應(yīng)防止樣品污染,用塑料膜封住吸收瓶兩端。
1.4 丙烯醇標準貯備液配制
在10 mL容量瓶中先加適量蒸餾水,用微量注射器準確量取10 μL丙烯醇(于20℃時1 μL丙烯醇質(zhì)量為0.854 mg)注入容量瓶中,加蒸餾水至標線,配制質(zhì)量濃度為854 mg/L丙烯醇標準貯備液。
2 結(jié)果與討論
2.1 氣相色譜條件選擇
根據(jù)丙烯醇的理化特性,分別選擇HP-1,DB-200,DB-624和HP-INNOWAX色譜柱在上述色譜條件下對丙烯醇進行分析。DB-624毛細管柱(30 m×0.53 mm,3 μm)對醇類分析通用性好,能將甲醇、乙醇、丙醇、丁醇及丙烯醇等醇類化合物完全分離,色譜峰形分辨更佳,能滿足分析測試要求,因此選用DB-624毛細管柱為分離色譜柱。由于丙烯醇沸點為96.9℃,因此選用45℃作為起始溫度進行程序升溫。通過實驗發(fā)現(xiàn),在45 kPa恒壓下,分流比為5∶1時,丙烯醇能與環(huán)境空氣可能存在醇類的干擾物有效分離。
2.2 采樣效率和樣品穩(wěn)定性試驗
將2個棕色氣泡吸收瓶各加入5 mL蒸餾水,在丙烯醇濃度約為0.15 mg/m3的環(huán)境空氣中串聯(lián)采樣60 min。分別取這2個吸收瓶中1 μL吸收液在上述氣相色譜條件下進樣分析,試驗結(jié)果表明第2個吸收瓶中的吸收液未檢出丙烯醇,說明第1個吸收瓶中蒸餾水已完全吸收空氣中的丙烯醇。
取16個吸收瓶分為4組,加入5 mL濃度為8.54 mg/L丙烯醇標準溶液,放置于4℃冰箱保存,分別于當(dāng)天及第3,5,7天進行測定,每次測定4支,觀察樣品的穩(wěn)定性。丙烯醇當(dāng)天測定結(jié)果為8.36 mg/L,第3天測定結(jié)果為8.12 mg/L,第5天測定結(jié)果為7.91 mg/L,第7天測定結(jié)果為7.65 mg/L。結(jié)果表明,丙烯醇溶液保存5天時損失率為7.38%,但在第7天時損失率大于10%,故采集丙烯醇的蒸餾水在冰箱至少可保存5天。
2.3 線性方程與檢出限
在10 mL容量瓶中先加適量蒸餾水,用微量注射器分別準確量取5,10,15,20,30 μL丙烯醇標準貯備液注入容量瓶中,加蒸餾水至標線后混勻,配制濃度為4.27,8.54,12.8,17.1,25.6 mg/L的丙烯醇標準系列溶液。在1.2氣相色譜條件下,取l μL標準系列溶液注入氣相色譜儀進行分析,以保留時間定性。以丙烯醇色譜峰面積Y為縱坐標、丙烯醇的質(zhì)量濃度X為橫坐標進行線性回歸,得丙烯醇線性回歸方程為Y=11.247X-0.523,相關(guān)系數(shù)r=0.999 2。
按照樣品分析的全部步驟,連續(xù)分析7個低濃度丙烯醇樣品,計算其測定結(jié)果的標準偏差S為0.095 4 mg/L。檢出限按MDL=St(n-1,0.99)計算(t(n-1,0.99)為置信度為99%、自由度為n-1時的t值,n為重復(fù)分析的樣品數(shù)),當(dāng)n=7時t值取3.143。<計算得當(dāng)采樣體積為30 L時,丙烯醇的檢出限為0.01 mg/m3。
本文采用蒸餾水采集后直接進樣,經(jīng)毛細管色譜柱分離,氫焰離子化檢測器檢測環(huán)境空氣中丙烯醇。該方法靈敏度高,準確度好,分析過程中不使用有機溶劑以避免環(huán)境二次污染。經(jīng)試驗證明,該法能滿足對環(huán)境空氣和工業(yè)廢氣中丙烯醇的監(jiān)測要求。
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